一种电梯偶发性开关故障的实时诊断与处理方法

 引言
众所周知，电梯的安全运行十分重要，尽管生产厂家在运行的安全性上都下了许多工夫，但乘客被困于电梯轿厢内的故障时有发生。电梯故障主要包括由曳引系统故障、控制系统故障和偶发性开关故障。曳引系统故障和控制系统故障者均可通过预设监控程序来连续监控，而开关故障则是偶发性的，预测困难，本文针对电梯偶发性开关故障提出一种实时诊断与处理方法。
1 偶发性开关故障
为保证电梯安全地运行，电梯的控制回路中设置有诸多开关，例如机房急停开关、井道上下极限开关、轿箱操纵箱急停开关等。只有所有开关都正常的情况下，电梯才能得电运行。当控制回路出现故障时，电梯处于停止状态，所有信号不能登记，快车慢车均无法运行。开关的故障常常是偶发性的，例如电梯长时间处于超负载运行或堵转，热继电器开关突然动作；安全窗被人顶起，引起安全窗开关动作，地坑绳轮有异物（如老鼠等）卷入等。
2 偶发故障实时诊断与处理
电梯系统的开关包含选层、降速、平层、门开合等感应信号。从宏观上看，电梯的运行方向和停靠楼层是随机的，因此开关故障的产生具有偶然性、无法预测的特点。为此，我们运用逻辑推理方法，用预期时间原则来诊断各个感应开关是否正常。
电梯一旦运动，其运动方向和目的地是十分明确的，这为逻辑推理提供了原始数据。例如，当电梯从三楼向六楼行驶时，必然途经四、五楼层，如果这两层没有“截车信号”，电梯将以高速直驶六楼；若有“截车信号”，将顺向停车。由于电梯速度是生产设计中设定的，因此三楼到四楼，四楼到五楼，五楼到六楼这个过程中，电梯所需时间可以根据运行路径来预测，进而每层楼依次产生的各种感应信号也可准确预期。如果实际感应信号与预期信号差别超出安全范围，则诊断为故障发生。
开关故障诊断程序的流程如图1所示。电梯处于等待呼叫状态，接到呼叫信号后，电梯运行启动，同时控制系统计算出邻近路径、途径楼层信息，并自动设定相关检测时间，包括楼层开关、降速信号、平层信号、门区信号等。
响应邻近楼层时，通过实际值与预设值的比较，判断各个楼层的开关感应信号是否存在故障，若没有故障，控制系统检测下一个预设值直到全部预设值检查完毕；若有故障，则进入故障显示、报警，同时启动应急处理程序。整个路径中检查完毕无故障时，电梯再次进入等待状态，等到下一个呼叫。
2.1 时间原则实时诊断方法 根据实际维修经验统计，发生在电梯门机系统中偶发性开关故障占有很大比重。门机系统是各个楼层电梯门闸系统，开关量控制信号较多。由于门机的负载不变，驱动电机的各档速度相对稳定，门闸开合时间可以较精确的确定，所以，预设时间的方法对其开关故障的实时诊断效果良好。
需要特别指出的是：电梯轻载和重载、上行和下行的速度会有略有差别，邻近楼层和非邻近楼层直驶的速度是不一样的，在行驶过程中，由于“截车信号”的加入，二者会随机转换。这些差别要求在控制程序编制时，允许一定范围的延时差值。
2.2 距离原则实时诊断方法 在轿厢运行时间预测时，用时间原则的预设值方法，程序编制繁琐复杂，可以使用距离原则的实时诊断方法。为准确测量轿厢行驶的距离，解决办法是在与轿厢联系的限速轮系上增加一个编码器，根据其脉冲当量可准确测量出轿厢相对于各楼层的准确相对位置，这会大大简化开关量的实时诊断程序，且不受行驶速度变化的影响，故障预测的可靠性也极大提高。
2.3 故障发生后的即时处理 在电梯运行中或开门时发生故障，诊断程序将发出故障信号，终止正常的运行程序，转入应急处理程序流程，如图2所示。
控制程序依次判断是否存在楼层开关故障、降速信号故障、平层信号故障、门区信号故障，确定后记录故障原因，并进入各个子程序处理模块。例如，发生平层信号故障后，进行平层操作，停止电机并进入开门应急处理子程序。
3 故障处理程序设计
以上解决方案可适用于多种控制模式的电梯控制系统。而对于用PLC控制的电梯，则是比较容易的，本文将以PLC控制的电梯为例来阐述具体的程序设计。图3为开关报警核心程序。在故障处理系统中还可增加一套备用开关，当偶发性故障产生时，及时启用备用开关，可进一步增加电梯运行可靠性。
程序工作过程如下：辅助继电器M8000启动实时监控，M8049置1时监控有效，Y005是开关动作的结果输出，若检测X000在1秒内不置位，则设置S900……S900或其它任一个设置的状态置1，则报警信号M8048启动。
对于采用单片机或其它DSP芯片的电气控制的电梯，增加上述实时诊断和故障处理程序则稍微复杂一些。
4 小结
随着高层建筑增多，电梯的使用更加普及。电梯故障已进入多发阶段，成为人们生活中的重要隐患，尤其是偶发性故障。如何提高电梯的安全性能已成为电梯行业面临的重要课题。本文针对偶发性电梯开关故障，提出一种时间原则的实时故障诊断及处理方法。
实验证明，本文采用的一种时间原则和距离原则相结合的故障实时诊断和处理方法可以较好地解决电梯的偶发性开关故障难题。同时也为其它领域的偶发开关故障诊断提供借鉴和指导。