CN106241545A - 多功能电梯限速器自动监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明设计的多功能电梯限速器自动检测装置自动实现了在一台设备上可以自动测试各种不同的种类和速度的电梯限速器。并在现代网络技术的基础上实现了通过局域网进行测试设备电脑和服务器上的数据同步储存和远程检测数据共享。是一个基于现代数字化控制技术的机电一体化的限速器自动测试设备。通过将伺服电机，伺服控制器，PLC控制器，工控电脑，高精度速度传感器有机地整合成一高精度、高智能化的自动检测设备。实现了对不同的电梯限速器测试全过程的自动化，实现了测试过程中对测试数据的动态跟踪、显示和测试数据的结果的智能化的自动判断。附图为多功能电梯限速器自动检测装置硬件结构图。

Description

多功能电梯限速器自动监测装置

技术领域

本发明属于机电一体化领域；

背景技术

现代数字化控制技术、硬件设计技术等。

发明内容

本发明设计的多功能电梯限速器自动检测装置自动实现了在一台装置上可以自动测试各种不同的种类和速度的电梯限速器。并在现代网络技术的基础上实现了通过局域网进行测试装置电脑和服务器上的数据同步储存和远程检测数据共享。是一个基于现代数字化控制技术的机电一体化的限速器自动测试装置。通过将伺服电机，伺服控制器，PLC控制器，工控电脑，高精度速度传感器有机地整合成一高精度、高智能化的自动检测装置。实现了对不同的电梯限速器测试全过程的自动化，实现了测试过程中对测试数据的动态跟踪、显示和测试数据的结果的智能化的自动判断。

附图说明

附图1为多功能电梯限速器自动检测装置硬件机构图。

附图2为控制和测速软件系统。

附图3为限速器测试装置测试开始准备流程。

附图4为限速器测试操作流程。

附图5为限速器检测装置计量校正操作流程。

具体实施方式

本发明是一个基于现代数字化控制技术的机电一体化的限速器自动测试装置。通过将伺服电机，伺服控制器，PLC控制器，工控电脑，高精度速度传感器有机地整合成一高精度、高智能化的自动检测装置。实现了对不同的电梯限速器测试全过程的自动化，实现了测试过程中对测试数据的动态跟踪、显示和测试数据的结果的智能化的自动判断。

本限速器自动检测装置包括了以下几个部分：检测装置的机械工作台，控制系统的硬件，控制系统软件等。操作系统的功能分为：管理员模块，计量校准模块，日常测试模块，数据管理模块，数据报告打印模块，这五大功能模块。对于其中的关键操作，给出了详细的流程图。包括：检测装置操作准备流程；检测装置自动计量校准流程；限速器测试流程。

本限速器自动检测装置设计中满足如下目标：

第一：该限速器检测装置的检测结果必须符合GB7588-2003和EN81-1/1998标准的要求；

第二，必须能满足所有规格和种类的限速器。

第三，必须具有较高的智能化，网络化。

第四，必须高效率，能满足公司的产能要求。

GB7588-2003《电梯制造和安装安全规范》是根据欧洲标准委员会(CEN)的标准EN81-1/1998《电梯制造和安装安全规范》对老的国家标准进行了修订，经过修订GB7588-2003在技术内容上是和EN81-1/1998是等效的。因此在本发明中引用的标准是GB7588-2003《电梯制造和安装安全规范》。

国标GB7588-2003中9.9条对电梯限速器做了明确的规定。

9.9.1 操纵电梯轿厢安全钳的限速器的动作应发生在速度至少等于额定速度的115％。但应小于下列各值：

a)对于除了不可脱落滚柱式以外的瞬时式安全钳为0.8m/s；

b)对于不可脱落滚柱式的瞬时式安全钳为1m/s；

c)对于额定速度小于或等于1m/s的渐进式安全钳为1.5m/s；

d)对于额定速度大于1m/s的渐进式安全钳为1.25v+0.25m/s；

注：对于额定速度大于1m/s的电梯，建议选用接近d)规定的动作速度值。

9.9.3 对重(或平衡重)安全钳的限速器动作速度应大于9.9.1规定的轿厢安全钳的限速器动作速度，但不得超过10％。

9.9.7 响应时间

限速器动作前的响应时间应足够短，不允许在安全钳动作前达到危险的速度。同时，国标GB7588-2003在附录中规定了电梯限速器的测试方法。

本发明的使用范围：能覆盖本公司生产的从低速，中速到超高速电梯的各种型号所有限速器。包括单向和双向限速器。速度范围：0.4m/s≤v≤10m/s。

技术性能：

所有动力驱动部分和控制部分物理隔离，以确保系统的稳定性。工件的安装和撤除应当分别能在2分种内完成。保证所有限速器在调试过程中没有打滑现象。同时保证非连续捕捉型限速器在速度上限时，测试结果的稳定性。

驱动要求：能从正反两个方向匀加速驱动限速器，要求：加速度可以在0.01-0.4之间任意设置。通过程序对不同型号限速器的调试过程设定不同加速度区间。速度检测：必须在0.01s内至少检测出一次速度V，并连续不间断测速。检测精度应达到0.001m/s.调试者至少应能在调试过程中方便地看到动态的运转速度，并锁定被检测的限速器的电气动作速度和机械动作速度。

系统电脑能直接上网，便于网络共享和数据传输；其键盘使用触膜的键盘，以适合车间使用环境(防污、尘)。

在一台限速器调试结束(规定次数的合格运行)前的任何阶段，均可以恢复系统，使得该限速器的调试工作从第一次运行开始。应当设置加速(启动)、恒速、减速和停止按钮，这些按钮只对单次运行起控制作用，停止按钮被按下时，如果实际速度＞0.1m/s，此次运行作废(强制设定不合格)。

数据的输入输出：

数据的输入：可以在电脑上直接输入检测报告上所需的数据，但不包括检测报告上的检测数据。操作工不能在系统上修改任何的检测数据。

测试结果显示：在每一次运行后，系统均能自动判断是否合格，合格判定的根据是GB7588-2003，如不合格此次运行数据会在显示5秒种后自动删除，只有在判断为合格数据后，系统才能保留此次测试运行数据。只有在合格测试次数达到规定后，系统才能判定该限速器合格。每一次合格数据会有对应的柱行图直观显示出来。

测试结果的储存和打印：限速器测试合格后，系统应当自动得出最后的结果：限速器的电气动作速度和机械动作速度，该数据为所有要求的合格运行次数的平均值；最终结果数据限速器的电气动作速度和机械动作速度存进档案数据库，并询问是否要打印，授权调试人员可以按照需要随时重复打印测试结果。操作工仅能打印一次报告。测试报告使用中英文格式，测试结果数据库所含内容应不少于测试报告所涉及的内容。

对测试结果数据库，车间操作工原则上不能修改和删除相关记录，但可以查询；只有特殊授权的人员，方可进行常规数据库操作。

本发明的限速器自动测试装置包括：

1)由于快速装夹和固定限速器的测试装置工作台。

2)用于测试限速器的硬件系统。

3)控制和测试软件系统。

限速器测试装置的工作台设计满足如下：

1)不同种类的限速器能在同一装置上测试。

2)实现限速器在工作台上快速装夹和定位。

3)保证在限速器在完成定位后，传动橡胶带能正确地和限速器绳轮的接触正确。

4)传动橡胶带和限速器绳轮有足够的包角，确保在传动橡胶带和限速器绳轮之间在测试过程中没有打滑的情况。

限速器测试装置主要包括：

1个检测装置的工作台铝合金底座。

1个装夹限速器的移动平台，包括用于固定各种限速器的通用夹具。

1个带气缸的气动涨紧系统，用于保证各种限速器在测试过程中没有打滑现象。

1个电机橡胶带传动系统，用于为各种限速器加速。

1套电器传感器系统，包括：移动平台位置传感器，速度编码器，用于测定限速器机械动作的接近开关等。

限速器测试装置的硬件结构图如附图1；

采用欧姆龙的增量型旋转编码器E6B2-CWZ6C，用于测定限速器的转速。它附有逆接、负荷短路保护回路，改善了可靠性。旋转编码器简称旋变，它是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。当励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时，输出绕组的电压幅值与转子转角成正余弦函数关系，或保持某一比例关系，或在一定转角范围内与转角成线性关系。旋转编码器IP值高，能在比较恶劣的环境条件下工作。

PLC可编控制器是整个系统控制的核心。其功能主要有：

1)建立和工控PC通信，接受PC的指令，并反馈检测动态信息。

2)通过伺服控制器，控制伺服电机的加减速曲线和运行状态。

3)通过编码器采集、处理和存储被检测限速器的速度信息。

4)通过装在测试工作台上的限速器电气动作锁定开关和机械动作锁定开关，锁定被检测限速器的电气动作速度和机械动作速度。

电梯限速器测试台由pro-face触摸屏式工控机控制整个系统的运行及操作；由工控机通过以太网口和PC机通信下载或上传数据库；数据的记录和储存是在ACCESS2000数据库中。并通过以太网口，在局域网中对测试报告数据库备份。电梯限速器测试台的软件包括5个子功能模块：管理员模块；计量校准模块；日常操作模块；数据管理模块；打印模块。控制和测速软件系统如附图2。各模块的主要功能：

管理员模块：由于测试系统设计规定了普通操作工仅能进行常规的操作，不允许修改系统数据。当需增加新的型号限速器时，或现有的限速器的技术状态发生变化时，系统维护管理员可以通过该模块对各种型号的限速器所对应的参数库进行维护，包括参数的添加、删除、修改等。

该模块主要包括下列功能：

1)增加新的操作工，或修改现有的操作工的授权。

2)增加或减少系统数据库中的限速器种类。

3)限速器型号参数库的维护。

4)维护限速器测试依据的基础数据库。

5)维护或修改报告输出的内容和格式。

计量校准模块：为了方便、快速、正确地校正限速器测试装置，在标准检验周期内用标准速度测试仪器比对系统，修正测试系统的误差。

日常操作模块：操作工用于日常限速器的测试操作

数据管理模块：操作工将测试结果通过批处理上载到局域网的服务器中，储存测试结果数据。但操作无权限对测试数据进行任何的修改。

打印模块主要功能是：将测试结果打印，操作工签字后随限速器一起发货。

限速器测试装置主要操作流程；

该限速器测试装置包括3个主要的操作流程：

1)限速器测试装置测试开始准备流程，如附图3。

在开始测试准备工作过程中，关键的步骤是：操作工须检查限速器在测试工作台上装夹正确，并使工作台固定在正确的位置。当装有被测限速器的移动平台，被气缸顶到位时，用于检测移动平台位置的接近开关动作，系统确认限速器已完成检测前的准备。

并根据限速器的不同型号选择正确的速度编码器，并将其正确地和被测试的限速器固定。

2)限速器测试操作流程

当系统进入限速器检测运行，系统首先选择的限速器的型号，并输入限速器的主要参数。系统根据预先设定的加速度曲线，开始加速。当加速器过程中如限速器的运行速度超过系统中该限速器最大的动作速度，系统将自动减速停止检测，并自动复位。这种设计主要是针对用于检测速度很低的限速器时，防止有时限速器预调不合适时，可能产生的误动作。

如果正常，系统将按照预定的加速度曲线加速，并以a3加速度开始接近限速器的动作速度。并始终将以每10ms取样得到的最大速度，存放在D1寄存器中，直到系统检测到被检测限速器的电气开关动作，系统将此时在D1寄存器中的速度，认为是被测试限速器的电气动作速度。同时系统继续以a3加速度，继续加速并继续将以每10ms取样得到的最大速度，存放在D1寄存器中，直到系统检测到被测限速器的机械动作被触发。此时，系统将此时在D1寄存器中的速度，认为是被测试限速器的机械动作速度。从下面的流程图如附图4中，可以看出在这个检测流程和程序的设计过程中对于非连续捕捉型限速器设计原理中，“将棘齿和电气开关打板是装在一起的，并仅通过1根弹簧来调节2个动作速度，电气和机械动作速度。”的情况，进行了充分的考虑，并进行了解决。由于这种限速器，当安装初调时不当，经常会产生被检测限速器的机械动作非常接近电气动作速度，在检测时几乎同时动作，无法被检测系统捕捉并区分。因此在检测非连续捕捉型限速器时，在检测程序中增加了一个判断，来解决这个问题。

3)限速器检测装置计量校正操作流程

在计量操作流程中，主要是通过比对装置系统显示的恒定速度和标准速度计测量数据的差值，通过修改在系统中的修正系数，来使得系统检测得到的限速器的恒定速度值和标准速度计测量得到的值一致。

为了保证系统在检测不同种类的限速器过程中所得到的检测数据的正确性，在限速器计量校准程序设计时，设计了对不同种类限速器进行分别校准，以消除系统可能对不同限速器产生的不同误差。限速器检测装置计量校正操作流程如附图5。

Claims (6)

1.多功能电梯限速器自动检测装置是一个基于现代数字化控制技术的机电一体化的限速器自动测试装置。通过将伺服电机，伺服控制器，PLC控制器，工控电脑，高精度速度传感器有机地整合成一高精度、高智能化的自动检测装置。实现了对不同的电梯限速器测试全过程的自动化，实现了测试过程中对测试数据的动态跟踪、显示和测试数据的结果的智能化的自动判断。

2.本限速器自动检测装置满足如下目标：

第一：该限速器检测设备的检测结果必须符合GB7588-2003和EN81-1/1998标准的要求；

第二，必须能满足所有规格和种类的限速器。

第三，必须具有较高的智能化，网络化。

第四，必须高效率，能满足公司的产能要求。

GB7588-2003《电梯制造和安装安全规范》是根据欧洲标准委员会(CEN)的标准EN81-1/1998《电梯制造和安装安全规范》对老的国家标准进行了修订，经过修订GB7588-2003在技术内容上是和EN81-1/1998是等效的。因此在本发明中引用的标准是GB7588-2003《电梯制造和安装安全规范》。

国标GB7588-2003中9.9条对电梯限速器做了明确的规定。

9.9.1操纵电梯轿厢安全钳的限速器的动作应发生在速度至少等于额定速度的115％。但应小于下列各值：

a)对于除了不可脱落滚柱式以外的瞬时式安全钳为0.8m/s；

b)对于不可脱落滚柱式的瞬时式安全钳为1m/s；

c)对于额定速度小于或等于1m/s的渐进式安全钳为1.5m/s；

d)对于额定速度大于1m/s的渐进式安全钳为1.25v+0.25m/s；

注：对于额定速度大于1m/s的电梯，建议选用接近d)规定的动作速度值。

9.9.3对重(或平衡重)安全钳的限速器动作速度应大于9.9.1规定的轿厢 安全钳的限速器动作速度，但不得超过10％。

9.9.7响应时间

限速器动作前的响应时间应足够短，不允许在安全钳动作前达到危险的速度。同时，国标GB7588-2003在附录中规定了电梯限速器的测试方法。

本发明的使用范围：能覆盖本公司生产的从低速，中速到超高速电梯的各种型号所有限速器。包括单向和双向限速器。速度范围：0.4m/s≤v≤10m/s。

技术性能：

所有动力驱动部分和控制部分物理隔离，以确保系统的稳定性。工件的安装和撤除应当分别能在2分种内完成。保证所有限速器在调试过程中没有打滑现象。同时保证非连续捕捉型限速器在速度上限时，测试结果的稳定性。

驱动要求：能从正反两个方向匀加速驱动限速器，要求：加速度可以在0.01-0.4之间任意设置。通过程序对不同型号限速器的调试过程设定不同加速度区间。速度检测：必须在0.01s内至少检测出一次速度V，并连续不间断测速。检测精度应达到0.001m/s.调试者至少应能在调试过程中方便地看到动态的运转速度，并锁定被检测的限速器的电气动作速度和机械动作速度。

系统电脑能直接上网，便于网络共享和数据传输；其键盘使用触膜的键盘，以适合车间使用环境(防污、尘)。

在一台限速器调试结束(规定次数的合格运行)前的任何阶段，均可以恢复系统，使得该限速器的调试工作从第一次运行开始。应当设置加速(启动)、恒速、减速和停止按钮，这些按钮只对单次运行起控制作用，停止按钮被按下时，如果实际速度＞0.1m/s，此次运行作废(强制设定不合格)。

数据的输入输出：

数据的输入：可以在电脑上直接输入检测报告上所需的数据，但不包括检测报 告上的检测数据。操作工不能在系统上修改任何的检测数据。

测试结果显示：在每一次运行后，系统均能自动判断是否合格，合格判定的根据是GB7588-2003，如不合格此次运行数据会在显示5秒种后自动删除，只有在判断为合格数据后，系统才能保留此次测试运行数据。只有在合格测试次数达到规定后，系统才能判定该限速器合格。每一次合格数据会有对应的柱行图直观显示出来。

测试结果的储存和打印：限速器测试合格后，系统应当自动得出最后的结果：限速器的电气动作速度和机械动作速度，该数据为所有要求的合格运行次数的平均值；最终结果数据限速器的电气动作速度和机械动作速度存进档案数据库，并询问是否要打印，授权调试人员可以按照需要随时重复打印测试结果。操作工仅能打印一次报告。测试报告使用中英文格式，测试结果数据库所含内容应不少于测试报告所涉及的内容。

对测试结果数据库，车间操作工原则上不能修改和删除相关记录，但可以查询；只有特殊授权的人员，方可进行常规数据库操作。

3.限速器测试装置主要包括；

1个检测设备的工作台铝合金底座。

1个装夹限速器的移动平台，包括用于固定各种限速器的通用夹具。

1个带气缸的气动涨紧系统，用于保证各种限速器在测试过程中没有打滑现象。

1个电机橡胶带传动系统，用于为各种限速器加速。

1套电器传感器系统，包括：移动平台位置传感器，速度编码器，用于测定限速器机械动作的接近开关等。

4.限速器测试装置的硬件结构，采用欧姆龙的增量型旋转编码器E6B2-CWZ6C，用于测定限速器的转速。它附有逆接、负荷短路保护回路，改善了可靠性。旋转编码器简称旋变，它是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。当励磁绕 组以一定频率的交流电压励磁时，输出绕组的电压幅值与转子转角成正余弦函数关系，或保持某一比例关系，或在一定转角范围内与转角成线性关系。旋转编码器IP值高，能在比较恶劣的环境条件下工作。

5.电梯限速器测试台的软件包括5个子功能模块：管理员模块；计量校准模块；日常操作模块；数据管理模块；打印模块。

各模块的主要功能：

管理员模块：由于测试系统设计规定了普通操作工仅能进行常规的操作，不允许修改系统数据。当需增加新的型号限速器时，或现有的限速器的技术状态发生变化时，系统维护管理员可以通过该模块对各种型号的限速器所对应的参数库进行维护，包括参数的添加、删除、修改等。

该模块主要包括下列功能：

1)增加新的操作工，或修改现有的操作工的授权。

2)增加或减少系统数据库中的限速器种类。

3)限速器型号参数库的维护。

4)维护限速器测试依据的基础数据库。

5)维护或修改报告输出的内容和格式。

计量校准模块：为了方便、快速、正确地校正限速器测试装置，在标准检验周期内用标准速度测试仪器比对系统，修正测试系统的误差。

日常操作模块：操作工用于日常限速器的测试操作

数据管理模块：操作工将测试结果通过批处理上载到局域网的服务器中，储存测试结果数据。但操作无权限对测试数据进行任何的修改。

打印模块主要功能是：将测试结果打印，操作工签字后随限速器一起发货。

限速器测试装置主要操作流程。

6.限速器测试装置包括3个主要的操作流程：

1)限速器测试装置测试开始准备流程。

在开始测试准备工作过程中，关键的步骤是：操作工须检查限速器在测试工作台上装夹正确，并使工作台固定在正确的位置。当装有被测限速器的移动平台，被气缸顶到位时，用于检测移动平台位置的接近开关动作，系统确认限速器已完成检测前的准备。

并根据限速器的不同型号选择正确的速度编码器，并将其正确地和被测试的限速器固定。

2)限速器测试操作流程

当系统进入限速器检测运行，系统首先选择的限速器的型号，并输入限速器的主要参数。系统根据预先设定的加速度曲线，开始加速。当加速器过程中如限速器的运行速度超过系统中该限速器最大的动作速度，系统将自动减速停止检测，并自动复位。这种设计主要是针对用于检测速度很低的限速器时，防止有时限速器预调不合适时，可能产生的误动作。

如果正常，系统将按照预定的加速度曲线加速，并以a3加速度开始接近限速器的动作速度。并始终将以每10ms取样得到的最大速度，存放在D1寄存器中，直到系统检测到被检测限速器的电气开关动作，系统将此时在D1寄存器中的速度，认为是被测试限速器的电气动作速度。同时系统继续以a3加速度，继续加速并继续将以每10ms取样得到的最大速度，存放在D1寄存器中，直到系统检测到被测限速器的机械动作被触发。此时，系统将此时在D1寄存器中的速度，认为是被测试限速器的机械动作速度。从下面的流程中，可以看出在这个检测流程和程序的设计过程中对于非连续捕捉型限速器设计原理中， “将棘齿和电气开关打板是装在一起的，并仅通过1根弹簧来调节2个动作速度，电气和机械动作速度。”的情况，进行了充分的考虑，并进行了解决。由于这种限速器，当安装初调时不当，经常会产生被检测限速器的机械动作非常接近电气动作速度，在检测时几乎同时动作，无法被检测系统捕捉并区分。因此在检测非连续捕捉型限速器时，在检测程序中增加了一个判断，来解决这个问题。

3)限速器检测装置计量校正操作流程

在计量操作流程中，主要是通过比对装置系统显示的恒定速度和标准速度计测量数据的差值，通过修改在系统中的修正系数，来使得系统检测得到的限速器的恒定速度值和标准速度计测量得到的值一致。

为了保证系统在检测不同种类的限速器过程中所得到的检测数据的正确性，在限速器计量校准程序设计时，设计了对不同种类限速器进行分别校准，以消除系统可能对不同限速器产生的不同误差。