便攜式多功能電梯限速器自動測試儀研究

【摘 要】 本文提出了一種新型便攜式多功能電梯限速器自動測試儀的研發設計。該設備利用觸摸屏、WinCE嵌入式，實現了管理員與操作員的權限分離、測試過程的實時動態跟蹤、測試數據的自動判斷等；利用自動測試支架、PLC控制器和伺服電機系統實現了測試過程的高度自動化。通過實驗對比，該設備的測試精度、測試范圍、自動化水平較國內現有限速器現場測試設備均有很大提高。

【關鍵詞】 電梯限速器 測試設備 便攜式 自動測試支架

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2015.04.019

電梯限速器是電梯安全保護系統中的安全控制部件之一。當電梯運行中無論何種原因致使轎廂發生超速，甚至發生墜落危險而在其他安全保護裝置不起作用的情況下，限速器和安全鉗發生聯動動作，使電梯轎廂停住。

目前，國內的電梯限速器測試設備的工作原理大多是利用安裝有橡膠輪的驅動電機靠摩擦力帶動限速器輪盤轉動，并逐漸加速到限速器額定轉速，等待勻速運動一段時間后，再緩慢加速直到限速器發出超速信號，記錄下限速器發出信號時的轉速。而且，大多是由一個工作人員手動扶持驅動電機，另一個工作員操作控制電機的啟停、記錄信息等工作。現有限速器測試儀的控制器功能較為簡單，多數停留在單片機甚至是僅有電機控制和驅動的水平，顯示屏小而且內容少，不少還是數碼管顯示，功能單一、存儲容量小。致使操作流程較為復雜，必須嚴格按照說明書流程進行，不夠直觀，學習成本高。圖1展示了現有測試設備的系統組成和操作方式；圖2展示了國內常見的測試設備的速度測試方式。

圖1 國內常見的測試設備系統組成和操作方式

圖2 國內常見的測試設備的速度測試方式：從動輪和霍爾元件

利用先進的軟件技術、嵌入式開發技術、速度控制技術、自動化技術等相結合，開發新型多功能電梯限速器自動測試儀，對于提高電梯限速器現場測試、出廠測試的智能化和自動化水平、提高測試效率和測試精度、改善操作人員測試條件、降低人力成本、消除安全隱患等具有重要意義。

1 限速器測試儀系統組成

本文提出的便攜式多功能電梯限速器自動測試儀由以下組件構成：一個觸摸屏人際界面；一臺嵌入式激光打印機；一個交流伺服電機系統；一個FX1N-24MT PLC控制器；一臺自動測試支架。所有組件都裝在一個長寬高分別為350mm、350mm和180mm的便攜箱中（如圖3）。

觸摸屏人機界面采用WinCE嵌入式開發，符合Windows操作習慣，易于操作。激光打印機可用來現場打印測試數據。該設備直接從伺服電機的編碼器中讀取轉速，利用擬合和濾波算法消除電機橡膠輪和限速器輪盤之間的滑動影響。

圖3 限速器測試系統組成

2 限速器測試自動支架

傳統測試設備需要操作員手持驅動電機，自動化水平低，測試精度受手持力矩波動影響，操作員工作強度高安全性低，本文提出的便攜式多功能限速器自動測試配備有一臺自動測試儀支架。

支架由滑動底座、緊固軸、下支撐桿、中間支撐板、上支撐桿、電磁鐵、電機座和電機箱組成。其中滑動底座可在水平面X方向上滑動調節位置，中間支撐板可沿下支撐桿在垂直方向上滑動調節位置，電機座可在水平面Y方向上滑動調劑位置。如此三個方向的可調機構使得該設備能夠適應多種類型的電梯限速器現場安裝形式（如圖4）。

圖4 自動測試儀支架組成

1、電機箱；2、電機座；3、電磁鐵；4、磁鐵座；5、上支撐軸（上下各有彈簧，未畫出）；6、中間支撐板；7、支撐桿；8、分離式滑動底座；9、固定軸

自動測試原理為：測試開始前電磁鐵通電，將電機座和之間支撐桿吸附在一起是電機橡膠輪與限速器輪盤保持良好接觸；機械動作時PLC控制電磁鐵斷電，電機座在上支撐桿的彈簧作用下彈起，電機橡膠輪與限速器輪盤脫離接觸。

自動測試支架將操作員從繁重且危險的手持驅動電機的任務中解放出來，大大提高了工作效率、自動化程度和安全性。由支架保持電機橡膠輪與限速器輪盤的接觸力其波動更小更平穩，利于測試精度的提高。

3 限速器測試儀軟件功能

本文提出的設備系統軟件將管理員和操作員做了權限分離。操作員只負責對限速器測試和打印測試數據，而將限速器型號管理、測試數據管理等功能交給管理員。

系統軟件采用WinCE嵌入式開發，符合Windows操作習慣，學習成本低，易操作。并且對測試過程有實時跟蹤反饋，更人性化（如圖5）。

圖5 人機交互界面

4 現場檢驗試驗及結果

作為測試試驗對比，特地引入了一臺大連某公司生產的傳統手持式電梯限速器測試，分別對有機房和無機房的兩臺電梯限速器做了測試。對比試驗包括三個方面：（1）測試設備的安裝調試等準備工作；（2）對有機房電梯限速器的測試試驗；（3）對無機房電梯限速器的測試試驗。

（1）測試設備的安裝調試等準備工作

傳統手持式電梯限速器測試儀：該設備準備周期長；操作流程復雜，對操作順序流程極為苛刻；缺乏保護機制，例如運行過程中不許動“正反轉”按鍵否則會燒壞設備；尤其是其顯示框為字符型點陣顯示器，小而擁擠，每一項內容均無說明，需對照說明書才知道對應的含義；需要兩位操作員，其中手持驅動電機的操作員要保持驅動電機與限速器輪盤接觸良好，極為辛苦。

便攜式多功能自動測試儀：該設備大大簡化了操作流程；實現了電梯限速器的自動化測試；提高了系統自動化、智能化水平；減輕了電梯限速器測試與操作員的工作強度；大幅度提高了操作員的工作效率；改善了操作員工作條件；消除了操作員的安全風險；圖形用戶界面顯示，更加直觀，信息化水平高；而且只需要一位操作員。

（2）對有機房電梯限速器的測試試驗

傳統手持式電梯限速器測試儀共測試六次，測試過程比較費時，每次測試大概需要2～3分鐘，兩三次之后操作員甲已經感到手腕酸痛。其測試結果如表1。

表1 傳統測試儀對有機房限速器的測試結果

便攜式多功能自動測試儀共測試六次，測試過程方便快捷，每次測試大概需要在20～30秒；測試時不需要操作員手持驅動電機；每次測試結束自動支架會自動彈起，使電機與限速器輪盤脫離接觸，降低安全風險。其測試結果如表2。

表2 新型測試儀對有機房限速器的測試結果

（3）對無機房電梯限速器的測試試驗

傳統手持式電梯限速器測試儀因為需要操作員手持驅動電機，而無機房電梯空間極為狹窄，操作員無法立足，而且傳統方法測試比較費時，為了操作員的體力和安全，此次試驗僅僅模擬了操作過程沒有實際測試。

便攜式多功能自動測試就要方便的多，不受狹窄空間的影響。

從本次試驗中可以看出，該設備大大簡化了操作流程；實現了電梯限速器的自動化測試；提高了系統自動化、智能化水平；減輕了電梯限速器測試與操作員的工作強度；大幅度提高了操作員的工作效率；改善了操作員工作條件；消除了操作員的安全風險；圖形用戶界面顯示，更加直觀，信息化水平高；而且只需要一位操作員。測試過程方便快捷，每次測試大概需要在20～30秒；測試時不需要操作員手持驅動電機；每次測試結束自動支架會自動彈起，使電機與限速器輪盤脫離接觸，降低安全風險。

5 結論

對系統運行情況以及相關數據分析一致得出以下結論：該設備可以自動測試電梯限速器電氣速度、機械速度；操作過程方便快捷，簡單易懂，適用性強；測試數據穩定可靠，精度高，符合設計要求；交流伺服電機直接從驅動輪精確估計限速輪轉速；7寸電容觸控屏、中文界面、速度曲線和數值動態顯示；自適應加速曲線，測量速度快；測量過程一鍵操作，自動結束試驗，簡單方便；效率提高三分之二以上，人力付出節省一半。

參考文獻

[1] 何麗等.基于 AT89 系列單片機的手提式電梯限速器測試儀.微型機應用，2014， 33（11）： 90-92

[2] 龐濤等.一種新型的便攜式電梯限速器測試裝置.現代制造工程，2012， 9 83-86

[3] 陳密，楊根科.多功能電梯限速器自動測試設備的研發.電子測量技術，2008， 31（1）： 94-96

作者簡介

秦忠英，高級工程師，多年從事特種設備檢驗及相關科研工作。

（責任編輯：張曉明）