電梯故障檢測系統設計

韋榮貴

摘 要：近些年來，經濟高速發展，社會不斷進步，而電梯在方便人們的生活、工作等方面發揮著巨大的作用，但是電梯也經常會出現故障，故障的出現影響了人們的正常生活，因此，解決各種電梯故障是我們當下必須高度重視的話題。鑒于此，作者在文中對電梯故障檢測系統設計進行詳細的分析和全面的探究，希望對有需要的人士提供綿薄之力。

關鍵詞：電梯故障；檢測系統；設計

眾所周知，我國的經濟發展呈現又快又好的態勢，而當今社會發展最為火熱的行業非房地產行業莫屬，而建筑行業作為與房地產行業最為密切的行業也迎來了不可多得的發展機遇，我國雖然幅員遼闊、疆域縱橫萬里，但是由于人口基數較大，所以人均土地資源占有量遠遠低于世界平均水平，為了解決土地資源日益短缺的問題，我國的建筑開發商和政府更加青睞于高層建筑與超高層建筑的開發和建設。很明顯，高層建筑的最大特點是就是高度非同尋常，所以電梯被普遍的應用到高層建筑中，以方便人們的上樓和下樓，與此同時，我們也要看到，由于各種原因發生的電梯故障也越來越多。這不僅影響了電梯的正常運行，嚴重的還會給電梯的使用者帶來巨大的傷害，因此必須加強對電梯故障檢測系統設計的研究，以不斷提高預測故障、解決故障的水平。

1 電梯系統的組成及故障診斷方法

1.1 電梯系統的組成

現代的電梯系統主要由兩部分組成，即機械部分和電氣控制部分。機械部分又包括轎廂、導向系統、曳引系統、重量平衡系統和門系統等。電氣控制部分主要由電梯信號控制部分和電力驅動部分組成。電梯信號控制系統主要由層站控制器、機房控制器和轎廂控制器等部分組成。電力驅動部分主要由電動機、控制系統、電梯轎廂及傳動機構等組成。

1.2 電梯故障的診斷方法

隨著科學技術的高速進步，我們可以利用的電梯故障診斷方法與技術數不勝數，其發展和時代、社會的發展相一致，從簡單到復雜，從手動到自動化，但是歸根結底，進行電梯故障的診斷可以從以下兩方面著手，即基于一定數學模型的診斷方法和非基于模型的診斷方法。

1.2.1 基于一定數學模型的診斷方法。系統而全面的數學模型是基于一定的數學模型這一診斷方法的主要基礎，而現代化的控制理論則是這一模型的指導思想。以下是其診斷原理：首先建立數學模型，然后對于其輸出值進行估計，隨后比較輸出值和輸出的測量值，接下來對二者產生的殘值進行估計，需要利用一定的參數模型和空間方程，還需要對殘差進行適當客觀的評價，評價殘差需要利用相關準則，在此基礎上對電梯的故障信息進行獲取。

1.2.2 非基于模型的診斷方法。和基于一定數學模型的診斷方法不同，非基于模型的診斷方法有很多的種類，以下是其主要的種類：（1）基于故障模式識別的診斷方法。這種方法屬于靜態故障診斷方法，模式識別技術是其基礎。利用這種方法診斷故障的時候主要分為兩個階段，分別是離線分析階段和在線分析階段。前者主要是對表達故障的模式進行確定，并對向量的識別函數進行確定；而后者首先提取表達故障的向量，然后在對函數進行判別的基礎上對故障予以定位。（2）基于專家系統的診斷方法。單純從名稱來看，我們便不難發現這種故障診斷方法是較為先進的，其基于專家系統的診斷方法的主要組成部分是診斷的知識表達、診斷推理以及獲取診斷知識等。互聯網技術的發展和進步為這種診斷方法的應用和普及創造了良好的機會，增強了這種方法的穩定性和可靠性。（3）基于故障樹的診斷方法。從本質上來說，這種診斷方法屬于是邏輯結構圖，其意思就是通過圖表的形式將電梯使用過程中可能會發生的故障以及故障出現的原因顯現出來，其優點在于可以直觀形象的展現故障的類型、出現的原因，并精準的計算故障的發生概率、可能造成的損害等情況。

電梯的故障診斷方法不僅僅包括以上幾種，作者只是挑選了最具代表性的進行了闡述，除了上述診斷方法，還包括基于人工神經網絡的診斷方法，需要明確的是，我們對任何一種方法都應該一分為二的看待，既看到其優點，又要看到其缺點。以基于數學模型的故障診斷方法為例來說，這種方法的優點是具有較強的容錯控制能力，但是其對于所建立的數學模型的依賴性太強，因為電梯發生故障的原因和類型是多種多樣的，而這個時候單純的依據數學模型有時候是無法找出故障發生的具體原因。

3 一種基于CAN總線技術的電梯故障檢測系統設計研究

CAN網絡，又稱控制器局域網，其被涵蓋了現場總線技術的范圍之內，是一種可以有效支持實時控制和分布式控制的串行通訊網絡。CAN技術即多種優勢于一身，正是憑借著這一優勢，其在診斷電梯故障方面得到了廣泛的應用并受到了青睞。這項技術的主要組成部分有兩個，即硬件設計和軟件設計。

3.1 硬件設計部分

檢測單元的設計和檢測回路的硬件設計是硬件設計部分的兩個主要組成部分。（1）檢測單元的設計。應該全面的考慮并仔細的計算設計回路中的檢測端口，主要目的就是保證被檢回路的電氣特性不受影響。低開通電路光耦方案當前比較常用和實用，在這一方案的利用之下，可以通過微小電流檢測電梯故障。（2）檢測回路的硬件設計。為了保證電梯故障診斷系統對安全回路進行檢測的要求需要完成檢測回路的硬件設計，檢測回路的硬件部分以PIC單片機為核心，包括檢測單元、保護單元、CAN通信模塊等設計。

3.2 軟件設計部分

檢測安全回路是檢測系統的主要功能，而開關動作和門鎖開關是安全回路中的兩個主要開關，開關動作表示電梯在使用的過程中發生了故障，而且一旦觸點粘連，就被表明情況比較危急；斷路和短路是門鎖開關經常出現的故障。開關種類的不同決定了軟件設計也應該有所不同，門鎖開關發生故障的概率較大，故障也是相當復雜和繁瑣，應該將其作為故障檢測的關鍵點，所以要重點分析這一故障模式。

電梯門在很大程度上影響著電梯的使用，開門關門的動作一天可能重復成千上萬次，這就決定了其發生故障的概率較大，加之受到外界因素的影響和制約，所以一旦電梯門出現任何故障，將影響電梯的正常運行，作者查閱了相關的書面資料之后發現，在所有的故障類型中，由門引起的故障占絕大多數。門鎖是組成電梯門系統的元部件中的微不足道的一個，但同時又是十分特殊的一個，其直接連接電梯的主系統，作為主系統和門系統的接口。門鎖發生故障的概率也較高，主要包括兩種：一是在電氣觸頭閉合的情況下門鎖與鎖鉤的嚙合不好而發生的掉鎖鉤故障；另外一種是鎖鉤嚙合良好，但是電氣觸頭閉合不好。《TSG-T7001-2009電梯監督檢驗和定期檢驗規則——曳引與強制驅動電梯》轎廂應當在鎖緊元件嚙合不小于7mm時才能啟動，門的鎖緊元件應當有一個電氣安全裝置來驗證。在分析門系統故障的基礎上，需要通過以下幾點做好軟件部分：

當有人按下開門的按鈕后，電梯控制系統的主機會發出相應的信號，同時電梯故障檢測裝置的控制器PIC也會接收到這一信號，如果開門信號存在，通常來說都是門鎖在開關延時后斷開，但是如果延時之后沒有斷開，這個時候就斷定發生了粘連。同樣的道理，如果關門信號存在，通常來說都是門應當閉合，電梯的安全回路一般都是常閉的，所以這種現象可以成為安全回路不通。如果使用電梯的過程中門鎖斷開，這也表明有故障發生，可能由于機械原因門沒有閉合，可能控制系統沒有問題比如層門被擋著或者卡阻，這個時候應是將故障信息或者信號傳到控制器，從而控制曳引機。

4 結束語

通過作者在文中的詳細敘述我們會發現，電梯在運行的過程中發生故障的現象屢見不鮮并且屢禁不止，對電梯故障檢測系統進行研究分析和完善是保障人民生命健康與財產安全的需要，作者就對電梯故障檢測系統進行了分析，由于篇幅有限，所以不能面面俱到，但是仍然希望通過本人的簡短敘述為讀者提供參考和借鑒。

參考文獻

[1]張敏健.一種基于CAN總線技術的電梯故障檢測系統研究[J].電站系統工程，2014，3：68-69.

[2]張宏濤，等.計算機電梯控制器故障檢測系統[J].計算機工程，2015，4：227-228.

[3]TSG-T7001-2009電梯監督檢驗和定期檢驗規則——曳引與強制驅動電梯[S].