電梯故障記錄儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　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，沒有專門設(shè)備去記錄故障，而解決電梯故障大部分是依賴技術(shù)員不斷積累的經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)電梯故障時(shí)，維修人員往往不能第一時(shí)間趕到事故現(xiàn)場，很有可能造成救助不及時(shí)從而出現(xiàn)二次傷害;同時(shí)，乘梯人員對(duì)故障描述不清楚，也會(huì)延誤有效搶修時(shí)間。所以當(dāng)前狀況急需對(duì)舊電梯進(jìn)行故障識(shí)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(duì)電梯進(jìn)行維護(hù)，保障人員安全。

　　電梯故障記錄儀俗稱電梯黑匣子，主設(shè)備安裝于電梯機(jī)房內(nèi)，信號(hào)采集裝置安放在電梯各個(gè)關(guān)鍵信號(hào)輸出位置，是一種能夠?qū)﹄娞莨收系臅r(shí)間、速度、樓層數(shù)、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(jiān)控電梯故障的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，故障記錄系統(tǒng)通過獲取電梯中各關(guān)鍵終端的輸出信號(hào)，將信號(hào)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(jù)，對(duì)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

　　通過調(diào)查電梯故障及總結(jié)得出，電梯故障主要分四類：門機(jī)構(gòu)故障、控制屏故障、電梯供電電源故障和井道設(shè)備故障。所有電梯故障的產(chǎn)生最主要是由電梯門系統(tǒng)故障引起的。電梯門包括轎門和層門，是重要的安全防護(hù)設(shè)施。門系統(tǒng)故障的主要原因是電氣聯(lián)鎖接觸不良、開關(guān)門受阻、門開關(guān)運(yùn)行頻繁、人為撞擊等。控制屏故障主要由電氣設(shè)備引起。主要包括：制動(dòng)器非正常工作、線路板故障、中間繼電器和接觸器故障。電梯供電電源故障是因?yàn)殡娞葜鳈C(jī)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(dǎo)致電梯故障。井道設(shè)備故障主要是曳引鋼絲繩損壞的問題，這一直是制約電梯發(fā)展的關(guān)鍵因素[1]。

　　針對(duì)上述電梯故障，設(shè)計(jì)了電梯故障記錄系統(tǒng)，實(shí)時(shí)記錄電梯信號(hào)。當(dāng)電梯出現(xiàn)即使是輕微或短暫的故障時(shí)，都能提示出預(yù)警信號(hào)，告之乘客該梯為危梯，以保障人員安全。

　　2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

　　為了提高電梯信號(hào)傳輸速度，本文設(shè)計(jì)的電梯黑匣子系統(tǒng)中MCU選用基于ARM920T內(nèi)核的16/32位的RISC嵌入式微處理器S3C2440A芯片。同時(shí)為了信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，選擇與該MCU相匹配的無線發(fā)射芯片nRF2401進(jìn)行通信。系統(tǒng)其他模塊為故障信號(hào)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、通信接口電路、LCD顯示、鍵盤操作等。系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

　　系統(tǒng)通過各終端獲取輸出信號(hào)，對(duì)門系統(tǒng)信號(hào)、控制屏信號(hào)、井道設(shè)備控制信號(hào)等進(jìn)行采集，該信號(hào)所在的模塊都設(shè)有相應(yīng)的無線發(fā)射模塊，主控芯片模塊也有相應(yīng)的無線接收模塊，經(jīng)過無線收發(fā)把采集到的電梯狀態(tài)信號(hào)傳遞至MCU對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理。通過處理后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于外部FLASH中。同時(shí)，實(shí)時(shí)信號(hào)如停止樓層數(shù)、上下行方向、有無召喚等可通過LCD顯示。

　　3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　3.1 門系統(tǒng)信號(hào)獲取

　　電梯門信號(hào)通過電梯整梯控制系統(tǒng)和門機(jī)機(jī)械系統(tǒng)發(fā)出開關(guān)門信號(hào)、平層信號(hào)、門極限信號(hào)和安全輸出信號(hào)至門控制系統(tǒng)，來控制電梯門的運(yùn)行。其中平層信號(hào)是指電梯到達(dá)該層樓平面位置時(shí)產(chǎn)生的信號(hào);開關(guān)門極限信號(hào)指轎門運(yùn)動(dòng)到門兩端極限位置時(shí)，由極限開關(guān)產(chǎn)生的信號(hào);電梯光幕和安全觸板是檢測障礙的裝置，其只在關(guān)門過程中有效，當(dāng)關(guān)門時(shí)遇到障礙物，會(huì)產(chǎn)生觸板阻擋信號(hào)或電梯光幕輸出信號(hào)，控制電梯門重新開啟，防止障礙物被夾。

　　同時(shí)門控制系統(tǒng)將獲取到的電梯門相關(guān)數(shù)據(jù)通過無線模塊傳遞至MCU的無線接收模塊。通過比較第N次與第N+1次信號(hào)，來確定動(dòng)作是否正常完成，同時(shí)將錯(cuò)誤動(dòng)作記錄至存儲(chǔ)器中。比如，第N次信號(hào)判斷為開門到達(dá)極限，那么收到第N+1次信號(hào)后應(yīng)該判斷為關(guān)門到達(dá)極限，假設(shè)其他信號(hào)正常，說明這此次動(dòng)作無誤。若第N+1次信號(hào)判斷不為關(guān)門到達(dá)極限，說明電梯門系統(tǒng)中門極限開關(guān)故障，門很有可能發(fā)生事故，那么此次信號(hào)就被完整地記錄到黑匣子中，同時(shí)屏蔽內(nèi)外召喚板，禁止電梯工作，并在屏幕上顯示故障說明，供給維修人員參考。如圖2所示。