電梯故障記錄儀系統(tǒng)設(shè)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。當(dāng)電梯故障時，維修人員往往不能第一時間趕到事故現(xiàn)場，很有可能造成救助不及時從而出現(xiàn)二次傷害;同時，乘梯人員對故障描述不清楚，也會延誤有效搶修時間。所以當(dāng)前狀況急需對舊電梯進行故障識別和記錄。故提出電梯故障記錄儀，以檢測和記錄電梯各種故障，同時提示維保人員有效地對電梯進行維護，保障人員安全。

　　電梯故障記錄儀俗稱電梯黑匣子，主設(shè)備安裝于電梯機房內(nèi)，信號采集裝置安放在電梯各個關(guān)鍵信號輸出位置，是一種能夠?qū)﹄娞莨收系臅r間、速度、樓層數(shù)、故障點以及其他狀態(tài)信息進行采集記錄的裝置。為了提高監(jiān)控電梯故障的準(zhǔn)確性和實時性，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，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，及時處理、排除故障提供了有效依據(jù)，對電梯故障進行自動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)運行頻繁、人為撞擊等?？刂破凉收现饕呻姎庠O(shè)備引起。主要包括：制動器非正常工作、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為電梯主機啟動電流為正常工作電流的3倍以上，啟動時會引起供電電壓的波動，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]。

　　針對上述電梯故障，設(shè)計了電梯故障記錄系統(tǒng)，實時記錄電梯信號。當(dāng)電梯出現(xiàn)即使是輕微或短暫的故障時，都能提示出預(yù)警信號，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

　　為了提高電梯信號傳輸速度，本文設(shè)計的電梯黑匣子系統(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。同時為了信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性，選擇與該MCU相匹配的無線發(fā)射芯片nRF2401進行通信。系統(tǒng)其他模塊為故障信號采集模塊、數(shù)據(jù)存儲、通信接口電路、LCD顯示、鍵盤操作等。系統(tǒng)的硬件設(shè)計框圖如圖1所示。

　　系統(tǒng)通過各終端獲取輸出信號，對門系統(tǒng)信號、控制屏信號、井道設(shè)備控制信號等進行采集，該信號所在的模塊都設(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)信號傳遞至MCU對信號進行分析處理。通過處理后的數(shù)據(jù)存儲于外部FLASH中。同時，實時信號如停止樓層數(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

　　3.1 門系統(tǒng)信號獲取

　　電梯門信號通過電梯整梯控制系統(tǒng)和門機機械系統(tǒng)發(fā)出開關(guān)門信號、平層信號、門極限信號和安全輸出信號至門控制系統(tǒng)，來控制電梯門的運行。其中平層信號是指電梯到達該層樓平面位置時產(chǎn)生的信號;開關(guān)門極限信號指轎門運動到門兩端極限位置時，由極限開關(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)門過程中有效，當(dāng)關(guān)門時遇到障礙物，會產(chǎn)生觸板阻擋信號或電梯光幕輸出信號，控制電梯門重新開啟，防止障礙物被夾。

　　同時門控制系統(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，來確定動作是否正常完成，同時將錯誤動作記錄至存儲器中。比如，第N次信號判斷為開門到達極限，那么收到第N+1次信號后應(yīng)該判斷為關(guān)門到達極限，假設(shè)其他信號正常，說明這此次動作無誤。若第N+1次信號判斷不為關(guān)門到達極限，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，那么此次信號就被完整地記錄到黑匣子中，同時屏蔽內(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。