CN103663014A - 一种高速电梯的终端减速装置及其减速方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种高速电梯的终端减速装置及其减速方法。该终端减速装置包括终端监测器、电梯主控板、脉冲发生器、脉冲计数器、辅助控制板、比较选择器及可能增加的终端减速监控板和用于终端减速保护的继电器。通过终端检测器对电梯轿厢速度和位置的监控，提供电梯主控板或辅助控制板、其它控制机构足够的信息对电梯轿厢进行减速控制，驱动抱闸系统或继电器对电梯强制减速、急停。应用本发明高速电梯的终端减速方案，采用多点终端位置开关检测和两路测速单元监控配合实现对电梯运行状态的有效监控并合理控制电梯的终端减速，能够降低高速电梯对于井道的空间需求，在规格相同的井道内实现电梯速度最大化。
Description
技术领域
本发明涉及一种高速电梯控制系统，尤其涉及一种高速电梯的终端减速装置及其减速方法，属于机电一体化控制领域。
背景技术
电梯，是指动力驱动并利用刚性导轨运行的箱体或者沿固定线路运行的梯级（踏步），进行升降或者平行运送人、货物的机电设备，包括人（货）电梯、自动扶梯、自动人行道。电梯包括以下几个组成部分：曳引系统、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统、安全保护系统，其中，安全保护系统尤为重要，安全保护系统的作用：保证电梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故发生。由电梯限速器、安全钳、夹绳器、缓冲器、安全触板、层门门锁、电梯安全窗、电梯超载限制装置、限位开关装置组成。
现有技术中，高层建筑的直线升降式高速电梯对井道底坑深度和顶层高度的要求比较高，所以对搭载的电梯有速度要求，限制了电梯的速度。
根据GB7588-2003及EN81-1，电梯顶层空间距离L随电梯运行速度的变化而变化，当电梯速度较高时主要取决于电梯的运行速度，即0.035v2的终端制导行程及0.0674v2的缓冲制停行程。如果对电梯行程末端的减速进行监控，当电梯速度大于4m/s时，终端制导行程及缓冲制停行程可以减小到计算值的1/3。
根据以上要求，假设电梯速度为8m/s，此时终端制导行程为0.035×82=2.24m；缓冲制停行程为0.0674×82=4.31m。两者和为6.55m，即可变空间最少要大于6.55m。按上面所述的要求，如果有末端减速监控，其变值大于等于6.55/3=2.18m即可。根据上面计算出此时的速度要求为 ，即只需达到5m/s的终端要求，此时的节省顶部及底坑空间为6.55-2.18=4.37m。速度越高，节省的空间越大。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种高速电梯的终端减速装置及其减速方法，解决现有技术中井道底坑深度和顶层高度限制电梯速度的问题。
本发明的上述目的之一，其得以实现的技术方案是：一种高速电梯的终端减速装置，基于电梯的轿厢、曳引机、井道和制动抱闸构成，其特征在于所述终端减速装置包括：
终端监测器，自终端楼层前方起向终端楼层以预定间隔设置的、电梯轿厢每次接近时，产生表示电梯轿厢位置和速度的信号；
电梯主控板，位置信号输入时，由该位置信号和终端楼层的位置数据演算到终端楼层的剩余距离，并根据所述剩余距离，产生终端减速指令信号；
脉冲发生器，对应电梯轿厢行走产生脉冲；
脉冲计数器，计算产生的脉冲次数并于电梯主控板输入相连；
辅助控制板，由脉冲计数器取入计数值，并由该计数值和终端楼层的位置数据演算到终端楼层的辅助剩余距离，并根据该辅助剩余距离，产生终端减速辅助指令信号；
比较选择器，比较终端减速指令信号和终端减速辅助指令信号，把两者值低的一方的指令信号作为减速指令信号，控制电梯驱动。
进一步地，所述终端监测器包括在井道内各终端楼层位置所设的一十四个终端位置开关检测点，以及两路独立的、检测轿厢在终端楼层不同位置时即时速度的编码器，其中一路编码器为与电梯主控板相关联测量轿厢速度和位置的限速器侧编码器，另一路编码器为与电梯曳引机相关联测量轿厢速度和位置的变频器和主机侧编码器。
更进一步地，所述终端位置开关检测点的配置构成包括安装于轿厢外侧的四个双稳态开关，以及安装于井道内各终端楼层位置的一十四组所含环形磁铁数量和排列各不相同的磁铁组，四个双稳态开关在各终端楼层对应磁铁组具有唯一性的编码信息。
进一步地，所述终端减速装置设有终端减速监控板和用于终端减速保护的继电器，且终端减速监控板接入终端监测器在电梯曳引机侧的速度信号，所述继电器的触点同时受控于终端减速监控板和电梯主控板并且关联电梯运行、减速停机的所有输入信号。
本发明的上述目的之二，其得以实现的技术方案是：一种高速电梯的终端减速方法，基于前述高速电梯的终端减速装置，其特征在于包括：
电梯轿厢位置检测步骤，在井道内各终端楼层位置设置一十四个终端位置开关检测点，所述终端位置开关检测点的配置过程为在轿厢外侧安装四个双稳态开关，并在井道内各终端楼层位置安装一十四组所含环形磁铁数量和排列各不相同的磁铁组，电梯轿厢到达各终端楼层对应位置时，四个双稳态开关感应磁铁组输出具有唯一性的编码信息；
电梯轿厢测速步骤，在电梯主控板和电梯曳引极主轴分别设置两路独立的，检测轿厢在终端楼层不同位置时即时速度的编码器，其中其中一路编码器为限速器侧编码器，与轿厢位置一并输入电梯主控板，另一路编码器为主机侧编码器，与轿厢位置一并输入辅助控制板；
电梯轿厢减速控制步骤：根据电梯轿厢位置和速度的检测结果判断电梯轿厢运行状态，并控制电梯正常减速、强迫减速或急停。
进一步地，电梯轿厢减速控制步骤为电梯主控板控制法：指的是在电梯主控板设定标准的终端位置开关数据，并在轿厢运行过程中通过限速器侧编码器对轿厢测速，通过电梯主控板将测得的轿厢速度结合脉冲计数器的脉冲次数得到电梯实际位置数据，与标准的终端位置开关数据比较，在一定差距下电梯主控板控制电梯正常减速或强迫减速。
进一步地，终端减速装置设置终端减速监控板和用于终端减速保护的继电器，且终端减速监控板接入终端监测器在电梯曳引机侧的速度信号，电梯轿厢减速控制步骤为监控板控制法：指的是在终端减速监控板设定终端位置开关检测点的速度限制值，在电梯运行过程中当终端位置开关动作时，终端减速监控板判断电梯当前运行速度是否高于终端位置开关检测点的速度限制值，在速度超出10%时判定为超速并信号反馈至电梯主控板，并由终端减速监控板和电梯主控板一并控制继电器，对电梯急停。
应用本发明高速电梯的终端减速方案，采用多点终端位置开关检测和两路测速单元监控配合实现对电梯运行状态的有效监控并合理控制电梯的终端减速，能够降低高速电梯对于井道的空间需求，在规格相同的井道内实现电梯速度最大化。
附图说明
图1是本发明一种高速电梯的终端减速装置的系统拓扑示意图。
具体实施方式
本发明创新提出了高速电梯的终端减速装置及其减速方法，在传统的电梯的控制系统基础上进行了改进，采用多点终端位置开关检测和两路测速单元监控配合实现对电梯运行状态的有效监控并合理控制电梯的终端减速，能够降低高速电梯对于井道的空间需求，在规格相同的井道内实现电梯速度最大化。
如图1所示，一种高速电梯的终端减速装置，基于电梯的轿厢、曳引机、井道和制动抱闸构成，其各组成部分及其功能如下：终端监测器，自终端楼层前方起向终端楼层以预定间隔设置的、电梯轿厢每次接近时，产生表示电梯轿厢位置和速度的信号；电梯主控板，位置信号输入时，由该位置信号和终端楼层的位置数据演算到终端楼层的剩余距离，并根据所述剩余距离，产生终端减速指令信号；脉冲发生器，对应电梯轿厢行走产生脉冲；脉冲计数器，计算产生的脉冲次数并于电梯主控板输入相连；辅助控制板，由脉冲计数器取入计数值，并由该计数值和终端楼层的位置数据演算到终端楼层的辅助剩余距离，并根据该辅助剩余距离，产生终端减速辅助指令信号；比较选择器，比较终端减速指令信号和终端减速辅助指令信号，把两者值低的一方的指令信号作为减速指令信号，控制电梯驱动。
细化来看，上述终端监测器包括在井道内各终端楼层位置所设的一十四个终端位置开关检测点，以及两路独立的、检测轿厢在终端楼层不同位置时即时速度的编码器，其中一路编码器为与电梯主控板相关联测量轿厢速度和位置的限速器侧编码器，另一路编码器为与电梯曳引机相关联测量轿厢速度和位置的变频器和主机侧编码器。而终端位置开关检测点的配置构成包括安装于轿厢外侧的四个双稳态开关，以及安装于井道内各终端楼层位置的一十四组所含环形磁铁数量和排列各不相同的磁铁组，四个双稳态开关在各终端楼层对应磁铁组具有唯一性的编码信息。
此外，该终端减速装置设有终端减速监控板和用于终端减速保护的继电器，且终端减速监控板接入终端监测器在电梯曳引机侧的速度信号，所述继电器的触点同时受控于终端减速监控板和电梯主控板并且关联电梯运行、减速停机的所有输入信号。
本发明一种高速电梯的终端减速方法包括如下几个主要步骤。
电梯轿厢位置检测步骤，在井道内各终端楼层位置设置一十四个终端位置开关检测点，所述终端位置开关检测点的配置过程为在轿厢外侧安装四个双稳态开关，并在井道内各终端楼层位置安装一十四组所含环形磁铁数量和排列各不相同的磁铁组，电梯轿厢到达各终端楼层对应位置时，四个双稳态开关感应磁铁组输出具有唯一性的编码信息。
电梯轿厢测速步骤，在电梯主控板和电梯曳引极主轴分别设置两路独立的，检测轿厢在终端楼层不同位置时即时速度的编码器，其中其中一路编码器为限速器侧编码器，与轿厢位置一并输入电梯主控板，另一路编码器为主机侧编码器，与轿厢位置一并输入辅助控制板。
电梯轿厢减速控制步骤：根据电梯轿厢位置和速度的检测结果判断电梯轿厢运行状态，并控制电梯正常减速、强迫减速或急停。
进一步细化方案来看，该电梯轿厢减速控制步骤为电梯主控板控制法：指的是在电梯主控板设定标准的终端位置开关数据，并在轿厢运行过程中通过限速器侧编码器对轿厢测速，通过电梯主控板将测得的轿厢速度结合脉冲计数器的脉冲次数得到电梯实际位置数据，与标准的终端位置开关数据比较，在一定差距下电梯主控板控制电梯正常减速或强迫减速。
或者，终端减速装置设置终端减速监控板和用于终端减速保护的继电器，且终端减速监控板接入终端监测器在电梯曳引机侧的速度信号，电梯轿厢减速控制步骤为监控板控制法：指的是在终端减速监控板设定终端位置开关检测点的速度限制值，在电梯运行过程中当终端位置开关动作时，终端减速监控板判断电梯当前运行速度是否高于终端位置开关检测点的速度限制值，在速度超出10%时判定为超速并信号反馈至电梯主控板，并由终端减速监控板和电梯主控板一并控制继电器，对电梯急停。
从另一角度看本发明终端减行程总体控制方案，假设该电梯的终端楼层减速装置适用7m/s高速电梯。而终端减行程系统大致包括自终端楼层前方起向终端楼层以预定间隔设置的、电梯轿厢每次接近时，产生表示电梯轿厢位置信号的终端检测器；每次所述位置信号输入时，由该位置信号和终端楼层的位置数据演算到终端楼层的剩余距离，根据所述剩余距离，产生终端减速指令信号的终端减速指令信号发生器；相应于电梯轿厢的行走，产生脉冲的脉冲发生器；计算所述产生脉冲的脉冲计数器；每次由该脉冲计数器取入计数值时，由该计数值和所述终端楼层的位置数据，演算到终端楼层的辅助剩余距离，根据该辅助剩余距离，至少输出高于终端减速辅助指令信号发生器的值；比较所述终端减速指令信号和所述终端减速辅助指令信号、把两者值低的一方的指令信号作为减速指令信号，加以选择输出的比较选择器；根据选择输出的指令信号控制电梯驱动。
具体的实施方案主要包括电梯主控板控制法，附加的监控板控制法及其它冗余安全保护措施。
一、主控板控制法，根据终端位置开关强迫减速，在上下终端一定区域内的若干位置，设置一定数量的终端位置开关检测点。具体做法是：轿厢外测安装四个高速双稳态开关，在井道中上下终端位置各装有七组1到4个不同数量和排列的环形磁铁，以构成上下终端各7个位置开关信号的编码输入，电梯向上或下运行过程中，经过或下上终端（楼层）位置开关检测时，如果通过编码器脉冲信号计算得出的电梯位置数据和标准的终端位置开关数据有明显差距，控制系统就会控制电梯强迫减速，以确保电梯能在正常行程内停止。表1是关于终端位置开关的详细信息
。
其中：US是上终端位置开关动作点，DS是下终端位置开关动作点；1US/1DS是离终端层最近的位置开关动作点，7US/7DS是离终端层最远的位置开关动作点。●对应双稳态开关在这个位置装有使磁开关上行接通、下行断开的环形磁铁；○对应双稳态开关在这个位置装有使磁开关下行接通、上行断开的环形磁铁；A、B、C、D分别表示四个双稳态开关。
通过前述两路编码器、电梯主控板、辅助控制板的电梯速度和位置的检测和比对处理，及时发现电梯与正常运行相差较大的情况，及时关闭曳引机的供电电源，并通过制动器抱闸停轿。
二、附加的监控板控制法，一般为防止电梯超越端站运行，若轿厢超越顶层或底层端站继续运行，必须设置末端保护装置。为了更加可靠地确保电梯的终端减速，在系统中还增设一块附加终端减速监控板，监控板输入装在马达侧的编码器（和主板控制系统不同）信号，因此也能正确监控电梯速度，同时也输入表1所示的终端位置开关信号，在电梯向终端层楼方向运行过程中，当终端位置点开关动作时，监控板能检测电梯运行速度是否高于预先设定的对应该位置的速度限制值，如果是，就说明电梯可能终端减速失控，所以此时就控制电梯急停。另外在电梯整个运行过程中，附加监控板都在检测电梯是否超速，即电梯的运行速度是否超过额定速度的110％，如果被检测出超速，同样会急停保护。对应各终端位置开关动作点的速度限制值请参见表2
所示。
所附加终端减速监控板是通过控制终端减速保护的继电器来使电梯急停的，当它检测到电梯可能终端减速失控或超速时，就会控制终端减速保护继电器释放。由于该继电器的触点直接控制主接触器、抱闸接触器以及变频器的所有输入信号，所以该继电器的释放也就直接控制电梯急停，终端减速保护继电器还同时受主板的控制，只有当双方都让继电器吸合它才吸合。
三、其它冗余安全保护措施，逐条详述如下。
⑴检修信号分别输入到两块板，检修时不进行终端监测器位置错位和速度误差的检测。
⑵主控板和辅助控制板互相将反馈速度发给对方，并与自己的反馈速度进行比较，若0.5秒连续误差超过20%，则急停保护，或不能启动。
⑶主控板和附加监控板之间的相互监控。为了增强系统的安全性，主控板和监控板之间还增加相互监控功能，当其中一方发现另一方不能工作时就控制电梯急停或不能起动，具体的做法是：在主控板和监控板之间连接232通信线，双方每50ms向对方互发一组特殊数据，在通电5秒钟后，双方都作如下检测：如果发现连续0.5秒没能收到对方的特殊数据，就认为对方没能正常工作，从而进行急停或不能起动保护。
⑷ 主控板对终端减速保护继电器的触点粘连检测和保护。终端减速保护继电器的一副触点输入到主控板，主控板在每次停梯时，主动让该继电器释放3秒钟，并检测输入触点是否能断开，从而判断继电器有否粘连故障，如果发现粘连故障，就控制电梯不能起动。
⑸监控板对开关信号和编码器信号的检测和确认：为了确保输入到监控板的开关信号和编码器信号的准确性，在电梯自动运行时，监控板对上述信号进行检测。为此可以做一些如下的措施。
a）将上下平层开关信号同时输入到监控板。
b）在电梯井道数据自学习运行时，主控板在通过232通信的一组数据中向监控板输入一个自学习命令信号，让监控板和主控板同时进行井道数据自学习运算。在这期间，它主要记录每层楼的平层开关动作位置信号，每一个终端开关动作点动作位置数据；自学习完成后，监控板将自学习数据发给主控板，主控板与自学习数据进行比较，若误差超过5%，则提示自学习失败。
c）在正常运行时，检测每一个终端开关动作点位置，并与自学习得到的标准数据相比较，如果误差超出表3
规定的限制值范围，就急停保护。检测的方法有两种：一是开关动作时检测的位置和标准数据位置的差值超过限制值，二是当电梯运行到终端位置开关标准动作点位置过了限制值时，开关还不动作。
d）为了保证监控板中电梯位置信号的正确性，电梯运行过程中，平层开关每经过一个平层插板时，都会进行位置信号的修正。
e）当电梯在检修、尚未井道自学习或发生位置信号错误时，不予做上述检测。为此主控板在通过CAN发送给监控板的一组信号中，专门有一个规定监控板能否进行上述检测和保护的信号。
通过上述的文字表述可以看出，应用本发明的高速电梯的终端减速装置及其减速方法，具有突破现有技术瓶颈的突出实质特点和显著进步。
除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (7)
1.一种高速电梯的终端减速装置，基于电梯的轿厢、曳引机、井道和制动抱闸构成，其特征在于所述终端减速装置包括：
终端监测器，自终端楼层前方起向终端楼层以预定间隔设置的、电梯轿厢每次接近时，产生表示电梯轿厢位置和速度的信号；
电梯主控板，位置信号输入时，由该位置信号和终端楼层的位置数据演算到终端楼层的剩余距离，并根据所述剩余距离，产生终端减速指令信号；
脉冲发生器，对应电梯轿厢行走产生脉冲；
脉冲计数器，计算产生的脉冲次数并于电梯主控板输入相连；
辅助控制板，由脉冲计数器取入计数值，并由该计数值和终端楼层的位置数据演算到终端楼层的辅助剩余距离，并根据该辅助剩余距离，产生终端减速辅助指令信号；
比较选择器，比较终端减速指令信号和终端减速辅助指令信号，把两者值低的一方的指令信号作为减速指令信号，控制电梯驱动。
2.根据权利要求1所述高速电梯的终端减速装置，其特征在于：所述终端监测器包括在井道内各终端楼层位置所设的一十四个终端位置开关检测点，以及两路独立的、检测轿厢在终端楼层不同位置时即时速度的编码器，其中一路编码器为与电梯主控板相关联测量轿厢速度和位置的限速器侧编码器，另一路编码器为与电梯曳引机相关联测量轿厢速度和位置的变频器和主机侧编码器。
3.根据权利要求2所述高速电梯的终端减速装置，其特征在于：所述终端位置开关检测点的配置构成包括安装于轿厢外侧的四个双稳态开关，以及安装于井道内各终端楼层位置的一十四组所含环形磁铁数量和排列各不相同的磁铁组，四个双稳态开关在各终端楼层对应磁铁组具有唯一性的编码信息。
4.根据权利要求1所述高速电梯的终端减速装置，其特征在于：所述终端减速装置设有终端减速监控板和用于终端减速保护的继电器，且终端减速监控板接入终端监测器在电梯曳引机侧的速度信号，所述继电器的触点同时受控于终端减速监控板和电梯主控板并且关联电梯运行、减速停机的所有输入信号。
5.一种高速电梯的终端减速方法，基于权利要求1所述高速电梯的终端减速装置，其特征在于包括：
电梯轿厢位置检测步骤，在井道内各终端楼层位置设置一十四个终端位置开关检测点，所述终端位置开关检测点的配置过程为在轿厢外侧安装四个双稳态开关，并在井道内各终端楼层位置安装一十四组所含环形磁铁数量和排列各不相同的磁铁组，电梯轿厢到达各终端楼层对应位置时，四个双稳态开关感应磁铁组输出具有唯一性的编码信息；
电梯轿厢测速步骤，在电梯主控板和电梯曳引极主轴分别设置两路独立的，检测轿厢在终端楼层不同位置时即时速度的编码器，其中其中一路编码器为限速器侧编码器，与轿厢位置一并输入电梯主控板，另一路编码器为主机侧编码器，与轿厢位置一并输入辅助控制板；
电梯轿厢减速控制步骤：根据电梯轿厢位置和速度的检测结果判断电梯轿厢运行状态，并控制电梯正常减速、强迫减速或急停。
6.根据权利要求5所述高速电梯的终端减速方法，其特征在于：电梯轿厢减速控制步骤为电梯主控板控制法：指的是在电梯主控板设定标准的终端位置开关数据，并在轿厢运行过程中通过限速器侧编码器对轿厢测速，通过电梯主控板将测得的轿厢速度结合脉冲计数器的脉冲次数得到电梯实际位置数据，与标准的终端位置开关数据比较，在一定差距下电梯主控板控制电梯正常减速或强迫减速。
7.根据权利要求5所述高速电梯的终端减速方法，其特征在于：终端减速装置设置终端减速监控板和用于终端减速保护的继电器，且终端减速监控板接入终端监测器在电梯曳引机侧的速度信号，电梯轿厢减速控制步骤为监控板控制法：指的是在终端减速监控板设定终端位置开关检测点的速度限制值，在电梯运行过程中当终端位置开关动作时，终端减速监控板判断电梯当前运行速度是否高于终端位置开关检测点的速度限制值，在速度超出10%时判定为超速并信号反馈至电梯主控板，并由终端减速监控板和电梯主控板一并控制继电器，对电梯急停。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140326 |