電梯故障記錄儀系統設計

　　引言

　　目前我國許多電梯正處于老齡化階段，較老的電梯又缺少安全保障措施，沒(méi)有專(zhuān)門(mén)設備去記錄故障，而解決電梯故障大部分是依賴(lài)技術(shù)員不斷積累的經(jīng)驗。當電梯故障時(shí)，維修人員往往不能第一時(shí)間趕到事故現場(chǎng)，很有可能造成救助不及時(shí)從而出現二次傷害;同時(shí)，乘梯人員對故障描述不清楚，也會(huì )延誤有效搶修時(shí)間。所以當前狀況急需對舊電梯進(jìn)行故障識別和記錄。故提出電梯故障記錄儀，以檢測和記錄電梯各種故障，同時(shí)提示維保人員有效地對電梯進(jìn)行維護，保障人員安全。

　　電梯故障記錄儀俗稱(chēng)電梯黑匣子，主設備安裝于電梯機房?jì)?，信號采集裝置安放在電梯各個(gè)關(guān)鍵信號輸出位置，是一種能夠對電梯故障的時(shí)間、速度、樓層數、故障點(diǎn)以及其他狀態(tài)信息進(jìn)行采集記錄的裝置。為了提高監控電梯故障的準確性和實(shí)時(shí)性，故障記錄系統通過(guò)獲取電梯中各關(guān)鍵終端的輸出信號，將信號傳遞至電梯“黑匣子”，迅速判斷并定位出故障位置，為檢測人員迅速找到故障部位，及時(shí)處理、排除故障提供了有效依據，對電梯故障進(jìn)行自動(dòng)判斷就顯得十分重要。

　　1 主要故障分析

　　通過(guò)調查電梯故障及總結得出，電梯故障主要分四類(lèi)：門(mén)機構故障、控制屏故障、電梯供電電源故障和井道設備故障。所有電梯故障的產(chǎn)生最主要是由電梯門(mén)系統故障引起的。電梯門(mén)包括轎門(mén)和層門(mén)，是重要的安全防護設施。門(mén)系統故障的主要原因是電氣聯(lián)鎖接觸不良、開(kāi)關(guān)門(mén)受阻、門(mén)開(kāi)關(guān)運行頻繁、人為撞擊等?？刂破凉收现饕呻姎庠O備引起。主要包括：制動(dòng)器非正常工作、線(xiàn)路板故障、中間繼電器和接觸器故障。電梯供電電源故障是因為電梯主機啟動(dòng)電流為正常工作電流的3倍以上，啟動(dòng)時(shí)會(huì )引起供電電壓的波動(dòng)，極易導致電梯故障。井道設備故障主要是曳引鋼絲繩損壞的問(wèn)題，這一直是制約電梯發(fā)展的關(guān)鍵因素[1]。

　　針對上述電梯故障，設計了電梯故障記錄系統，實(shí)時(shí)記錄電梯信號。當電梯出現即使是輕微或短暫的故障時(shí)，都能提示出預警信號，告之乘客該梯為危梯，以保障人員安全。

　　2 系統總體方案設計

　　為了提高電梯信號傳輸速度，本文設計的電梯黑匣子系統中MCU選用基于A(yíng)RM920T內核的16/32位的RISC嵌入式微處理器S3C2440A芯片。同時(shí)為了信號傳輸的穩定性，選擇與該MCU相匹配的無(wú)線(xiàn)發(fā)射芯片nRF2401進(jìn)行通信。系統其他模塊為故障信號采集模塊、數據存儲、通信接口電路、LCD顯示、鍵盤(pán)操作等。系統的硬件設計框圖如圖1所示。

　　系統通過(guò)各終端獲取輸出信號，對門(mén)系統信號、控制屏信號、井道設備控制信號等進(jìn)行采集，該信號所在的模塊都設有相應的無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊，主控芯片模塊也有相應的無(wú)線(xiàn)接收模塊，經(jīng)過(guò)無(wú)線(xiàn)收發(fā)把采集到的電梯狀態(tài)信號傳遞至MCU對信號進(jìn)行分析處理。通過(guò)處理后的數據存儲于外部FLASH中。同時(shí)，實(shí)時(shí)信號如停止樓層數、上下行方向、有無(wú)召喚等可通過(guò)LCD顯示。

　　3 硬件系統設計

　　3.1 門(mén)系統信號獲取

　　電梯門(mén)信號通過(guò)電梯整梯控制系統和門(mén)機機械系統發(fā)出開(kāi)關(guān)門(mén)信號、平層信號、門(mén)極限信號和安全輸出信號至門(mén)控制系統，來(lái)控制電梯門(mén)的運行。其中平層信號是指電梯到達該層樓平面位置時(shí)產(chǎn)生的信號;開(kāi)關(guān)門(mén)極限信號指轎門(mén)運動(dòng)到門(mén)兩端極限位置時(shí)，由極限開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的信號;電梯光幕和安全觸板是檢測障礙的裝置，其只在關(guān)門(mén)過(guò)程中有效，當關(guān)門(mén)時(shí)遇到障礙物，會(huì )產(chǎn)生觸板阻擋信號或電梯光幕輸出信號，控制電梯門(mén)重新開(kāi)啟，防止障礙物被夾。

　　同時(shí)門(mén)控制系統將獲取到的電梯門(mén)相關(guān)數據通過(guò)無(wú)線(xiàn)模塊傳遞至MCU的無(wú)線(xiàn)接收模塊。通過(guò)比較第N次與第N+1次信號，來(lái)確定動(dòng)作是否正常完成，同時(shí)將錯誤動(dòng)作記錄至存儲器中。比如，第N次信號判斷為開(kāi)門(mén)到達極限，那么收到第N+1次信號后應該判斷為關(guān)門(mén)到達極限，假設其他信號正常，說(shuō)明這此次動(dòng)作無(wú)誤。若第N+1次信號判斷不為關(guān)門(mén)到達極限，說(shuō)明電梯門(mén)系統中門(mén)極限開(kāi)關(guān)故障，門(mén)很有可能發(fā)生事故，那么此次信號就被完整地記錄到黑匣子中，同時(shí)屏蔽內外召喚板，禁止電梯工作，并在屏幕上顯示故障說(shuō)明，供給維修人員參考。如圖2所示。