一種電梯偶發(fā)性開關(guān)故障的實(shí)時(shí)診斷與處理方法

 引言
眾所周知，電梯的安全運(yùn)行十分重要，盡管生產(chǎn)廠家在運(yùn)行的安全性上都下了許多工夫，但乘客被困于電梯轎廂內(nèi)的故障時(shí)有發(fā)生。電梯故障主要包括由曳引系統(tǒng)故障、控制系統(tǒng)故障和偶發(fā)性開關(guān)故障。曳引系統(tǒng)故障和控制系統(tǒng)故障者均可通過預(yù)設(shè)監(jiān)控程序來連續(xù)監(jiān)控，而開關(guān)故障則是偶發(fā)性的，預(yù)測困難，本文針對電梯偶發(fā)性開關(guān)故障提出一種實(shí)時(shí)診斷與處理方法。
1 偶發(fā)性開關(guān)故障
為保證電梯安全地運(yùn)行，電梯的控制回路中設(shè)置有諸多開關(guān)，例如機(jī)房急停開關(guān)、井道上下極限開關(guān)、轎箱操縱箱急停開關(guān)等。只有所有開關(guān)都正常的情況下，電梯才能得電運(yùn)行。當(dāng)控制回路出現(xiàn)故障時(shí)，電梯處于停止?fàn)顟B(tài)，所有信號不能登記，快車慢車均無法運(yùn)行。開關(guān)的故障常常是偶發(fā)性的，例如電梯長時(shí)間處于超負(fù)載運(yùn)行或堵轉(zhuǎn)，熱繼電器開關(guān)突然動(dòng)作；安全窗被人頂起，引起安全窗開關(guān)動(dòng)作，地坑繩輪有異物（如老鼠等）卷入等。
2 偶發(fā)故障實(shí)時(shí)診斷與處理
電梯系統(tǒng)的開關(guān)包含選層、降速、平層、門開合等感應(yīng)信號。從宏觀上看，電梯的運(yùn)行方向和停靠樓層是隨機(jī)的，因此開關(guān)故障的產(chǎn)生具有偶然性、無法預(yù)測的特點(diǎn)。為此，我們運(yùn)用邏輯推理方法，用預(yù)期時(shí)間原則來診斷各個(gè)感應(yīng)開關(guān)是否正常。
電梯一旦運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方向和目的地是十分明確的，這為邏輯推理提供了原始數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)電梯從三樓向六樓行駛時(shí)，必然途經(jīng)四、五樓層，如果這兩層沒有“截車信號”，電梯將以高速直駛六樓；若有“截車信號”，將順向停車。由于電梯速度是生產(chǎn)設(shè)計(jì)中設(shè)定的，因此三樓到四樓，四樓到五樓，五樓到六樓這個(gè)過程中，電梯所需時(shí)間可以根據(jù)運(yùn)行路徑來預(yù)測，進(jìn)而每層樓依次產(chǎn)生的各種感應(yīng)信號也可準(zhǔn)確預(yù)期。如果實(shí)際感應(yīng)信號與預(yù)期信號差別超出安全范圍，則診斷為故障發(fā)生。
開關(guān)故障診斷程序的流程如圖1所示。電梯處于等待呼叫狀態(tài)，接到呼叫信號后，電梯運(yùn)行啟動(dòng)，同時(shí)控制系統(tǒng)計(jì)算出鄰近路徑、途徑樓層信息，并自動(dòng)設(shè)定相關(guān)檢測時(shí)間，包括樓層開關(guān)、降速信號、平層信號、門區(qū)信號等。
響應(yīng)鄰近樓層時(shí)，通過實(shí)際值與預(yù)設(shè)值的比較，判斷各個(gè)樓層的開關(guān)感應(yīng)信號是否存在故障，若沒有故障，控制系統(tǒng)檢測下一個(gè)預(yù)設(shè)值直到全部預(yù)設(shè)值檢查完畢；若有故障，則進(jìn)入故障顯示、報(bào)警，同時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急處理程序。整個(gè)路徑中檢查完畢無故障時(shí)，電梯再次進(jìn)入等待狀態(tài)，等到下一個(gè)呼叫。
2.1 時(shí)間原則實(shí)時(shí)診斷方法 根據(jù)實(shí)際維修經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，發(fā)生在電梯門機(jī)系統(tǒng)中偶發(fā)性開關(guān)故障占有很大比重。門機(jī)系統(tǒng)是各個(gè)樓層電梯門閘系統(tǒng)，開關(guān)量控制信號較多。由于門機(jī)的負(fù)載不變，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的各檔速度相對穩(wěn)定，門閘開合時(shí)間可以較精確的確定，所以，預(yù)設(shè)時(shí)間的方法對其開關(guān)故障的實(shí)時(shí)診斷效果良好。
需要特別指出的是：電梯輕載和重載、上行和下行的速度會(huì)有略有差別，鄰近樓層和非鄰近樓層直駛的速度是不一樣的，在行駛過程中，由于“截車信號”的加入，二者會(huì)隨機(jī)轉(zhuǎn)換。這些差別要求在控制程序編制時(shí)，允許一定范圍的延時(shí)差值。
2.2 距離原則實(shí)時(shí)診斷方法 在轎廂運(yùn)行時(shí)間預(yù)測時(shí)，用時(shí)間原則的預(yù)設(shè)值方法，程序編制繁瑣復(fù)雜，可以使用距離原則的實(shí)時(shí)診斷方法。為準(zhǔn)確測量轎廂行駛的距離，解決辦法是在與轎廂聯(lián)系的限速輪系上增加一個(gè)編碼器，根據(jù)其脈沖當(dāng)量可準(zhǔn)確測量出轎廂相對于各樓層的準(zhǔn)確相對位置，這會(huì)大大簡化開關(guān)量的實(shí)時(shí)診斷程序，且不受行駛速度變化的影響，故障預(yù)測的可靠性也極大提高。
2.3 故障發(fā)生后的即時(shí)處理 在電梯運(yùn)行中或開門時(shí)發(fā)生故障，診斷程序?qū)l(fā)出故障信號，終止正常的運(yùn)行程序，轉(zhuǎn)入應(yīng)急處理程序流程，如圖2所示。
控制程序依次判斷是否存在樓層開關(guān)故障、降速信號故障、平層信號故障、門區(qū)信號故障，確定后記錄故障原因，并進(jìn)入各個(gè)子程序處理模塊。例如，發(fā)生平層信號故障后，進(jìn)行平層操作，停止電機(jī)并進(jìn)入開門應(yīng)急處理子程序。
3 故障處理程序設(shè)計(jì)
以上解決方案可適用于多種控制模式的電梯控制系統(tǒng)。而對于用PLC控制的電梯，則是比較容易的，本文將以PLC控制的電梯為例來闡述具體的程序設(shè)計(jì)。圖3為開關(guān)報(bào)警核心程序。在故障處理系統(tǒng)中還可增加一套備用開關(guān)，當(dāng)偶發(fā)性故障產(chǎn)生時(shí)，及時(shí)啟用備用開關(guān)，可進(jìn)一步增加電梯運(yùn)行可靠性。
程序工作過程如下：輔助繼電器M8000啟動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)控，M8049置1時(shí)監(jiān)控有效，Y005是開關(guān)動(dòng)作的結(jié)果輸出，若檢測X000在1秒內(nèi)不置位，則設(shè)置S900……S900或其它任一個(gè)設(shè)置的狀態(tài)置1，則報(bào)警信號M8048啟動(dòng)。
對于采用單片機(jī)或其它DSP芯片的電氣控制的電梯，增加上述實(shí)時(shí)診斷和故障處理程序則稍微復(fù)雜一些。
4 小結(jié)
隨著高層建筑增多，電梯的使用更加普及。電梯故障已進(jìn)入多發(fā)階段，成為人們生活中的重要隱患，尤其是偶發(fā)性故障。如何提高電梯的安全性能已成為電梯行業(yè)面臨的重要課題。本文針對偶發(fā)性電梯開關(guān)故障，提出一種時(shí)間原則的實(shí)時(shí)故障診斷及處理方法。
實(shí)驗(yàn)證明，本文采用的一種時(shí)間原則和距離原則相結(jié)合的故障實(shí)時(shí)診斷和處理方法可以較好地解決電梯的偶發(fā)性開關(guān)故障難題。同時(shí)也為其它領(lǐng)域的偶發(fā)開關(guān)故障診斷提供借鑒和指導(dǎo)。