CN102452595A - 电子安全电梯 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电子安全电梯，具有安全用控制器(微型计算机(A)50、微型计算机(B)60)，其根据检测电梯动作状态的传感器(41～43)的输入信息来判断异常，并且生成用于将电梯轿厢(1)转变到安全状态的指令信号，在该电子安全电梯中，在根据输入信息判断为电梯处于休止状态时，安全用控制器进行自我诊断，以判断其自身的动作是否正常。从而，实现高可靠性和高功能的电梯安全系统的同时，简化结构，使得设计和维修工作变得方便。

Description

电子安全电梯

技术领域

本发明涉及一种电梯的安全系统，尤其适合于削减机械式的安全装置的数量，通过使机械式的安全装置实现电子化来进一步提高功能的电梯的安全系统。

背景技术

随着电梯的机械式安全开关和安全装置的电子化的发展，使得能够实现更为尖端的人工智能化功能。例如在专利文献1中公开了一种方案，其为了更为精确地防止误动作，使用了电子化的调速器，根据随着电梯轿厢的升降而变化的编码器的输出，通过二个微型计算机来计算电梯轿厢的速度，当判断为电梯轿厢的速度超出了正常速度而达到了异常速度的水平时，使电梯停止。同时，对通过二个微型计算机计算出的检测速度进行比较，在出现了规定的偏差时，判断为发生了异常而使电梯停止。

另外，例如在专利文献2中公开了一种电梯，该电梯具有电子安全用控制器，该电子安全用控制器检测电梯的异常，并且在检测到异常时生成使电梯转变到安全状态的指令信号，在该电梯中，为了提高安全系统的可靠性，使电子安全用控制器具有第一微处理器和第二微处理器，通过对二个微处理器的运算处理结果进行比较，以对第一微处理器和第二微处理器的健全性进行确认。

专利文献

专利文献1国际公开2004/076326号小册子(图7)

专利文献2国际公开2006/090470号小册子(段落编号0038、图12)

发明内容

在上述现有技术中，为了提高安全系统的可靠性，作为运算装置的微型计算机(以下称为“微型计算机”)采用了双重化结构，但在该现有技术中只是对运算装置的最终运算结果即用于使电梯轿厢停止的作为1/0的比特信息的输出信号(电梯轿厢停止信号)进行比较，所以有可能会出现故障漏检的情况。例如，在因运算装置发生了故障(例如微型计算机自身的故障和电梯轿厢停止信号输出部分的故障等)而使得一方的运算装置的电梯轿厢停止信号一直保持为不使电梯轿厢停止的信号时，在电梯的动作正常并且不需要使电梯轿厢停止的条件下，无法发现所述停止信号维持不变的故障。

也就是说，在一方的运算装置处于存在有潜在性故障的状态时，如果另一方的运算装置也发生了故障，则可能无法使电梯轿厢停下来，从而会导致安全装置的可靠性下降。

在专利文献2所公开的电梯中，运算装置检测出其运算部分自身的故障的可能性提高，但难以检测出例如电梯轿厢停止信号输出部分等部位的故障。此外，为了消除因各个运算装置的处理定时的偏差而产生的电梯轿厢位置和电梯轿厢速度的运算结果的差异，需要使二个运算装置的处理定时同步，并且需要设定适当的误差阈值，从而使设计工作变得复杂，导致软件处理的负荷增大。

本发明的目的在于解决上述现有技术中所存在的问题，实现高可靠性和高功能的电梯安全系统，同时简化结构，使得对所有型号的电梯和电梯零部件都能够方便地进行高可靠性的设计和维修。

解决方案

为了实现上述目的，本发明提供了一种电子安全电梯，该电子安全电梯具有安全用控制器，该安全用控制器根据来自检测电梯动作状态的传感器的输入信息来判断异常，并且生成用于将电梯轿厢转变到安全状态的指令信号，在所述电子安全电梯中，在根据所述输入信息判断为所述电梯处于休止状态时，所述安全用控制器进行自我诊断，以判断其自身的动作是否正常。

发明效果

根据本发明的电梯，由于在电梯的休止状态下对安全用控制器进行自我诊断，所以能够对运算部分到输出部分的各个部分进行故障检测，从而能够实现高可靠性和高功能的电梯安全系统。

附图说明

图1是表示本发明所涉及的一实施方式的整体结构的方块图。

图2是表示一实施方式的安全用控制器的信号路线图。

图3是一实施方式的安全用控制器的方块图。

图4是表示一实施方式的异常判断处理的方块图。

图5是表示一实施方式的停止判断所需的传感器和安全用控制器的方块图。

图6是一实施方式的诊断用输入信息图。

图7是对一实施方式的终端楼层过速异常判断处理中使用的数据表进行说明的曲线图。

图8是一实施方式的安全用控制器的输出时序图。

符号说明

1电梯轿厢

2电动机

3制动器

10主吊索

12调速器绳索

14夹住装置

15紧急制动装置

21旋转式编码器

22、23最终限位开关

25电梯轿厢门开关

26电梯轿厢内监视用摄像机

27电梯轿厢重量传感器

40安全用控制器

41编码器信号

42、43最终限位开关信号

50微型计算机(A)

60微型计算机(B)

51、61要求停止信号

52、62通电切断信号

53、63制动器动作信号

54、64紧急制动装置动作信号

81A、81B运算部分

82A、82B输入部分

83A、83B输出部分

84A、84B比较部分

85A、85B输入切换部分

86A、86B休止判断部分

87A、87B诊断用输入信息保存部分

具体实施方式

以下参照附图对一实施方式进行详细的说明。

作为电梯的安全装置，可以列举出通过接通安全开关来使电梯轿厢停止的安全装置。例如设置在升降通道的上下端部的用来检测电梯轿厢的位置是否超过了正常运行范围的最终限位开关也是一种安全开关。

在使电梯轿厢停止时，可以通过使设置在驱动电梯轿厢的主吊索的电动机等上的制动器动作，或者切断卷扬机等的驱动用电动机的通电等来使电梯轿厢停止，在检测到电梯轿厢的过速的情况下，使紧急制动装置动作而使电梯轿厢停止。紧急制动装置安装在电梯轿厢上，在紧急制动装置动作时，通过夹住导轨而使电梯轿厢紧急停止。

在使电梯轿厢进行停止动作时，如果是通过使制动器动作或者断开通电来使电梯轿厢进行停止动作，则使用开关、继电器和接触器等的组合，如果是通过紧急制动装置使电梯轿厢进行停止动作，则使用调速器和调速器绳索等机械部件的组合。在该等机械式安全装置实现了电子化的电梯中，使用安全开关和编码器等传感器的输入信息，由微型计算机等算出(检测出)电梯轿厢的位置和速度，并在检测到危险情况时，输出使电梯轿厢停止的信号。具体来说是，由安全用控制器40根据检测动作状态的传感器的输入信息对电梯轿厢的位置和速度进行检测，在检测到电梯发生了异常时，生成将电梯轿厢转变到安全状态(使电梯轿厢停止)的指令信号。

图1表示电子安全电梯的整体结构。如图1所示，由电动机2驱动一端与平衡重11连接的主吊索10，由此使电梯轿厢1在升降通道内移动。逆变器5通过通电切断电路6与交流电源7连接，电动机2由逆变器5驱动。在通电切断电路6动作时，向逆变器5的供电停止，电动机2的驱动力消失。此外，由制动器3抑制电动机2的驱动，由此产生对电梯轿厢1的制动力。制动器3平时处于动作状态，而在通电时其动作被解除。

调速器绳索12随着电梯轿厢1移动而被牵引，使调速器13旋转。调速器13具有夹住装置14和旋转式编码器21，夹住装置14动作时夹住调速器绳索12，此时，如果电梯轿厢1正在移动，则通过使紧急制动装置15夹住导轨16来使电梯轿厢停止移动。旋转式编码器21与调速器13一起旋转，并且生成脉冲信号。通过对该脉冲信号的变化量进行积算，可以求出电梯轿厢1的位置，通过计算该脉冲信号的变化量的时间平均值，可以求出电梯轿厢1的速度。

缓冲器17设置在升降通道的下端，缓冲器17在依靠制动器3和紧急制动装置15的制动力还不能使电梯轿厢1完全停止的情况下对电梯轿厢1进行缓冲以吸收冲击力。

在升降通道的下端附近和上端附近设置有最终限位开关22、23，该等安全开关在平时处于ON状态，当电梯轿厢1从下方或者上方进入该等安全开关的检测范围并与该等安全开关发生了接触时，该等安全开关转变到OFF状态，此时检测为电梯轿厢1超出了正常位置。

在升降通道或者升降通道附近的靠电动机2侧的位置上设置有控制盘，控制用控制器30和安全用控制器40设置在控制盘内，控制用控制器30用于控制逆变器5而使电梯轿厢1运行。安全用控制器40根据旋转式编码器21和最终限位开关22、23的输入信息，使用制动器3、通电切断电路6和通过夹住装置14进行制动的紧急制动装置15对电梯轿厢进行制动。此外，在电梯中，除了上述最终限位开关以外，还设置有用于在维修作业时保护维修人员的开关等多个未图示的安全开关。

图2表示电梯的信号路线图。控制用控制器30通过输出逆变器控制信号31来控制逆变器5。

安全用控制器40具有微型计算机50和微型计算机60这二个微型计算机，微型计算机50和微型计算机60被构造成分别具有ROM(Read OnlyMemory)、RAM(Random Access Memory)、数码数据输出输入电路、编码器输入电路和通信接口等周边电路，该等周边电路利用内部总线与CPU(Central Processing Unit)连接(未图示)。

从旋转式编码器21输出的编码器信号41和从最终限位开关22、23输出的最终限位开关信号42、43输入到微型计算机50和微型计算机60中。

从微型计算机50输出的要求停止信号51输出到AND电路70中，通电切断信号52输出到通电切断电路6的接触器中，制动器动作信号53输出到向制动器3通电的制动器驱动电路4中，紧急制动装置动作信号54输出到夹住装置14中。上述4种输出信号同时还输入到微型计算机60中。同样，作为微型计算机60的输出的要求停止信号61输出到AND电路70中，通电切断信号62输出到通电切断电路6的接触器中，制动器动作信号63输出到制动器驱动电路4中，紧急制动装置动作信号64输出到夹住装置14中。上述4种输出信号同时还输入到微型计算机50中。以上的8种输出信号是用于使电梯轿厢1的停止装置动作的停止用输出信号。

要求停止信号51、61是通过控制用控制器30使电梯轿厢1停止的信号，例如，信号电平H(High)表示不要求停止，信号电平L(Low)表示要求停止。此外，要求停止信号51、61还是用于在对电梯进行诊断时抑制电梯轿厢1运行的信号。由于要求停止信号51、61这二个信号通过AND电路70输出到控制用控制器30中，所以要求停止信号51、61中的任一方的信号为Low时，控制用控制器30使电梯轿厢1停止。

通电切断信号52、62分别发送到通电切断电路6内的二个接触器中，该信号为ON时，接触器连接，该信号为OFF时，接触器被切断。由于二个接触器串联连接，所以通电切断信号52、62中只要有一个信号为OFF时，通电切断电路6就断开交流电源7与逆变器5之间的通电。

制动器动作信号53、63分别发送到制动器驱动电路4内的二个接触器中，该信号为ON时，接触器连接，该信号为OFF时，接触器被切断。由于二个接触器串联连接，所以制动器动作信号53、63中只要有一个信号为OFF时，制动器驱动电路4就断开向制动器3的通电。

紧急制动装置动作信号54、64输入到使夹住装置14动作的螺线管中，在二个信号都为ON时，夹住装置14不动作，当二个信号中有一个信号为OFF时，夹住装置14动作。

图3表示图2的微型计算机50、60所具有的功能的方块图。微型计算机50具有运算部分81A、输入部分82A、输出部分83A、比较部分84A、输入切换部分85A、休止判断部分86A以及诊断用输入信息保存部分87A，同样，微型计算机60具有运算部分81B、输入部分82B、输出部分83B、比较部分84B、输入切换部分85B、休止判断部分86B以及诊断用输入信息保存部分87B。

各个部分是存储在微型计算机内部或者外部的ROM中的程序，该等程序通过微型计算机的CPU执行以实现各种功能。上述各种程序可以设置成利用微型计算机50、60中的定时器周期性地执行(例如以10ms为一个周期)，也可以设置成在输入部分82A、82B检测到输入信号的变化时通过产生中断信号来执行。以下对通过微型计算机50、60实现的安全功能进行详细说明。

输入部分82A、82B具有从检测电梯的动作状态的传感器获取信号的功能，其将来自传感器的编码器信号41、最终限位开关信号42、43和其它的安全开关的信号(未图示)作为输入信息输入。

编码器信号41被换算成表示电梯轿厢1的速度和位置的值，位置信息在检测到最终限位开关信号42、43时被复位到预先设定的初始值。最终限位开关信号42、43的ON被置换为High，OFF被置换为Low。该等输入信息被发送到输入切换部分85A、85B和休止判断部分86A、86B中。

休止判断部分86A、86B根据输入信息来判断电梯是否处于休止状态，并通知输入切换部分85A、85B。输入切换部分85A、85B在电梯正常运行时将来自输入部分82A、82B的输入信息输出到运算部分81A、81B中，在从休止判断部分86A、86B接收到电梯休止的通知时，为了实施自我诊断而将诊断用输入信息输出到运算部分81A、81B中。

诊断用输入信息被记录并保存在诊断用输入信息保存部分87A、87B中。输出部分83A、83B输出作为运算部分81A、81B的运算结果的电梯轿厢停止信号(为Low时停止)。比较部分84A、84B对输出部分83A、83B输出的电梯轿厢停止信号和另一个微型计算机输出的电梯轿厢停止信号进行比较，判断二个系统(两个微型计算机)的动作是否正常(自我诊断)，在检测到两者不一致时，如图3所示，对输出部分83A、83B进行控制，以便将电梯轿厢停止信号设定为Low(使电梯轿厢停止的信号)。

图4表示由运算部分81A、81B实施的异常判断处理的示例。图4中省略了输入部分和输入切换部分的图示。

图中的运算部分中安装有安全链路异常判断处理部分90和终端楼层过速异常判断处理部分91。安全链路异常判断处理部分90在最终限位开关22、23等安全开关中的任一方为OFF时，也就是最终限位开关信号42、43、……中的任一方为Low时，输出Low，通过将通电切断信号52和制动器动作信号53设定为Low，输出制动器3和通电切断电路6的动作指令。

终端楼层过速异常判断处理部分91将电梯轿厢1在升降通道内的位置作为横轴，将电梯轿厢1的速度作为纵轴来生成第一速度上限曲线92和第二速度上限曲线93，并且以数据表的方式对第一速度上限曲线92和第二速度上限曲线93进行记录。

终端楼层过速异常判断处理部分91在接收到旋转式编码器21的信号时，从第一速度上限曲线92求出与电梯轿厢1的位置相应的第一速度上限，当根据旋转式编码器21的信号算出的电梯轿厢1的速度超过了第一速度上限时，输出Low，通过将通电切断信号52和制动器动作信号53设定为Low，指令制动器3和通电切断电路6进行动作。

此外，终端楼层过速异常判断处理部分91从第二速度上限曲线93求出与电梯轿厢1的位置相应的第二速度上限，当电梯轿厢1的速度超过了第二速度上限时，输出Low，通过将紧急制动装置动作信号54设定为Low，使通过夹住装置14进行制动的紧急制动装置15动作。

在休止判断部分86A、86B判断为电梯处于休止状态时，在休止期间对微型计算机50、60进行诊断。也就是说，如图5所示，将检测电梯动作状态的传感器的输入信息中的来自检测设置在电梯轿厢上的电梯轿厢门的开闭的电梯轿厢门开关25、电梯轿厢内监视用摄像机26和电梯轿厢重量传感器27等的信号输入到安全用控制器40中，休止判断部分86A、86B根据该等信息来判断电梯是否处于休止状态。

例如，在电梯处于停止状态，也就是电梯轿厢处于速度为零的状态时，或者在电梯轿厢门开关25为ON，电梯轿厢门处于关闭状态，并且电梯轿厢速度为零的状态持续了规定时间时，判断为电梯处于休止状态。

另外，通过电梯轿厢内监视用摄像机26和电梯轿厢重量传感器27等来检测电梯轿厢内有无乘客，从乘客离开电梯轿厢起算，在经过了规定的时间后，判断为电梯处于休止状态。并且，也可以设置成在微型计算机50、60中设定通常模式和维修模式这二个动作模式，并使得能够从外部通过通信或者开关对该等动作模式进行变更，在处于维修模式时，判断为电梯处于休止状态。

图6表示被存储和保存在诊断用输入信息保存部分87A、87B中的诊断用输入信息的示例。诊断用输入信息包括由上端最终限位开关的输出、下端最终限位开关的输出、电梯轿厢位置和电梯轿厢速度组合而成的4种诊断模型。关于电梯轿厢位置和电梯轿厢速度，如图7所示，在由终端楼层过速异常判断处理部分使用的数据表中保存位于正常区域、第一速度上限92和第二速度上限93之间的区域和超过第二速度上限93的区域内的各个点即A点、B点和C点的数据。

在诊断模型1和2中，通过将各个最终限位开关22、23设定为OFF来形成异常状态。作为电梯轿厢位置和电梯轿厢速度使用正常区域内的A点。在诊断模型3和4中，将各个最终限位开关设定为ON(正常)，并将电梯轿厢位置和电梯轿厢速度分别设定为B点和C点，由此来模拟异常状态。

图8表示由运算部分81A、81B使用上述诊断用输入信息进行运算而得到的输出信号51～54、61～64的时序图。

在微型计算机动作正常时，无论输入哪一个诊断模型的输入值，均输出使电梯轿厢1停止的信号(Low)。在休止判断部分86A、86B判断为电梯处于休止状态时，该信号被输出到输入切换部分85A、85B中，输入切换部分依序将诊断模型1至诊断模型4的诊断用输入信息供应给运算部分81A、81B。

在诊断模型1、2、3中，要求停止信号51、61、通电切断信号52、62和制动器动作信号53、63均被设定为Low，为了避免紧急制动装置动作，紧急制动装置动作信号54、64维持High不变。另一方面，在诊断模型4中，紧急制动装置动作信号54、64输出Low。由于紧急制动装置一旦动作后不能自动解除而需要进行恢复作业，所以输出不会导致夹住装置14动作的时间幅度的脉冲。另外，在诊断模型4中，将要求停止信号51、61和通电切断信号52、62设定为Low。由于制动器3和紧急制动装置15同时动作时，可能导致制动力过强，所以将制动器动作信号53、63维持为High不变，使得制动器3不会动作。

在比较部分84A、84B中对两个微型计算机的电梯轿厢停止输出进行比较，当两者不一致时，通过输出部分83A、83B输出Low电平的电梯轿厢停止信号，使电梯轿厢停止。由此，不仅在电梯轿厢停止信号的值因一方的微型计算机的运算部分或输出部分的故障而变得不同时能够检测出异常，而且在诊断定时因输入部分、休止判断部分或者输入切换部分的故障而出现了偏差时也能够检测出异常。

在设定比较定时时，将比较定时条件设定得低一点，例如设定为在一方的微型计算机的电梯轿厢停止输出发生了变化后，只要另一方的微型计算机的电梯轿厢停止输出在数百ms内也发生了变化，则判定为合格。由此，在对电梯轿厢位置和电梯轿厢速度等运算中途的结果进行比较时，就不需要使二个微型计算机的运算进行严格的同步。

如上所述，在安全用控制器40的微型计算机50、60中，通过休止判断部分86A、86B来判断电梯是否处于休止状态，在处于休止状态时，由运算部分81A、81B使用诊断用输入信息进行运算，将用于使电梯轿厢停止的输出信号51～54、61～64设定为使电梯轿厢停止的信号，并且在比较部分84A、84B中对运算结果进行比较、以便对安全用控制器进行自我诊断，由此能够对运算部分到输出部分的各个部分进行故障检测，从而能够进一步提高安全用控制器的故障检测率，提高可靠性，能够提供高度安全的电梯。

此外，由于没有必要在微型计算机之间对电梯轿厢位置和电梯轿厢速度等运算中途的结果进行相互比较，所以不需要进行使二个微型计算机的处理定时同步等繁琐的处理。由此，不仅能够方便地对安全装置进行高可靠性的设计，而且还能够降低软件处理的负担。

在上述实施例中，安全用控制器的微型计算机采用了双重化结构，但也可以采用三重化以上的结构，如此能够进一步提高可靠性。从确保安全性的角度出发，作为运算装置，优选采用逻辑电路IC(Integrated Circuit)和多核(一个半导体芯片中具有多个CPU的器件)的微型控制器。

此外，也可以采用二个旋转式编码器21而将旋转式编码器21设置成双重化结构，通过将旋转式编码器21的各自的信号分别输入到各个微型计算机中，能够进一步提高可靠性。通过将旋转式编码器21设置成双重化结构，能够通过上述的诊断方法对旋转式编码器的故障进行检测。具体来说是，当与一方的微型计算机连接的旋转式编码器发生了故障时，例如在发生了编码器值不变化的故障时，由于该微型计算机在开始诊断时将电梯轿厢的速度判定为零，所以2个微型计算机的电梯轿厢停止输出变得不一致。因此，此时不仅能够检测出安全用控制器的运算部分和输出部分的故障，而且还能够检测出包括旋转式编码器和旋转式编码器的信号输入部分在内的各个部分的故障。

又，作为比较的一方的电梯轿厢停止信号不采用微型计算机的输出，而采用输出到安全用控制器外部的信号，由此，通过与输出到外部的信号进行比较，能够进行更为综合的故障检测。

Claims (9)

1.一种电子安全电梯，具有安全用控制器，该安全用控制器根据来自检测电梯动作状态的传感器的输入信息来判断异常，并且生成用于将电梯轿厢转变到安全状态的指令信号，所述电子安全电梯的特征在于，

在根据所述输入信息判断为所述电梯处于休止状态时，所述安全用控制器进行自我诊断，以判断其自身的动作是否正常。

2.如权利要求1所述的电子安全电梯，其特征在于，

所述安全用控制器利用诊断用输入信息来进行所述自我诊断。

3.如权利要求1所述的电子安全电梯，其特征在于，

所述安全用控制器具有多个休止判断部分、多个输入切换部分以及多个运算部分，

所述休止判断部分判断所述电梯是否处于休止状态，

所述输入切换部分在电梯进行正常运行时输出来自所述传感器的输入信息，并且在所述休止判断部分判断为所述电梯处于休止状态时输出诊断用输入信息，

所述运算部分根据所述输入切换部分的输出来判断所述电梯是否发生了异常。

4.如权利要求3所述的电子安全电梯，其特征在于，

所述诊断用输入信息是使所述电梯停止的信息，所述电子安全电梯进一步具有比较部分，该比较部分对一方的所述运算部分的输出和另一方的所述运算部分的输出进行比较。

5.如权利要求3所述的电子安全电梯，其特征在于，

所述诊断用输入信息是使所述电梯停止的信息，对一方的所述运算部分的输出和另一方的所述运算部分的输出进行比较，当比较的结果表示两者不一致时，使所述电梯轿厢停止。

6.如权利要求3所述的电子安全电梯，其特征在于，

在所述休止判断部分判断为所述电梯处于休止状态时，所述诊断用输入信息是使所述电梯停止的信息，对一方的所述运算部分的输出和另一方的所述运算部分的输出进行比较，在作为停止信号相一致时，诊断为所述安全用控制器的动作正常。

7.如权利要求3所述的电子安全电梯，其特征在于，

检测电梯动作状态的传感器具有检测所述电梯轿厢的速度和位置的编码器以及检测设置在电梯轿厢上的电梯轿厢门的开闭的电梯轿厢门开关，在所述电梯轿厢门处于关闭的状态，并且所述电梯轿厢的速度为零的状态持续了规定时间的情况下，所述休止判断部分判断为所述电梯处于休止状态。

8.如权利要求3所述的电子安全电梯，其特征在于，

检测电梯动作状态的传感器是检测电梯轿厢内有无乘客的电梯轿厢内监视用摄像机，或者是电梯轿厢重量传感器，在没有乘客的状态持续了规定时间时，所述休止判断部分判断为所述电梯处于休止状态。

9.如权利要求3所述的电子安全电梯，其特征在于，

所述安全用控制器由二个分别具有所述休止判断部分、所述输入切换部分和所述运算部分的微型计算机构成。

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