CN102556784A - 电梯制动器控制装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电梯制动器控制装置及其控制方法，包括制动器开关、曳引绳速度测量装置、曳引轮速度测量装置、速度比较单元、重启单元、主控单元，所述曳引绳速度测量装置和所述曳引轮速度测量装置分别与所述速度比较单元相连接，所述速度比较单元依次通过所述重启单元、所述主控单元与所述制动器开关相连接。本发明有效减小了电梯在减速或制停过程中曳引绳与曳引轮之间发生打滑现象对电梯造成的危害，延长了曳引绳和曳引轮的使用寿命，使得电梯停靠更稳定，进而减小事故风险。

Description

电梯制动器控制装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种电梯制动器，尤其涉及一种电梯制动器控制装置及其控制方法。

背景技术

电梯中的动力系统即为曳引系统，曳引系统主要由曳引机、曳引绳、导向轮、反绳轮组成，曳引系统的主要功能是输出与传递动力，使电梯能够正常运行。曳引机是电梯的主要动力设备，由电动机、制动器、减速箱、曳引轮组成，曳引钢丝绳通过曳引轮一端连接轿厢，一端连接对重装置。

电梯的控制系统对电动机和制动器的控制使得轿厢可以在井道中沿导轨上、下往复运行，电梯执行垂直运送任务。

图1为电梯的动力系统结构示意图。为使井道中的轿厢101与对重装置102各自沿井道中导轨运行而不接触，曳引机103上设置一导向轮104使轿厢101与对重装置102分开，轿厢101与对重装置102的重力使曳引绳105压紧在曳引轮绳槽内产生摩擦力。电梯工作过程中，电动机106转动带动曳引轮107转动，驱动曳引绳105，拖动轿厢101和对重装置102作相对运动，具体地说，即轿厢101上升，对重装置102下降；对重装置102上升，轿厢101下降。轿厢101与对重装置102能作相对运动是靠曳引绳105和曳引轮107间的摩擦力来实现的，这种力就叫曳引力或驱动力。电动机106的转轴上设有一制动器108，电动机106的转轴与制动器108的制动盘为一体化设计。

在现有技术中，利用制动器108实现电梯减速或制停，电梯控制系统的控制电路可以控制铁芯绕组线圈中的电流，控制电路切断绕组线圈供电后，制动器在压缩弹簧等机械蓄能元件的作用下抱住制动盘，但是，有时会出现制动器的刹车片与制动盘之间的摩擦力大于曳引轮与曳引绳之间的摩擦力的情况，曳引绳与曳引轮之间将发生打滑现象，不仅减弱曳引绳与曳引轮之间的曳引能力，也将严重摩损曳引绳和曳引轮绳槽，减少曳引绳和曳引轮的寿命，进而使得电梯停靠不稳定，增大事故风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电梯制动器控制装置及其控制方法，以解决现有技术中存在的用制动器实现电梯减速或制停过程中曳引绳与曳引轮之间发生打滑现象的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用下述的技术方案：

电梯制动器控制装置，包括用于控制制动器的绕组线圈通电和断电的制动器开关，还包括曳引绳速度测量装置、曳引轮速度测量装置、速度比较单元、重启单元和主控单元，

所述曳引绳速度测量装置，用于测量制动器工作中曳引绳的速度，并将曳引绳速度值送至所述速度比较单元；

所述曳引轮速度测量装置，用于测量制动器工作中曳引轮的速度，并将曳引轮速度值送至所述速度比较单元；

所述速度比较单元，用于比较同一时刻的所述曳引绳速度值和所述曳引轮速度值，并将比较结果送至所述重启单元；

所述重启单元，用于获取所述速度比较单元比较结果，若所述曳引绳速度值比所述曳引轮速度值大，所述重启单元向所述主控单元发出重启指令，若所述曳引绳速度值比所述曳引轮速度值小，所述重启单元获取下一时刻所述速度比较单元比较结果； 

所述主控单元，用于获取所述重启单元的重启指令，向所述制动器开关发出闭合或断开指令；

所述曳引绳速度测量装置和所述曳引轮速度测量装置分别与所述速度比较单元相连接；所述速度比较单元依次通过所述重启单元、所述主控单元与所述制动器开关相连接。

所述曳引绳速度测量装置为设于限速器上的旋转编码器，所述曳引轮速度测量装置为设于曳引机上的旋转编码器。

所述曳引绳速度测量装置为滚轮式测速装置，滚轮式测速装置包括压在曳引绳上的滚轮和测量滚轮旋转圈数的计数器；所述曳引轮速度测量装置为滚轮式测速装置，滚轮式测速装置包括压在曳引轮上的滚轮和测量滚轮旋转圈数的计数器。

所述速度比较单元包括数模转换器、算术逻辑运算单元和窗口比较器，

所述数模转换器用于将所述曳引绳速度测量装置、所述曳引轮速度测量装置测量到的速度值统一转换为模拟量；

所述算术逻辑运算单元用于将所述曳引绳模拟量速度值和所述曳引轮模拟量速度值进行减法逻辑运算，将差值送至所述窗口比较器；

所述窗口比较器用于将所述差值与设定的差值范围进行比较，若所述差值不在预设差值范围内，所述窗口比较器输出高电平，若所述差值在预设差值范围内，所述窗口比较器输出低电平；

所述曳引绳速度测量装置、所述曳引轮速度测量装置分别与所述数模转换器相连接，所述数模转换器依次通过所述算术逻辑运算单元、所述窗口比较器与所述重启单元相连接。

所述重启单元为继电器，所述继电器的输入回路与所述速度比较单元相连接，所述继电器的其输出回路与所述主控单元相连接。

所述主控单元为电梯电气控制系统。

上述电梯制动器控制装置的控制方法，包括如下步骤：

（1）  制动器抱闸；

（2）  测量制动器工作中同一时刻的曳引绳速度和曳引轮速度；

（3）  比较同一时刻所述曳引绳速度和所述曳引轮速度，若曳引绳速度小于或等于所述曳引轮速度，执行步骤（4）；若曳引绳速度大于所述曳引轮速度，执行步骤（5）； 

（4）  判断制动器的工作状态，若制动器处于开闸状态，执行步骤（1）；若制动器处于抱闸状态，执行步骤（2）； 

（5）  判断制动器的工作状态，若制动器处于开闸状态，执行步骤（2）；若制动器处于抱闸状态，执行步骤（6）；

（6）  重启单元向主控单元发送重启指令；

（7）  主控单元向制动器开关发送闭合指令；

（8）  制动器开关闭合；

（9）  制动器开闸，返回步骤（2）。

本发明的优点在于，有效减小了电梯在减速或制停过程中曳引绳与曳引轮之间发生打滑现象对电梯造成的危害，延长了曳引绳和曳引轮的使用寿命，使得电梯停靠更稳定，进而减小事故风险。

附图说明

图1为现有技术中电梯动力系统结构示意图；

图2为电梯制动器的结构示意图；

图3为电梯制动器控制装置的结构示意图；

图4为电梯制动器控制方法的流程框图。

图中标号说明：

101、轿厢，102、对重装置，103、曳引机，104、导向轮，105、曳引绳，106、电动机， 107、曳引轮，108、制动器；

201、绕组线圈，202、压缩弹簧，203、制动臂，204、制动瓦，205、制动带，206、制动盘；

1、制动器开关，2、曳引绳速度测量装置，3、曳引轮速度测量装置，4、速度比较单元， 5、重启单元，6、主控单元，41、数模转换器，42、算术逻辑运算单元，43、窗口比较器。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明电梯制动器控制装置及其控制方法的具体实施方式，但本发明的实施不限于以下实施方式。

如图2所示，制动器108，一般选用双向推力电梯制动器，包括带铁芯的绕组线圈201、压缩弹簧202、制动臂203、制动瓦204、制动带205、制动盘206等，其中，两条制动臂203形状像一个夹子，带铁芯的绕组线圈201中通过电流就会产生向外的力，将两条制动臂203向外推开，而制动臂203外侧的两个压缩弹簧202会产生向内的力，将两条制动臂203合拢。在轿厢101运动中,上述两种力会达到平衡，两条制动臂203静止，制动带205与制动盘206分离开，电梯的电动机106可以通过曳引绳105带动轿厢101向上或向下滑动，同时绕组线圈201中的电流一旦被切断，制动器的压缩弹簧202等机械蓄能部件就会带动制动臂203向内闭合，制动带205就会卡住制动盘206，使得电动机106停止转动，从而使得曳引绳105和轿厢101静止，在轿厢101静止的情况下，制动带205会一直卡住制动盘206，确保电动机106不会转动。当电动机106通电的瞬间，电磁铁芯迅速磁化吸合，带动制动臂203张开，使得制动带205与制动盘206分离，电梯得以运行。在本发明中电梯制动器，能够使运行中的电梯在切断电源时自动把轿厢制停，电梯停止运行时，制动器应能保证在额定载荷情况下，使轿厢保持静止，位置不变，是一种理想的自动化控制执行元件。

如图3所示，本发明包括用于控制制动器108的绕组线圈通电和断电的制动器开关1。制动器开关1是一个通过绕组线圈的电路开关，制动器开关闭合时，绕组线圈中有电流，制动器处于开闸状态，制动器开关断开时，绕组线圈中无电流，制动器处于抱闸状态。

本发明还包括曳引绳速度测量装置2、曳引轮速度测量装置3、速度比较单元4、重启单元5和主控单元6。

曳引绳速度测量装置2，用于测量制动器108工作中曳引绳105的速度，并将曳引绳速度值送至速度比较单元4。曳引轮速度测量装置3，用于测量制动器108工作中曳引轮107的速度，并将曳引轮速度值送至速度比较单元4。曳引绳速度测量装置2为设于电梯限速器上的旋转编码器，曳引轮速度测量装置3为设于曳引机103上的旋转编码器。旋转编码器是一种通过光电转换将固定轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，是一个对速度、距离进行反馈的装置。曳引绳速度测量装置2还可以为是直接用于测量曳引绳105速度的测量仪器，如滚轮式测速装置，滚轮式测速装置包括压在曳引绳上的滚轮和测量滚轮旋转圈数的计数器；曳引轮速度测量装置3为滚轮式测速装置，滚轮式测速装置包括压在曳引轮上的滚轮和测量滚轮旋转圈数的计数器。

本发明还包括速度比较单元4，用于比较同一时刻的所述曳引绳速度值和所述曳引轮速度值，并将比较结果送至重启单元5。速度比较单元4包括数模转换器41、算术逻辑运算单元42和窗口比较器43。曳引绳速度测量装置2、曳引轮速度测量装置3分别与数模转换器41相连接，数模转换器41依次通过算术逻辑运算单元42、窗口比较器43与重启单元5相连接。

数模转换器41用于将曳引绳速度测量装置2、曳引轮速度测量装置3测量到的速度值统一转换为模拟量，例如旋转编码器测量到的速度信号为数字量，经过数模转换器41即可以转换为模拟量。算术逻辑运算单元42用于将模拟量的所述曳引绳速度值和所述曳引轮速度值进行减法逻辑运算，将差值送至窗口比较器43。具体地说，可以用所述曳引轮速度值作被减数，所述曳引绳速度值作减数，其差值大于或等于零，说明所述曳引绳速度值小于或等于所述曳引轮速度值，说明电梯工作正常，没有出现打滑现象，无需额外操作，只需继续测量下一时刻的所述曳引绳速度和所述曳引轮速度，并继续比较其大小状况。若差值小于零，说明所述曳引绳速度值大于所述曳引轮速度值，说明电梯制动过程中出现了打滑现象，速度比较单元4将判断结果送至重启单元5，进行后续操作。窗口比较器43的差值范围是事先设定好的，作为判断曳引绳和曳引轮之间是否打滑的一个标准，对不同的电梯来说，该差值范围也各不同。窗口比较器43用于将所述差值与设定的差值范围（差值范围为正数）进行比较，若所述差值不在预设差值范围内，出现了打滑现象，窗口比较器43输出高电平，若所述差值在预设差值范围内，未出现打滑现象，窗口比较器输43出低电平；此处设定的“高电平”和“低电平”是为了方便后续的工作，也可以反向设定。

重启单元5，用于获取所述速度比较单元比较结果，若所述曳引绳速度值比所述曳引轮速度值大，重启单元5向主控单元6发出重启指令，若曳引绳速度值比所述曳引轮速度值小，重启单元5获取下一时刻速度比较单元4的比较结果；继续进行监控。重启单元5为继电器，其输入回路与速度比较单元4相连接，其输出回路与主控单元6相连接。窗口比较器43输出高电平时，重启单元5的继电器线圈导通，触点闭合，向主控单元6发出重启指令。

主控单元6，用于获取重启单元5的重启指令，向制动器开关1发出闭合指令，电梯制动器切换成开闸状态。此处的主控单元6为现有技术中的电梯电气控制系统，与制动器开关1相连接，从而控制制动器的工作状态。

电梯制动器切换成开闸状态后，使得曳引轮的速度提高，曳引轮的速度大于或等于曳引绳的速度时，主控单元6 向制动器开关1发出断开指令，控制电梯制动器切换成抱闸状态。若在此抱闸过程中，再次出现打滑状况就再次重复上述技术方案。

如图4所示，本发明还涉及一种上述电梯制动器控制装置的控制方法，也即利用上述电梯制动器控制装置实现电梯制动器控制的方法包括如下步骤（1）—（9）。

（1）  制动器抱闸。

制动器开关断开，制动器抱闸，绕组线圈断电，制动臂抱紧制动盘。

（2）  测量制动器工作中同一时刻的曳引绳速度和曳引轮速度。

同一时刻的曳引绳速度和曳引轮速度才有对比价值，可以判断绕在曳引轮上的曳引绳是否与曳引轮发生打滑现象。

（3）  比较同一时刻所述曳引绳速度和所述曳引轮速度，若曳引绳速度小于或等于所述曳引轮速度，执行步骤（4）；若曳引绳速度大于所述曳引轮速度，执行步骤（5）。

（4）  判断制动器的工作状态，若制动器处于开闸状态，执行步骤（1）；若制动器处于抱闸状态，执行步骤（2）。

若曳引绳速度小于或等于所述曳引轮速度，电梯工作正常，未发生打滑，需要继续测量和对比制动器工作中同一时刻的曳引绳速度和曳引轮速度。若制动器处于抱闸状态，继续测量和对比制动器工作中同一时刻的曳引绳速度和曳引轮速度，也就是返回步骤（2）；若制动器处于开闸状态，需要先将制动器改为闭闸状态，然后再测量和对比制动器工作中同一时刻的曳引绳速度和曳引轮速度，因此需要先返回步骤（1），然后再依次执行步骤（2）和步骤（3）。 

（5）  判断制动器的工作状态，若制动器处于开闸状态，执行步骤（2）；若制动器处于抱闸状态，执行步骤（6）。

若所述曳引绳速度大于所述曳引轮速度，且制动器处于抱闸状态，绕在曳引轮上的曳引绳与曳引轮发生打滑现象，需要将制动器改为开闸状态，曳引轮的速度加快，也即曳引轮的转速加快。

将制动器改为开闸状态后，曳引轮速度加快，需要一个短暂的加速过程，只有在这个过程中才会出现所述曳引绳速度大于所述曳引轮速度, 且制动器处于开闸状态的情形。在此过程中，继续测量和对比制动器工作中同一时刻的曳引绳速度和曳引轮速度，当所述曳引轮速度大于所述曳引绳速度时，再次将制动器改为闭闸状态，如此反复，直到将电梯平稳停靠为止。

下述的步骤（6）至步骤（9）将制动器改为开闸状态。

（6）  重启单元向主控单元发送重启指令。

对于电梯的制动器来说，其常态是闭闸状态，需要重新启动后，绕组线圈通电，才能变成开闸状态。

（7）  主控单元向制动器开关发送闭合指令。

主控单元是整个控制装置的核心，由主控单元向制动器开关发送通电指令，要求制动器开关闭合电路。

（8）  制动器开关闭合。

（9）  制动器开闸，返回步骤（2）。

 制动器绕组线圈通电，绕组线圈中有电流通过，制动器开闸，制动臂放开制动盘，曳引轮速度加快，在此过程中继续测量和对比制动器工作中同一时刻的曳引绳速度和曳引轮速度，当所述曳引轮速度大于所述曳引绳速度时，再次执行步骤（1）将制动器改为闭闸状态，制动臂抱紧制动盘，如此重复上述流程多次，直到将电梯平稳停靠为止。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应该视为本发明的保护范围内。 

Claims (7)

1.电梯制动器控制装置，包括用于控制制动器的绕组线圈通电和断电的制动器开关，其特征在于，还包括曳引绳速度测量装置、曳引轮速度测量装置、速度比较单元、重启单元和主控单元，

所述曳引绳速度测量装置，用于测量制动器工作中曳引绳的速度，并将曳引绳速度值送至所述速度比较单元；

所述曳引轮速度测量装置，用于测量制动器工作中曳引轮的速度，并将曳引轮速度值送至所述速度比较单元；

所述速度比较单元，用于比较同一时刻的所述曳引绳速度值和所述曳引轮速度值，并将比较结果送至所述重启单元；

所述重启单元，用于获取所述速度比较单元比较结果，若所述曳引绳速度值比所述曳引轮速度值大，所述重启单元向所述主控单元发出重启指令，若所述曳引绳速度值比所述曳引轮速度值小，所述重启单元获取下一时刻所述速度比较单元比较结果； 

所述主控单元，用于获取所述重启单元的重启指令，向所述制动器开关发出闭合或断开指令；

所述曳引绳速度测量装置和所述曳引轮速度测量装置分别与所述速度比较单元相连接；所述速度比较单元依次通过所述重启单元、所述主控单元与所述制动器开关相连接。

2.如权利要求1所述的电梯制动器控制装置，其特征在于，所述曳引绳速度测量装置为设于限速器上的旋转编码器，所述曳引轮速度测量装置为设于曳引机上的旋转编码器。

3.如权利要求1所述的电梯制动器控制装置，其特征在于，所述曳引绳速度测量装置为滚轮式测速装置，滚轮式测速装置包括压在曳引绳上的滚轮和测量滚轮旋转圈数的计数器；所述曳引轮速度测量装置为滚轮式测速装置，滚轮式测速装置包括压在曳引轮上的滚轮和测量滚轮旋转圈数的计数器。

4.如权利要求1所述的电梯制动器控制装置，其特征在于，所述速度比较单元包括数模转换器、算术逻辑运算单元和窗口比较器，

所述数模转换器用于将所述曳引绳速度测量装置、所述曳引轮速度测量装置测量到的速度值统一转换为模拟量；

所述算术逻辑运算单元用于将所述曳引绳模拟量速度值和所述曳引轮模拟量速度值进行减法逻辑运算，将差值送至所述窗口比较器；

所述窗口比较器用于将所述差值与设定的差值范围进行比较，若所述差值不在预设差值范围内，所述窗口比较器输出高电平，若所述差值在预设差值范围内，所述窗口比较器输出低电平；

所述曳引绳速度测量装置、所述曳引轮速度测量装置分别与所述数模转换器相连接，所述数模转换器依次通过所述算术逻辑运算单元、所述窗口比较器与所述重启单元相连接。

5.如权利要求1所述的电梯制动器控制装置，其特征在于，所述重启单元为继电器，所述继电器的输入回路与所述速度比较单元相连接，所述继电器的其输出回路与所述主控单元相连接。

6.如权利要求1所述的电梯制动器控制装置，其特征在于，所述主控单元为电梯电气控制系统。

7.如权利要求1所述的电梯制动器控制装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)制动器抱闸；

(2)测量制动器工作中同一时刻的曳引绳速度和曳引轮速度；

(3)比较同一时刻所述曳引绳速度和所述曳引轮速度，若曳引绳速度小于或等于所述曳引轮速度，执行步骤(4)；若曳引绳速度大于所述曳引轮速度，执行步骤(5)； 

(4)判断制动器的工作状态，若制动器处于开闸状态，执行步骤(1)；若制动器处于抱闸状态，执行步骤(2)； 

(5)判断制动器的工作状态，若制动器处于开闸状态，执行步骤(2)；若制动器处于抱闸状态，执行步骤(6)；

(6)重启单元向主控单元发送重启指令；

(7)主控单元向制动器开关发送闭合指令；

(8)制动器开关闭合；

(9)制动器开闸，返回步骤(2)。

Images