CN103832913A

CN103832913A - 扶梯自诊断调节控制安全保护装置

Info

Publication number: CN103832913A
Application number: CN201410068185.XA
Authority: CN
Inventors: 马刚; 崔玉石; 黄征; 毛鹤同; 李振才
Original assignee: Shenyang Brilliant Elevator Co Ltd
Current assignee: Shenyang Brilliant Elevator Co Ltd
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2014-06-04

Abstract

一种扶梯自诊断调节控制安全保护装置，解决了现有技术无法满足SIL2要求的问题，包括带有外部接口的金属壳体及主控电路板，其技术要点是：主控电路板采用复合式双通道自诊断结构，每个传感器的输入接口分别与各控制处理单元连接，然后通过输出逻辑处理单元分别连接各输出电子接口和相应输出继电器，控制处理单元通过各自的通讯模块相互连接，将自身的数据与对方传过来的数据进行定时交换。其结构简单，设计合理，仅用少量电子器件构成完全独立的、通过各自通讯模块相互进行数据交换的双通道自诊断电路控制，使用两个逻辑门便实现了多通道冗余结构，在降低成本的同时，大大提高了控制系统的安全性和可靠性。

Description

扶梯自诊断调节控制安全保护装置

技术领域

本发明涉及一种用于确保自动扶梯及自动人行道运行安全的保护装置，特别是一种自动扶梯及自动人行道用的超速、逆转、梯级缺失、扶手带速度监控、机房盖板监控、制动器动作监控及制停距离监控的扶梯自诊断调节控制安全保护装置。属于自动扶梯及自动人行道运行监控领域。

背景技术

随着大型商场、超市、机场和地铁站等客流量集中的地方，自动扶梯和自动人行道越来越普及，为此，自动扶梯的安全运行与否直接关系到人们的生活质量乃至涉及生命安全。

传统自动扶梯及自动人行道的可编程安全电路板一般由传感器、输入接口、逻辑处理单元、输出接口和继电器等比较简单的电路来实现的，并把它归为安全电路。但是有一些安全保护措施比较复杂，例如当自动扶梯或自动人行道发生超速、逆转，梯级踏板缺失和扶手带与踏板速度偏差过大时，断开安全电路，使扶梯停止运行，防止乘客受到伤害。必须通过可编程电子系统来实现。

鉴于目前我国自动扶梯和自动人行道乘坐人数多，使用强度大、事故频发等特点，国标《GB16899-2011自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范》中，对电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全提出了新的要求，应符合《GB/T 20438.2-2006电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全第2部分:电气/电子/可编程电子安全相关系统的要求》的规定，相关安全功能包括扶梯驱动的主电机超速、驱动主机的意外逆转运行、梯级或踏板的下陷/缺失，应防止启动、左右扶手带速度偏离梯级、踏板的实际速度超过-15%且持续时间超过15秒、检查制停距离是否超出最大允许值的1.2倍、检查桁架区域检修盖板的打开或楼层板的打开或移走、检查附加制动器的动作、检查梯级或踏板的缺失、检查工作制动器的打开，以上功能均要求具有SIL2等级。

据相关专利报导，如公布号为CN102372222A的“自动扶梯及自动人行道的逆转、超速及失速保护安全电路”中，公开了包括输入控制模块、采用多个可编程逻辑器件的控制处理模块，如CPLD和输出执行模块等构成的电路结构，其实现非操纵逆转保护，并且能够实现超速和失速保护。在公布号为CN202766071U的“自动扶梯和自动人行道安全系统”中，记载的安全系统包括专用电源、控制板、传感器及开关等，其通过逻辑处理单元的冗余设置来提高系统的安全性。但是上述两个专利只是采用双MCU冗余设计，其输入、输出并非采用标准的双通道设计，安全性较低。而且两个MCU独立工作，相互没有联系，容易造成错误的检测状态；当双MCU都失效时，系统无法检测出故障，可靠性很低。逻辑处理单元MCU的输出直接连接控制继电器，其控制信号容易受到干扰，造成误动作。以上问题导致目前所用的自动扶梯和自动人行道的安全保护装置无法满足安全功能认证SIL2的要求，实用性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种扶梯自诊断调节控制安全保护装置，解决了现有技术无法满足SIL2要求的问题，其结构简单，设计合理，仅用少量电子器件构成完全独立的、通过各自通讯模块相互进行数据交换的双通道自诊断电路控制，使用两个逻辑门便实现了多通道冗余结构，在降低成本的同时，大大提高了控制系统的安全性和可靠性。

本发明所采用的技术方案是：该扶梯自诊断调节控制安全保护装置包括带有外部接口的金属壳体及组装在壳体内的主控电路板，其技术要点是：所述主控电路板采用复合式双通道自诊断结构，每个检测信号的传感器的第一、第二输入接口分别与可编程控制器组成的第一、第二控制处理单元连接，然后通过由与或门组成的输出逻辑处理单元分别连接第一、第二输出电子接口，第一输出电子接口分别与第一、第二输出继电器连接，第二输出电子接口分别与第三、第四输出继电器连接，第一、第二控制处理单元通过各自的通讯模块相互连接，将自身的数据与对方传过来的数据进行定时交换。

所述第一、第二控制处理单元的相互连接的通讯模块每隔50毫秒交换一次检测数据及计算数据。

所述输出逻辑处理单元包含一个与逻辑门和一个或逻辑门。

本发明的优点和所产生的积极效果是：由于本发明采用了复合式双通道自诊断结构，每个通道包含相对独立的传感器一个输入接口、一个使用功能强大的可编程控制器作为控制处理单元、一个输出电子接口和一对输出继电器，输出逻辑处理单元独自采集两路传感器信号，然后进行运算，并使两个通道的控制处理单元通过自带的通讯模块连接，定时交换输入数据和运算数据，相互交换输入信号、控制信息及故障信息，实现自诊断功能，以发现潜在的危险及故障，所以其结构简单，设计合理，仅用少量电子器件构成完全独立的、通过各自通讯模块相互进行数据交换的双通道自诊断电路控制，便实现了多通道冗余结构。因采用一个与逻辑门和一个或逻辑门电路，对输出逻辑处理单元的输出信号进行逻辑输出处理，经输出继电器形成4通道的逻辑输出结构，故大大降低了通道之间的共因失效因数，使得安全保护器的每小时危险失效概率满足SIL2要求，系统安全性、可靠性高，具有非常的实用价值。因此，本发明解决了现有技术无法达到SIL2要求的问题，从根本上满足了新国标对自动扶梯可编程电子安全系统的要求，所有安全功能均达到Sil2等级。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步描述。

图1是本发明的一种自诊断调节控制电路结构图。

图中符号说明：S1~Sn传感器、J1传感器第一输入接口、J2传感器第二输入接口、MCU1第一控制处理单元、MCU2第二控制处理单元、DIS1第一通讯模块、DIS2第二通讯模块、LOG输出逻辑处理单元、OUT1第一输出电子接口、OUT2第二输出电子接口、KA1、KA2第一输出安全继电器、KA3、KA4第二输出安全继电器。

具体实施方式

以下结合图1对本发明作进一步详细说明。该扶梯自诊断调节控制安全保护装置包括带有外部接口的金属壳体（图中未示出）及组装在壳体内的主控电路板等件。其中主控电路板采用复合式双通道自诊断结构。在复合式双通道中，每个检测信号的传感器S1~Sn的第一输入接口J1、第二输入接口J2分别与可编程控制器组成的第一控制处理单元MCU1、第二控制处理单元MCU2连接。然后第一控制处理单元MCU1、第二控制处理单元MCU2通过由与或门组成的输出逻辑处理单元LOG分别连接第一输出电子接口OUT1、第二输出电子接口OUT2。第一输出电子接口OUT1分别与第一输出继电器连接KA1、第二输出继电器KA2连接，第二输出电子接口OUT2分别与第三输出继电器KA3、第四输出继电器KA4连接。第一、第二控制处理单元MCU1、MCU2通过各自的第一通讯模块DIS1、第二通讯模块DIS2相互连接，将自身的数据与对方传过来的数据进行定时交换。第一控制处理单元MCU1、第二控制处理单元MCU2的相互连接的第一通讯模块DIS1、第二通讯模块DIS2，每隔50毫秒交换一次检测数据及计算数据。输出逻辑处理单元LOG包含一个与逻辑门和一个或逻辑门。

如图1所示，传感器第一和第二输入接口J1和J2连接输入传感器S1~Sn，将检测到的信号分别输入给第一、第二控制处理单元MCU1和MCU2，用于检测自动扶梯及自动人行道的运行状态。所述信号分为主控制系统指令信号和自动扶梯和自动人行道实际运行状态信号。主控制系统指令信号包括扶梯运行指令信号、检修指令信号、运行方向信号、制动器及附加制动器动作信号、慢速指令信号和段速切换信号；自动扶梯和自动人行道实际运行状态信号包括主机速度信号、扶手带速度信号、梯级脉冲信号、制动器及附加制动器开关信号、楼层盖板信号和驱动链断链信号。采用标准的双通道结构，实现了输入信号的隔离。

由可编程控制器构成的第一和第二控制处理单元MCU1和MCU2，对输入脉冲信号进行运算处理，结合开关量输入信号和预先设定的扶梯运行的参数计算出扶梯的运行状态和当前的运行速度、左右扶手带速度或制停距离，然后与预先设定的超速阀值、速度偏差阀值或制停距离阀值进行比较，当自动扶梯处于安全的运行状态时，MCU1和MCU2分别输出一高电平信号和一低电平信号，两个高电平信号进入与逻辑门，两个低电平信号进入或逻辑门。与逻辑门输出高电平信号接到安全继电器KA1~KA4的正向端，或逻辑门输出的低电平信号接到安全继电器KA1~KA4的负向端，高低电平信号的电压差将驱动安全继电器KA1~KA4动作，接通自动扶梯的安全回路和附加制动器电源，使自动扶梯运行。如果进入与逻辑门的两个高电平信号有一个为低，与逻辑门将输出低电平，进入或逻辑门的两个低电平信号有一个为高，或逻辑门将输出高电平，使安全继电器KA1~KA4断开。通过这样的逻辑冗余处理保证两个逻辑处理通道，如果有一个发生故障，本安全保护装置将断开自动扶梯安全回路和附加制动器电源，使扶梯停止运行。而且当停止自动扶梯和自动人行道运行时，通过这样的逻辑冗余处理可以防止因为电磁干扰、电源电压故障或程序错误导致的误启动。

MCU1和MCU2通过自带的通讯模块连接，每隔50毫秒两个通道的可编程控制器之间交换一次数据，包括输入信号和运算结果，通过比较输入信号，可以发现传感器输入端的故障。通过比较运算结果，可以发现MCU1和MCU2的潜在故障，并给出故障信息。即使两个通道都存在故障，也可以通过比较故障内容来确定系统的实际运行状态，实现自诊断功能，进一步提高自动扶梯和自动人行道的安全性。

Claims

1.一种扶梯自诊断调节控制安全保护装置，包括带有外部接口的金属壳体及组装在壳体内的主控电路板，其特征在于：所述主控电路板采用复合式双通道自诊断结构，每个检测信号的传感器的第一、第二输入接口分别与可编程控制器组成的第一、第二控制处理单元连接，然后通过由与或门组成的输出逻辑处理单元分别连接第一、第二输出电子接口，第一输出电子接口分别与第一、第二输出继电器连接，第二输出电子接口分别与第三、第四输出继电器连接，第一、第二控制处理单元通过各自的通讯模块相互连接，将自身的数据与对方传过来的数据进行定时交换。

2.根据权利要求1所述的扶梯自诊断调节控制安全保护装置，其特征在于：所述第一、第二控制处理单元的相互连接的通讯模块每隔50毫秒交换一次检测数据及计算数据。

3.根据权利要求1所述的扶梯自诊断调节控制安全保护装置，其特征在于：所述输出逻辑处理单元包含一个与逻辑门和一个或逻辑门。