CN103373646B - 电梯安全故障即时检出系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明有关于一种电梯安全故障即时检出系统及其方法，其是以两组编码器分别感测卷扬机与限速器转轮的旋转状态而产生两个可供比对的反馈讯号。控制模组将两反馈讯号分别转换为对应电梯车箱位移位置的第一位移值及第二位移值，或是对应车箱位移速度的第一速度值及第二速度值。当第一位移值与第二位移值的差值大于一预定位移值，或第一速度值与第二速度值大于一预定速度值时，则输出一控制讯号以对车厢做减速、加速或停车的控制，以达到电梯故障即时检出及确实增进安全的目的。

Description

电梯安全故障即时检出系统及其方法

技术领域

本发明有关于一种电梯安全故障即时检出系统及其方法，尤指一种具备双轴即时比对校正的电梯控制技术，其能达到故障即时检出的功效。

背景技术

目前的牵引式电梯是通过卷扬机的驱动，使车厢与配重分别与各自的导轨作引导的垂直升、降。请参看图1所示，电梯10的架构包括有卷扬机11、限速器(GOVERNOR)12及机械室1。一般而言，机械室1可供配电箱、卷扬机11及限速器12等机构设置其上，且机械室1多是设置在车箱13升降通路的顶部。卷扬机11则是以卷绕的钢索15将车厢13与配重14做吊挂式的结合，以控制车箱13做垂直的升或降。至于卷扬机11的具体架构则包括马达110、槽轮111、电磁制动器(BRAKE)及减速机等构件。

再者，电梯10的机械结构会因经久使用难免出现老化与机件不良等现象，例如钢索15、导滑片损耗、机械制动器故障、限速保护开关失灵等，这些问题仅是靠消极保养及安全检查来解决的话，仍会出现一些人为疏失或无法预料的意外状况的产生，例如异物入侵等，这些因素往往会造成重大的电梯工安事件。当启动电梯10时，卷扬机11不转，车厢13或配重14向下运动时由于障碍物而停住，导致钢索15在槽轮111上打滑。具体分析而论，启动电梯10时卷扬机11不转，可能有下列所述的原因：

(1)机械卡阻或超载，如制动器没有打开，蜗轮被卡死，车厢13或配重14向上运动时由于障碍物而停住，车厢13上行时严重超载，如此会导致马达110严重过载而发生堵转，时间一久可能导致马达110被烧毁的情事。

(2)马达110缺相运行，如马达110的供电接触器的一组触头断裂或接触不良，或供电导线中断，或接线端子接触不良，(此时电梯供电电源没有缺相，因此相序保护器并没有动作)，马达110缺相运行可能导致马达110被烧毁。

较常见的原因不外乎是车厢13或配重14安全钳误动作(电气开关没有动作)，或者是车厢13蹲底压缓冲器，车厢13冲顶，配重14压缓冲器，并同时电梯10安全回路于故障没有断开，导致车厢13或配重14压缓冲器后卷扬机11继续运行。无论是何种原因使车厢13或配重14下行时受阻停住，如果电梯10继续运行，由于车厢13或配重14停住的一侧的钢索15没有了受力，根据电梯10的曳引条件，必然出现钢索15在槽轮111上打滑的现象，经过一段时间后势必会将钢索15磨断，导致配重14或车厢13坠落，以致发生重大的电梯事故，或者是将槽轮111磨穿，一旦钢索15脱落，同样会发生电梯的重大事故。

对于以上意外的防止方面，依据中国GB 7588-2003规定，电梯10必须装设有马达110运转时间的限速器12，时间限制应在45sec以内或全程时间加10sec两者间较小者。即马达110要运行45sec后才判定为故障，如此仍有45sec内车厢13坠落的可能意外发生机会。此外，必须补充说明的是，限速器12在台湾业界俗称为调速机，其动作原理是利用离心力，使得一槌重偏移而致使电器跳开动作，关闭马达110，以及机械跳脱夹住限速器钢索121，引起机械连动使得车厢13上的安全钳夹住钢轨，让车厢13不至于坠落。

如图4所示，一般电梯10于各楼层均装有至少一组的限速开关19，且接近顶楼层及底楼层皆各自设有终点的限速开关19，当电梯10车箱13进入上述限速区时，即会经感应而启动限速的功能，如此虽然可以避免高速冲顶楼层或高速冲底楼层的危险，但是，一旦机械式的限速开关19失效或误触动作时，同样会造成重大的意外伤亡情事。

目前电梯10的定位方法多是采用单轴的讯号反馈方式，如图1～3所示，换言之，即是以一组编码器(Encoder)17来感测马达110的旋转状态，并转换为车厢13位移的即时位置。而且是以马达110回馈给变频器18的编码器(Encoder)17信号来做为车厢13位置判断依据。当马达110转动则表示车厢13在移动中。此外，马达110又分为PM与AM两种型态。图2所示为感应马达AM10的操控示意，变频器18将信号变频后送给控制模组16，编码器17(Encoder)提供反馈信号给变频器18，控制模组16下达加速减速或停车等控速定位命令。图3所示则为PM-VVVF马达110的操控示意，变频器18提供变频变压动力驱动马达110，变频器18将信号变频后送给控制模组16，编码器17提供反馈信号给变频器18，控制模组16下达加速、减速或停车等控速定位命令，变频器18提供变频变压动力驱动马达110。上述电梯定位的方法，如果电梯10车厢13一旦卡住，则会造成钢索15打滑，此时控制模组16则会误认电梯10车厢13持续在位移之中，虽然有加上时间计时器45sec的保护，也同样无法达到即时(Real time)检出故障并做出紧急停车的控制功效。

除此之外，依据目前所知，与本案相关的专利前案如下所示：

(1)中国台湾发明公告第37548号『电梯之位置检出方法及装置』，其与传统电梯定位方式相同，其是以一位置检测器来感测电梯马达的旋转状态，并转换为车厢位移的即时位置，其与传统电梯定位方式差异仅在于，其设定有一比对校正之用的基准值，虽然可以得到较传统电梯定位更好的位置检测精度，但其仍为单轴的讯号感测架构，倘若车厢或配重下行时受阻停住且马达持续运行时，由于车厢或配重停住的一侧的钢索没有了受力，根据电梯的曳引条件，必然出现钢索在槽轮上打滑，经过一段时间后势必会将钢索磨断，导致配重或车厢坠落，以致发生重大的电梯工安事故。

(2)中国台湾发明公告第284741号『电梯之位置检测装置』，其与传统电梯定位方式不同的是，其是以一组位置检测器来感测电梯限速器(即调速器)的旋转状态，并转换为车厢位移的即时位置，虽说可以得到较传统电梯定位更好的位置检测精度，但其仍为单轴的讯号感测架构，故无法做进一步即时的双重比对确认，当位置检测器或是调速器故障而马达的传动部分为正常运转时，控制模组则会误认电梯车厢处于故障状态，因而强制关闭马达，并使车厢停车，如此将会造成电梯搭乘上的不便与困扰。

有鉴于此，已知电梯设备无法建构出一套双轴讯号感测的技术架构，以致无法做进一步即时双重的比对确认，从而造成重大的电梯工安事故，因此，经本发明人努力研发之下，终于研发出一套可以善习知电梯设备缺失的本发明。

发明内容

本发明第一目的在于提供一种电梯安全故障即时检出系统及其方法，主要是通过双轴即时比对校正的机能建置，以达到电梯故障即时检出的功效，因而具有车厢定位检测精度高、准确性佳以及提升人员乘坐电梯的安全性等特点。

为达成上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电梯安全故障即时检出系统，其应用于一电梯，该电梯包括一电梯卷扬机、一第一编码器、一限速器转轮及一控制模组，该第一编码器用以感测该电梯卷扬机的旋转状态而产生一第一反馈讯号；其特征在于，

该电梯还包括有一第二编码器，该第二编码器用以感测该限速器转轮的旋转状态而产生一第二反馈讯号，该控制模组将该第一反馈讯号与该第二反馈讯号转换为对应该电梯的一车箱位移位置的一第一位移值及一第二位移值，或是对应该车箱位移速度的一第一速度值及一第二速度值；当该第一位移值与该第二位移值的差值大于一预定位移值，或该第一速度值与该第二速度值大于一预定速度值时，则判定该电梯为故障状态，并输出一控制讯号以对该车厢做减速、加速或停车的控制。

进一步地：

还包括一变频器，用以将所述第一反馈讯号变频后传送至所述控制模组中，该变频器再将所述控制讯号变频后传送至所述电梯卷扬机的一马达中，以控制该马达的运作。

一种电梯安全故障即时检出方法，其应用于一电梯，该电梯包括一电梯卷扬机、一第一编码器、一限速器转轮及一控制模组，以该第一编码器感测该电梯卷扬机的旋转状态而产生一第一反馈讯号；其特征在于，

以一第二编码器感测该限速器转轮的旋转状态而产生一第二反馈讯号，再以该控制模组将该第一反馈讯号与该第二反馈讯号转换为对应该电梯车箱位移位置的第一位移值及第二位移值，或是对应该车箱位移速度的第一速度值及第二速度值，当该第一位移值与该第二位移值的差值大于预定位移值，或是该第一速度值及该第二速度值大于预定速度值时，则判定该电梯为故障状态，并输出一控制讯号以对该车厢做减速、加速或停车的控制。

所述控制模组内建有一运算程式，该运算程式包括一位移计算模式，执行该位移计算模式时，先设定基准电梯速度V为一时间单位内该车厢行走的距离，单位为毫米，再将该电梯速度V除以该时间单位内的该第一反馈讯号的脉波数，以求得每一该脉波的移动距离，并将该第一编码器产生的脉波数乘以每一该脉波的移动距离，而求得所述第一位移值。

所述控制模组内建有一运算程式，该运算程式包括一位移计算模式，执行该位移计算模式时，将所述第二编码器产生的脉波数乘以2πR除以所述第二编码器每转一圈产生的脉波数，以计算出所述第二位移值，且2πR为所述限速器转轮转一圈的圆周，R则为所述限速器转轮的半径。

所述控制模组内建有一运算程式，该运算程式包括一双轴安全控速模式，执行该双轴安全控速模式时，将所述第一编码器于一时间单位内所产生的脉波数转换为该车厢的行走距离，以计算出所述第一速度值，再将所述第二编码器于该时间单位内所产生的脉波数转换为该车厢的行走距离，以计算出所述第二速度值，再比对所述第一速度值与所述第二速度值，当所述第一速度值与所述第二速度值的差值大于一预定值时，即判定该电梯为故障状态。

所述控制模组内建有一运算程式，该运算程式包括一虚拟终点开关模式，执行该虚拟终点开关模式时，是将对应各实体终点限速开关位置的该第一位移值与该第二位移值分别设定为第一虚拟终点开关与第二虚拟终点开关，当该车箱经过该实体终点开关且未回送感测讯号时，所述控制模组则判定该实体终点限速开关故障，并于对应该第一虚拟终点开关与该第二虚拟终点开关所在的位置开始输出减速或是停车的该控制讯号至该马达中。

所述控制模组内建有一运算程式，该运算程式包括一虚拟限速器模式，执行该虚拟限速器模式时，预先设定一电梯速度跳脱值Vov，当所述第一速度值或所述第二速度值大于该电梯速度跳脱值Vov时，则执行该电梯的一电气设备跳脱而断电，以中断对所述电梯卷扬机的一马达的供电，以辅助该车厢减速或停车。

所述控制模组内建有一运算程式，该运算程式包括一双轴定位校正模式，执行该双轴定位校正模式时，先将各楼层参数输入，将每一该楼层参数依序设定为复数个对应的该第一位移值与该第二位移值，并于对应各实体该限速开关位置的所述第一位移值与所述第二位移值分别设定为第一虚拟限速开关及第二虚拟限速开关，于该电梯运转时，则分别比对该第一位移值、该第二位移值、该第一速度值及该第二速度值，并将比对结果作为输出加速、减速或停车的所述控制讯号的依据。

所述控制模组内建有一运算程式，该运算程式包括一学习模式，该学习模式是于该电梯试车时启动，以将与各楼层高度参数对应的所述第一位移值与所述第二位移值依序读入至一记忆体内，以供后续的运转计算使用。

本发明第二目的在于提供一种具备虚拟终点开关功效的电梯安全故障即时检出系统及其方法，主要是通过虚拟终点开关的建置，以避免因实体终点限速开关故障所致的电梯工安事故的发生，以增加多一层的安全防护保护网。达成上述目的的技术手段，是于控制模组内建有一运算程式，该运算程式包括一虚拟终点开关模式，执行该虚拟终点开关模式时，将对应各实体终点限速开关位置的该第一位移值与该第二位移值分别设定为第一虚拟终点开关与第二虚拟终点开关，当该车箱经过对应该第一虚拟终点开关与该第二虚拟终点开关的位置且该实体终点开关尚未回送感测讯号时，该控制模组则判定该实体终点限速开关故障，并输出减速或停车的该控制讯号至该马达中。

本发明第三目的在于提供一种具备虚拟限速器功效的电梯安全故障即时检出系统及其方法，主要是通过虚拟限速器的建置，以避免因实体虚拟限速器故障所致的电梯工安事故的发生，以增加多一层的安全防护保护网。达成上述目的的技术手段，该控制模组内建有一运算程式，该运算程式包括一虚拟限速器模式，执行该虚拟限速器模式时，预先设定一电梯速度跳脱值Vov，当该第一速度值或该第二速度值大于该电梯速度跳脱值Vov时，则判定实体该限速器故障，并执行电器跳脱中断。

本发明第四目的在于提供一种具备双轴定位校正功效的电梯安全故障即时检出系统及其方法，主要是通过双轴虚拟限速开关的建置，以提升电梯车厢于各楼层的定位精度与安全性。达成上述目的的技术手段，该控制模组内建有一运算程式，该运算程式包括一虚拟限速开关模式，执行该虚拟限速开关模式时，先将各楼层参数输入，将每一该楼层参数依序设定为复数个对应的该第一位移值与该第二位移值，并于对应各实体该限速开关位置的该第一位移值与该第二位移值分别设定为第一虚拟限速开关及第二虚拟限速开关，于该电梯运转时，分别比对该第一位移值、该第二位移值、该第一速度值及该第二速度值，并将比对结果作为调节加速、减速或停车的该控制讯号的依据。

本发明的优点在于：

利用本发明，可达到电梯故障即时检出的功效，因而具有车厢定位检测精度高、准确性佳以及提升人员乘坐电梯的安全性等特点；并可避免因实体终点限速开关、实体虚拟限速器故障所致的电梯工安事故的发生，以增加多一层的安全防护保护网。

附图说明

图1是已知结构的架构实施示意图。

图2是已知结构控制AM马达驱动实施示意图。

图3是已知结构控制PM马达驱动实施示意图。

图4是已知结构的限速开关于各楼层分布的实施示意图。

图5是本发明基本架构实施的示意图。

图6是本发明双轴控制的方块示意图。

图7是本发明各虚拟限速开关于各楼层分布的实施示意图。

图8是本发明电梯行程对应各楼层位置的实施示意图。

图9是本发明双轴速度对应的实施示意图。

具体实施方式

壹.本发明第一实施例

1.1基本架构

本实施例为达成本发明第一目的的基本实施例。图5、6所示的系统包括一第一编码器20、一第二编码器30及一控制模组40等技术特征。第一编码器20用以感测电梯10的卷扬机11的旋转状态而产生第一反馈讯号。第二编码器30用以感测电梯10限速器12转轮120的旋转状态而产生第二反馈讯号。控制模组40可依据输入指令而输出包括加速、减速及停车等控制讯号来控制马达110的运转，上述输入指令可以是指车厢13内的复数个楼层选择按钮或是位于各楼层搭乘口的上、下选择按钮而言。且控制模组40可将第一反馈讯号与第二反馈讯号转换为对应电梯10的车厢13位移位置的一第一位移值及一第二位移值，再由图8中得知，每一第一位移值与第二位移值各自皆定义有对应的楼层高度以及位置，或是对应车厢13位移速度的一第一速度值及一第二速度值，当第一位移值与第二位移值的差值大于一预定位移值或第一速度值与第二速度值大于一预定速度值时，则判定电梯10为故障状态，并输出加速、减速或停车的控制讯号至卷扬机11的马达110中。

具体而言，为使马达110得到较佳的动能输出，如图6所示的架构包括一变频器31，可将第一反馈讯号变频后(将不需要的频率去除，留下可用的频率)传送至控制模组40中，变频器31再将控制讯号变频后传送至马达110中，以控制马达110的运作。此外，图5所示的限速器12与马达110位于顶部的电机室1，限速器12包括一位于电机室1且与第二编码器30连动的转轮120、一位于相对电机室1另一端的滑轮122、一套连在转轮120与滑轮122的限速器钢索121，限速器钢索121与车厢13连动，可通过车厢13垂直位移而带动限速器钢索121，进而驱动转轮120与滑轮122的旋转，当车厢13失速时，转轮120上的卡制机构(其为已知构造，本附图例未再赘示)会因离心力作用而被启动，进而夹住限速器钢索121，同时触发连动车厢13上的连动机构(其为已知构造，本附图例未再赘示)，使车厢13上的安全卡钳(其为已知构造，本附图例未再赘示)伸出而卡制导轨(其为已知构造，本附图例未再赘示)，如此即可达到车厢13的紧急停车功效。

为方便说明本发明双轴的技术概念，故将X轴表示为第一编码器20所感测而换算得到的数值，即第一编码器20感测马达110转动状态，由控制模组换算为电梯10位移的第一位移值，并定义为X轴的数值。并将Y轴表示为第二编码器30所感测而换算得到的数值，第二编码器30感测车厢13连动限速器12的电梯10位移的第二位移值，并定义为Y轴的数值。当电梯10运转时，第一编码器20、第二编码器30分别感测而传回的第一、第二反馈讯号，经转换后分别表示为X轴及Y轴的二维座标值，表示虚拟为电梯10在二维座标轴上的位置的二维座标，即本发明所谓的电梯位移位置Position＝(X，Y)。若电梯10处于无故障状态，卷扬机与限速器所带动的位移距离应相等，即X轴与Y轴的位置与速度经过单位换算后应该要相等，否则误差R超过一定值以上，我们就要判定为故障产生。位置误差的单位以mm来表示，则电梯10无故障状态时，应符合|(X_mm-Y_mm)|＜R_mm。当误差R_mm超过一预定值以上即表示第一位移值X_mm与车厢13实际位置不一致，也就是故障出现，此时控制模组会下达紧急停止的控制讯号，以完成所需的车厢13停车功能，以避免重大危害的发生。

1.2位移计算模式

本发明于一种较为具体的实施例中，控制模组40内建有一运算程式，运算程式包括位移计算模式，执行位移计算模式时，首先设定基准电梯10的车厢13的速度V为一时间单位内车厢13行走的距离，单位为毫米(mm)，再将电梯10速度V除以该时间单位内第一编码器20的脉波数，以求得每一脉波的移动距离，并将第一编码器20产生的总计脉波数乘以每一脉波的移动距离，如此即可求出第一位移值X_mm。

换言之，通常第一编码器20每转一圈产生的脉波数(Pluse)以En(p/r)来表示。马达转速RPM＝每分钟马达旋转的圈数(1000)。电梯速度V＝每分钟车厢13行走的距离，其单位为m/m。设电梯运转1分钟所行走的距离为1M_plus＝En(p/r)x RPM(r/m)＝V(m/m)x 1000(mm)＝1M_mm。1pulse＝V x 1000/En x RPM(mm)。车厢X轴位置：X_mm＝X_pluse x(V x1000/En x RPM)(mm)。

另一方面，运算程式的位移计算模式执行时，是将第二编码器30产生的脉波数乘以2πR再除以第二编码器30每转一圈产生的脉波数，以计算出第二位移值y_mm，且2πR为限速器12的转轮120转一圈的圆周长，R则为限速器12的转轮120的半径。限速器12轮转一圈的脉波数Y_En(p/r)＝转一圈的圆周长2πR(mm)，R＝限速器12轮的半径。电梯车厢的Y轴位置：Y_mm＝Y_pluse x(2πR/Y_En)(mm)。

1.3双轴安全控速模式

如图8、9所示，运算程式包括一双轴安全控速模式，执行双轴安全控速模式时，将第一编码器20于一时间单位内所产生的脉波数转换为车厢13的行走距离，即利用前述原理所获得的X轴位置对应时间轴的变化，可以计算出第一速度值Vx。并将第二编码器30于该时间单位内所产生的脉波数转换为车厢13的行走距离，即利用前述原理所获得的Y轴位置对应时间轴的变化，可以计算出第二速度值Vy。其中可将第一速度值Vx与第二速度值Vy分别表示为电梯的X轴及Y轴的二维速度式，电梯二维的速度式：Speed＝(Vx，Vy)。如图9所示，假设将第一速度值Vx速度与第二速度值Vy速度做比较，发现两者速度偏差过大(即超过一预定值)时就可以判定电梯为故障。即符合|(Vx_m/m-Vy_m/m)|＜R_m/m，则判电梯无故障。

贰.本发明第二实施例

本实施例为达成本发明第二目的的具体实施例。本实施例除了包括第一实施例的技术特征外，是于控制模组40内建有一运算程式，该运算程式包括虚拟终点开关模式，执行虚拟终点开关模式时，将对应实体终点限速开关50位置的第一位移值与第二位移值分别设定为第一虚拟终点开关41a与第二虚拟终点开关41b，如图7所示，当车厢13经过实体终点限速开关50且未回送感测讯号时，控制模组40则判定实体终点限速开关50故障，并于车厢13抵达对应第一虚拟终点开关41a与第二虚拟终点开关41b所在的位置时，开始输出减速或停车的该控制讯号至马达110中，以控制车厢13减速或停车。

图7所示，为保护该等实体终点限速开关50于失效时，让车厢13仍能即时减速与停车，故本发明控制模组40包括一组微处理器(DSP型MPU)，并以定位编码器介面(Quadrature Encoder Interface，QEI)中断功能制造出两组虚拟终点限速开关41a、41b，其功能与实体终点限速开关50均一样。此外，一般微处理器使用加法暂存器来做运算，其功能只有整数，例如3/2的结果等于1，如果要得到小数点1.5的效果就得运用一些函数，要做得越精细定义的小数点就要业多，这些运算往往会占掉很多中央处理器的运算时间(CPUtime)，因而影响即时控制的功效，以及计算出来数值的准确度。近年来，一些微处理器单元(Microprocessor Unit，MPU)厂商针对这些问题与需求推出结合微控制器(MCU)和数位讯号处理器(DSP)而设计有支援浮点运算的中央处理器(Floating-Point CPU)，例如德州仪器公司于2011年11月推出的 Cortex^TM M3ConcertoT^M Series双核心中央处理器，就有支援浮点运算的功能，本发明于大量且即时的运算时，依照上述微处理器单元(MPU)的规格即可支应完成与胜任。

参.本发明第三实施例

本实施例为达成本发明第三目的的具体实施例。本实施例除了包括第一实施例的技术特征外，于控制模组40内建有运算程式，该运算程式包括虚拟限速器模式，执行虚拟限速器模式时，预先设定一速度跳脱值Vov，当第一速度值或该第二速度值大于速度跳脱值Vov时，则判定实体限速器12故障，并执行电梯10的电气设备跳脱而断电，以中断对卷扬机的马达的供电，辅助车厢13减速或停车。本发明电梯速度式表示为Speed＝(第一速度值(Vx)，第二速度值(Vy))，加上过速度中断的功能，就可以完成电梯的电气设备跳脱而断电的功能。第一速度值Vx及第二速度值Vy中可以设定一电梯速度跳脱值Vov，当Vx或Vy大于Vov时就执行跳脱中断，由于执行在于软件，没有实体的装置，故本发明称为虚拟限速器，此一虚拟限速器可以当作备援的限速器功能，当实体限速器12失效时仍具有限速或停车的功能，使得电梯10于乘坐上可以多一层的保障。

肆.本发明第四实施例

4.1基本架构

本实施例为达成本发明第四目的的具体实施例。本实施例除了包括第一实施例的技术特征外，于控制模组40内建有运算程式，该运算程式包括双轴定位校正模式，执行双轴定位校正模式时，先将各楼层参数输入，将每一楼层参数依序设定为复数个对应的第一位移值与第二位移值。如图7所示，于对应各实体限速开关51位置的第一位移值与第二位移值分别设定为第一虚拟限速开关42a及第二虚拟限速开关42b，于电梯10运转时，分别比对第一位移值、第二位移值、第一速度值及第二速度值，并将比对结果作为输出加速、减速或停车的控制讯号的依据。

另外，双轴定位的具体作法则如图7所示，首先将电梯10实际楼高等参数输入，经演算将双轴楼层计算出来，并于实体限速开关51的位置处，设立第一虚拟限速开关42a及第二虚拟限速开关42b，然后电梯10运转时两轴的位置与速度进行比对。有了双轴的校正做法，如此即可不需再依靠水平遮板来校正，故可将实体的遮板省略，且一样可以达到车厢13精准的停车功效。

4.2具体架构

4.2.1精度计算

卷扬机马达(PM马达)的精度计算，假设卷扬机的马达转速RPM＝96r/m，速度V＝120m/m，除频值D＝32，马达精度计算公式为：A＝V x 1000 x D/En xRPM(mm/p)。第一编码器20每圈的脉波数En＝8192p/r，由上述公式可求得卷扬机马达精度A＝4.88mm/p。

限速器(调速机)的精度计算公式为：A＝2лr/En(mm/p)。第二编码器30每转一圈的脉波数En＝1024pluse/r，限速器12转一圈轮轴圆周长＝2лr＝3.1416x240＝754mm/r(轮轴半径120mm)，进而可得限速器(调速机)的精度A＝754/1024＝0.736mm/p。

由以上精度计算可得下列现象：1.PM马达极数变大转速变慢，精度变粗，所以提高Encoder的值来提升精度；2.电梯速度愈快其精度愈差，愈需要降低除频值来提升精度；3.精度愈差愈容易定位不准，冲顶或冲底等不良控制的现象；及4.楼层愈高钢索愈长及轻重载差愈大，延展性的误差愈大，影响精度也愈大。

卷扬机马达(PM马达)的精度公式中除频值D的由来，是因现有控制模组(主机电路)中的计数器(Conter)采用外挂方式，只有16位元最大处理值只有65532个pluse，无法容纳高楼高速产生的计数值，例如1024pluse/r的第一编码器(Encoder)装于转速为1750r/m的马达转2sec就会产生59733个pluse，就会产生计数溢位的错误，为了解决这一问题，如果将控制模组40的计数器(Counter)及中央处理器(CPU)升级成32位元，即可容纳65532x65532＝4,294,967,296个脉波(pluse)，该马达转1天所产生的脉波(pluse)乃不会溢位。倘若将以上的除频值D去掉，就可以得到卷扬机马达(PM马达)的精度计算公式为：A＝V x 1000/En x RPM(mm/p)。

如果将电梯的车厢的移动速度提升到V＝300m/m，第一编码器20每圈的脉波数En＝1024pluse/r，可以求得卷扬机精度A＝0.167mm/p。

第二编码器每圈的脉波数En＝8192pluse/r，rpm＝96，可求得限速器(调速机)的精度A＝0.381mm/p。

X轴的精度除了取决于以上的机械特性外，槽轮的摩察系数摩察力不足、信号干扰、井道内的终点开关灵敏度不足等，也会造成该项精度的失真，本发明利用X轴及Y轴两轴互校正的作法，可以补足精度的失真。

除此之外，虽然本发明可在安装电梯10之初即将建物的楼高参数输入，也可以通过试车时的学习动作将该参数读入记忆体(EEPROM)内，但是万一无楼高参数可供参考时，本发明也可于运算程式内建有一学习模式，该学习模式是于该电梯10试车时启动，可将与各楼层高度参数对应的该第一位移值与该第二位移值依序读入至一记忆体(EEPROM)内，以供后续的运转计算使用。再者，为了电梯专业技术人员操作方便，最好这些参数单位均为实际的长度单位如mm，如此现场调适作业将会比较顺手。参数的转换公式如下列所示：电梯车厢的X轴位置(第一位移值)：X_mm＝X_pluse x(V x 1000/En x RPM)(mm)；电梯车厢的Y轴位置(第二位移值)：Y_mm＝Y_pluse x(2πR/Y_En)(mm)。

伍.结论

因此，通过上述技术特征的建置，本发明确实具有下列的特点：

1.本发明可通过双轴即时比对校正的机能建置，而达到电梯故障即时检出的功效，因而具有车厢定位检测精度高、准确性佳以及提升人员乘坐电梯的安全性等特点。

2.本发明确实具备虚拟终点开关功效，主要是通过虚拟终点开关的建置，以避免因实体终点限速开关故障所致的电梯工安事故的发生，以增加多一层的安全防护保护网。

3.本发明确实具备虚拟限速器功效，主要是通过虚拟限速器的建置，以避免因实体虚拟限速器故障所致的电梯工安事故的发生，以增加多一层的安全防护保护网。

4.本发明确实具备双轴定位校正功效，主要是通过双轴虚拟限速开关的建置，以提升电梯车厢于各楼层的定位精度与安全性。

以上所述，仅为本发明的一可行实施例，并非用以限定本发明的专利范围，凡举依据下列权利要求项所述的内容、特征以及其精神而为之其他变化的等效实施，皆应包含于本发明的专利范围内。本发明所具体界定于权利要求项的结构特征，未见于同类物品，且具实用性与进步性，已符合发明专利要件，所以依法具文提出申请，谨请专利局依法核予专利，以维护本申请人合法的权益。

Claims (9)

1.一种电梯安全故障即时检出系统，其应用于一电梯，该电梯包括一电梯卷扬机、一第一编码器、一限速器转轮及一控制模组，该第一编码器用以感测该电梯卷扬机的旋转状态而产生一第一反馈讯号；其特征在于，

该电梯还包括有一第二编码器，该第二编码器用以感测该限速器转轮的旋转状态而产生一第二反馈讯号，该控制模组将该第一反馈讯号与该第二反馈讯号转换为对应该电梯的一车箱位移位置的一第一位移值及一第二位移值，或是对应该车箱位移速度的一第一速度值及一第二速度值；当该第一位移值与该第二位移值的差值大于一预定位移值，或该第一速度值与该第二速度值大于一预定速度值时，则判定该电梯为故障状态，并输出一控制讯号以对该车厢做减速、加速或停车的控制；

所述控制模组内建有一运算程式，该运算程式包括一虚拟终点开关模式，执行该虚拟终点开关模式时，是将对应各实体终点限速开关位置的该第一位移值与该第二位移值分别设定为第一虚拟终点开关与第二虚拟终点开关，当该车箱经过该实体终点开关且未回送感测讯号时，所述控制模组则判定该实体终点限速开关故障，并于对应该第一虚拟终点开关与该第二虚拟终点开关所在的位置开始输出减速或是停车的该控制讯号至所述电梯卷扬机的一马达中。

2.如权利要求1所述的电梯安全故障即时检出系统，其特征在于，还包括一变频器，用以将所述第一反馈讯号变频后传送至所述控制模组中，该变频器再将所述控制讯号变频后传送至所述马达中，以控制所述马达的运作。

3.一种电梯安全故障即时检出方法，其应用于一电梯，该电梯包括一电梯卷扬机、一第一编码器、一限速器转轮及一控制模组，以该第一编码器感测该电梯卷扬机的旋转状态而产生一第一反馈讯号；其特征在于，

以一第二编码器感测该限速器转轮的旋转状态而产生一第二反馈讯号，再以该控制模组将该第一反馈讯号与该第二反馈讯号转换为对应该电梯车箱位移位置的第一位移值及第二位移值，或是对应该车箱位移速度的第一速度值及第二速度值，当该第一位移值与该第二位移值的差值大于预定位移值，或是该第一速度值及该第二速度值大于预定速度值时，则判定该电梯为故障状态，并输出一控制讯号以对该车厢做减速、加速或停车的控制；

所述控制模组内建有一运算程式，该运算程式包括一虚拟终点开关模式，执行该虚拟终点开关模式时，是将对应各实体终点限速开关位置的该第一位移值与该第二位移值分别设定为第一虚拟终点开关与第二虚拟终点开关，当该车箱经过该实体终点开关且未回送感测讯号时，所述控制模组则判定该实体终点限速开关故障，并于对应该第一虚拟终点开关与该第二虚拟终点开关所在的位置开始输出减速或是停车的该控制讯号至所述电梯卷扬机的一马达中。

4.如权利要求3所述的电梯安全故障即时检出方法，其特征在于，所述控制模组内建有一运算程式，该运算程式包括一位移计算模式，执行该位移计算模式时，先设定基准电梯速度V为一时间单位内该车厢行走的距离，单位为毫米，再将该电梯速度V除以该时间单位内的该第一反馈讯号的脉波数，以求得每一该脉波的移动距离，并将该第一编码器产生的脉波数乘以每一该脉波的移动距离，而求得所述第一位移值。

5.如权利要求3所述的电梯安全故障即时检出方法，其特征在于，所述控制模组内建有一运算程式，该运算程式包括一位移计算模式，执行该位移计算模式时，将所述第二编码器产生的脉波数乘以2πR除以所述第二编码器每转一圈产生的脉波数，以计算出所述第二位移值，且2πR为所述限速器转轮转一圈的圆周，R则为所述限速器转轮的半径。

6.如权利要求3所述的电梯安全故障即时检出方法，其特征在于，所述控制模组内建有一运算程式，该运算程式包括一双轴安全控速模式，执行该双轴安全控速模式时，将所述第一编码器于一时间单位内所产生的脉波数转换为该车厢的行走距离，以计算出所述第一速度值，再将所述第二编码器于该时间单位内所产生的脉波数转换为该车厢的行走距离，以计算出所述第二速度值，再比对所述第一速度值与所述第二速度值，当所述第一速度值与所述第二速度值的差值大于一预定值时，即判定该电梯为故障状态。

7.如权利要求3所述的电梯安全故障即时检出方法，其特征在于，所述控制模组内建有一运算程式，该运算程式包括一虚拟限速器模式，执行该虚拟限速器模式时，预先设定一电梯速度跳脱值Vov，当所述第一速度值或所述第二速度值大于该电梯速度跳脱值Vov时，则执行该电梯的一电气设备跳脱而断电，以中断对所述电梯卷扬机的一马达的供电，以辅助该车厢减速或停车。

8.如权利要求3所述的电梯安全故障即时检出方法，其特征在于，所述控制模组内建有一运算程式，该运算程式包括一双轴定位校正模式，执行该双轴定位校正模式时，先将各楼层参数输入，将每一该楼层参数依序设定为复数个对应的该第一位移值与该第二位移值，并于对应各实体该限速开关位置的所述第一位移值与所述第二位移值分别设定为第一虚拟限速开关及第二虚拟限速开关，于该电梯运转时，则分别比对该第一位移值、该第二位移值、该第一速度值及该第二速度值，并将比对结果作为输出加速、减速或停车的所述控制讯号的依据。

9.如权利要求3所述的电梯安全故障即时检出方法，其特征在于，所述控制模组内建有一运算程式，该运算程式包括一学习模式，该学习模式是于该电梯试车时启动，以将与各楼层高度参数对应的所述第一位移值与所述第二位移值依序读入至一记忆体内，以供后续的运转计算使用。