CN114014122A - 电梯安全控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电梯安全技术领域，提出了一种电梯安全控制系统，旨在解决当前电梯运行中安全回路接线复杂、维修不便，安全性能差等问题。该电梯安全控制系统包括：机房安全板、轿顶安全板、底坑安全板、三相逆变器和抱闸电源；其中，所述机房安全板，所述轿顶安全板和所述底坑安全板通过安全总线连接，所述机房安全板分别与所述三相逆变器、所述抱闸电源连接；所述机房安全板，根据接收到的机房安全开关信息，以及通过所述安全总线接收所述轿顶安全板、所述底坑安全板的安全信息，向所述三相逆变器和所述抱闸电源输出驱动信息以控制电梯的曳引电机和制动装置。本发明中电梯安全回路硬件结构简单、快速定位故障点，安全性能高。

Description

电梯安全控制系统

技术领域

本发明涉及电梯系统技术领域，特别涉及一种电梯安全控制系统。

背景技术

近年来，随着经济的快速增长电梯已经成为人们生活中的必备交通工具。在电梯运行时，由于安全开关或门锁等安全装置的故障导致电梯轿厢门的误动作，出现安全事故，通过电梯功能安全控制系统保证电梯运行的安全。目前，采用串联电气安全开关、安全继电器组成安全链的方式保证电梯的安全运行。在这种将所有安全电器开关串接的方式下，当安全链路中任一安全开关动作或故障，安全链路都会断开，此时运行和抱闸控制接触器失电闭合，从而禁止驱动器和制动器的运行。

但是由于电梯的安全开关分布于电梯的多个位置，因此，现有的将各个安全开关串接的方式会使得安全链路变长，接线复杂、连接线缆分布跨度大，成本高。当某一安全开关故障时，导致整个安全链路故障，同时在检修时，需要逐个排查才能确定故障点，维修强度大。

因此，需要一种具有安全保证、布线简单、便于检修的电梯安全控制系统。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决电梯安全回路中，因所有的安全开关串联连接，并且串接的各个安全开关分布于不同位置造成的接线复杂，维护检查、快速定位故障不便的问题，本申请提供了一种电梯安全控制系统。上述系统包括：机房安全板、三相逆变单元和抱闸电源；其中，上述机房安全板分别与上述三相逆变单元、上述抱闸电源连接；上述三相逆变单元控制三相逆变器向电梯曳引电机供电；上述抱闸电源控制制动装置的线圈的通断；上述机房安全板，根据接收到的电梯的安全开关的信息，判断电梯功能安全，根据判断结果生成电梯功能安全信息，并将上述功能安全信息输出到上述三相逆变单元和上述抱闸电源，以控制上述三相逆变器向电梯曳引电机供电，以及上述抱闸电源向制动装置的线圈供电。

进一步地，上述电梯安全控制系统还包括轿顶安全板，上述轿顶安全板采集电梯轿顶安全开关的信息，根据上述轿顶安全开关的信息以及预设的逻辑，判断电梯轿顶是否安全，将上述电梯轿顶是否安全的信息，确定为轿顶安全信息；上述机房安全板与上述轿顶安全板通过安全总线连接，上述机房安全板通过上述安全总线接收上述轿顶安全信息，其中，上述轿顶安全板为基于可编程电子技术的控制系统。

进一步地，上述电梯安全控制系统还包括底坑安全板，上述底坑安全板采集电梯底坑安全开关的信息，根据上述底坑安全开关的信息以及预设的逻辑，判断电梯底坑是否安全，将上述电梯底坑是否安全的信息，确定为底坑安全信息；上述机房安全板与上述底坑安全板通过安全总线连接，上述机房安全板通过上述安全总线接收上述底坑安全信息，其中，上述底坑安全板为基于可编程电子技术的控制系统。

进一步地，上述机房安全板接收上述轿顶和底坑的安全开关信息，包括各安全开关通过如下任一或组合方式向上述机房安全板传递：各上述轿顶安全开关串联连接，各上述轿顶安全开关的信息经串联电路向上述机房安全板传递；各上述底坑安全开关串联连接，各上述底坑安全开关的信息经串联电路向上述机房安全板传递；上述轿顶安全板采集各轿顶安全开关的信息，并通过上述安全总线向上述房安全板传递；上述底坑安全板采集各底坑安全开关的信息，并通过上述安全总线向上述房安全板传递。

进一步地，上述安全总线的物理层包括485方式、CAN总线方式和电力载波方式进行信息传输；上述安全总线的数据链路信息包括安全信号和非安全信号。

进一步地，上述机房安全板包括通过如下方式之一切断上述曳引电机电流：通过安全扭矩关断的方式驱动控制三相逆变器切断上述曳引电机电流，其中，安全扭矩关断的方式包括纯硬件的方式关断上述三相逆变器的驱动电路，软件和硬件结合的方式关断上述三相逆变器驱动电路；通过安全电路的方式驱动控制上述三相逆变器切断上述曳引电机电流；通过控制继电器、接触器的方式切断上述曳引电机电流。

进一步地，上述机房安全板包括通过如下方式之一切断上述制动装置线圈电流：通过安全制动控制的方式驱动上述抱闸电源，切断上述制动装置线圈电流，其中，安全制动控制的方式包括纯硬件的方式构成关断回路、软件和硬件结合的方式关断回路；通过安全电路的方式驱动控制抱闸电源，切断上述制动装置线圈电流；通过控制继电器、接触器的方式切断上述制动装置线圈电流。

进一步地，上述曳引电机的封星控制包括如下方式之一：通过电子封星电路方式实现曳引机的封星控制，上述电子封星电路方式包括纯硬件的方式构成封星回路，软件和硬件结合的方式封星回路；通过控制继电器、接触器的方式实现上述曳引电机封星控制。

进一步地，上述机房安全板包括总线接口、数据采集接口、安全控制单元；上述总线接口通过安全总线与上述轿顶安全板、上述底坑安全板进行数据交换，获取上述轿顶安全信息和上述底坑安全信息；上述数据采集接口通过并行方式采集机房安全开关的信息；上述安全控制单元包括控制器模块和输出驱动模块，上述控制器模块根据总线接口获取的上述轿顶安全信息、上述底坑安全信息，以及上述数据采集接口所采集的信息，进行安全判断，根据判断结果，生成机房安全信息；上述驱动模块接收上述机房安全信息，并在上述机房安全信息的控制下向上述三相逆变单元和上述抱闸电源输出上述功能安全信息。

进一步地，在以安全扭矩关断的方式驱动控制三相逆变器中，上述三相逆变单元包括上桥驱动模块和下桥驱动模块，上述上桥驱动模块连接到上述三相逆变器的上桥，驱动控制上述三相逆变器的上桥功率器件，上述下桥驱动模块连接到上述三相逆变器的下桥，驱动控制上述三相逆变器的下桥功率器件。

进一步地，上述上桥驱动模块由放大电路一和驱动光耦一组成；上述放大电路一的输入端与DSP控制器连接，接收上述DSP控制器输出的PWM信号，上述放大电路一的使能端与上述控制器模块连接，接收上述控制器模块输出的上述功能安全信息，上述放大电路一的输出端与上述驱动光耦一连接，输出驱动功率器件的信号。

进一步地，上述下桥驱动模块由数字隔离器、放大电路二和驱动光耦二组成；上述数字隔离器的输入端与DSP控制器连接，接收上述DSP控制器输出的PWM信号，上述数字隔离器的使能端与上述控制器模块连接，接收上述控制器模块输出的上述功能安全信息，上述数字隔离器的输出端与上述放大电路二连接，向上述放大电路二输出PWM信号；上述放大电路二的输入端还与上述DSP控制器连接，接收上述DSP控制器的封星信号，上述放大电路二的输出端与上述驱动光耦二连接，输出驱动功率器件的信号。

进一步地，在以上述安全自动控制的方式驱动控制抱闸装置的线圈中，上述抱闸电源包括制动输出单元和制动通断控制单元，上述制动输出单元的输入端与直流电源连接，上述制动输出单元的输出端与上述制动装置的线圈连接；上述制动通断控制单元的输出端与上述制动输出单元的输入端连接，控制上述制动输出单元的输出；上述制动通断控制单元的输入端与上述DSP控制器、上述控制器模块连接，接收上述DSP控制器、上述控制器模块所输出的信号，并根据所接收的信号确定输出端的通断。

进一步地，上述制动输出单元为直流变压器，上述直流变压器的原边为输入端，与上述直流电源的正负极连接；上述直流变压器的副边为输出端，与上述制动装置的线圈连接。

进一步地，上述制动通断控制单元包括安全放大器一、安全放大器二、光电隔离器和开关管；其中，上述安全放大器一和上述安全放大器二串联连接；上述安全放大器一的输入端通过电阻连接到上述DSP控制器，上述安全放大器一的使能端与上述控制器模块连接；上述安全放大器二的输出端连接到上述光电隔离器，上述安全放大器二的使能端与上述控制器模块连接；上述光电隔离器的输出端与上述开关管连接，控制开关管的输出。

进一步地，上述开关管为可控开关管，上述可控开关管与上述直流变压器的原边串联。

进一步地，上述可控开关管的控制端与上述光电隔离器的输出端连接。

进一步地，控制器模块包括冗余设置的主控单元一和主控单元二，上述主控单元一和上述主控单元二和之间通过SPI总线连接，并进行数据交换；上述主控单元一和上述主控单元二分别与上述信号采集单元连接，分别接收上述信号采集单元的的信息；上述主控单元一和上述主控单元二分别与安全总线连接，通过安全总线与上述轿顶安全板和上述底坑安全板进行信息交互。

进一步地，上述控制器模块还接收从上述三相逆变单元和上述抱闸电源反馈的上述功能安全信息，并根据所接收的上述功能安全信息进行安全判断。

本申请提供的电梯安全控制系统中机房安全板、轿顶安全板、底坑安全板分别通过并行接口采集对应的安全开关的信息。电梯的安全回路避免安全开关串联的方式取得信息，因此线路简单、维修方便、并且可以对安全开关单点检查，提高系统的安全性。可以将井道分布式安装开关包括强减开关、极限开关、限位开关等可设置于轿顶，通过轿顶安全板、安全总线送到机房安全板，减少井道分布式安装的难度、节省工时成本。

机房安全板中的，控制器模块输出的+5V_UP和+5V_DOWN，可以针对三项逆变器和制动器的驱动控制电路的使能端或进行使能控制，无需高压接触器、无需变压器，实现安全扭矩关断和安全制动，降低了成本，同时，采用电子开关器件，具有静音的特点。采用电子封星技术，实现无封星接触器、静音、成本低，同时，封星过载能力强。

因此，本申请具有接线简单、维修方便、安全性高、成本低的优点。

附图说明

图1是应用本申请的电梯安全控制系统的实施例的示例性结构示意图；

图2是本申请实施例中机房安全板的组成结构图；

图3是本申请实施例中三相逆变器安全输出模块的组成结构图；

图4是本申请实施例中抱闸电源安全模块的组成结构图；

图5是本申请实施例中制动输出单元的组成结构图；

图6是本申请实施例中制动通断控制单元的结构图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

参考图1，图1示出了可以应用本申请的电梯安全控制系统的实施例的示例性结构图。如图1所示，电梯安全控制系统包括：机房安全板1、抱闸电源4和三相逆单元5。上述机房安全板1分别与上述抱闸电源4、上述三相逆变器5连接。其中，上述三相逆变单元5控制三相逆变器向电梯曳引电机供电。上述抱闸电源4用于控制制动装置的线圈的通断。上述机房安全板1根据接收到的电梯的安全开关的信息，判断电梯功能安全。根据判断结果生成电梯功能安全信息，并将上述功能安全信息输出到上述三相逆变单元5和上述抱闸电源4，以控制上述三相逆变器向电梯曳引电机供电，以及上述抱闸电源4向制动装置的线圈供电。

电梯的安全开关用于采集电梯的各种安全信息，如，急停开关、检修开关等。上述电梯的安全开关一般装设于电梯的各个位置，如安装于电梯的轿厢顶、控制机房、井道和地坑的等多个位置。将上述在不同位置的安全开关就近接入到相应的单元中。根据安全开关接入的位置不同，各安全开关可以认为：机房安全开关为直接接入到机房的安全开关；轿顶安全开关为直接接入到轿厢的安全开关，底坑安全开关为直接接入到底坑的安全开关。

进一步地，本实施例中，所述电梯安全控制系统还包括轿顶安全板2，上述轿顶安全板2采集电梯轿顶安全开关的信息，根据上述轿顶安全开关的信息以及预设的逻辑，判断电梯轿顶是否安全，将上述电梯轿顶是否安全的信息，确定为轿顶安全信息；上述机房安全板与上述轿顶安全板通过安全总线连接，上述机房安全板通过上述安全总线接收上述轿顶安全信息，其中，上述轿顶安全板为基于可编程电子技术(PESSRAL)的控制系统。

上述轿顶安全板2包括信号采集单元，采集电梯轿顶的安全开关的信息。在本实施例中，上述信号采集单元可以为双通道、并行信号接口，用于采集安全钳开关、轿顶急停开关、轿厢门锁开关、平层开关、门区开关和极限开关等电气安全开关的信息。上述轿顶安全板2包括冗余设置的轿顶主控单元一和轿顶主控单元二，上述轿顶主控单元一和上述轿顶主控单元二和之间通过SPI总线连接，并进行数据交换；上述轿顶主控单元一和上述轿顶主控单元二分别与上述信号采集单元连接，分别接收上述信号采集单元的的信息；上述轿顶主控单元一和上述轿顶主控单元二分别与安全总线连接，通过安全总线与上述机房安全板1和上述底坑安全板3进行信息交互。上述轿顶安全板通过上述安全总线传输信息，可以是将通过信号采集单元所采集的信息直接传输，也可以是对所采集的信息经过上述轿顶主控单元一和上述轿顶主控单元运算后传输。

在实际应用中，上述轿顶安全板2还与轿顶控制板连接，通过总线方式连接。上述轿顶控制板根据上述轿顶安全板2所获取的轿顶安全开关的信息，或者上述轿顶主控单元一和上述轿顶主控单元二发送的与轿顶安全相关的信息，确定轿顶设备的运行，如门机设备的运行。与轿顶安全相关的信息可以是，上述轿顶主控单元一和上述轿顶主控单元二对通过信号采集单元所获得各轿顶安全开关的信息按照预设逻辑运算后得到的信息。

在本实施例中，上述电梯安全控制系统还包括底坑安全板3，上述底坑安全板3采集电梯底坑安全开关的信息，根据上述底坑安全开关的信息以及预设的逻辑，判断电梯底坑是否安全，将上述电梯底坑是否安全的信息，确定为底坑安全信息；上述机房安全板与上述底坑安全板通过安全总线连接，上述机房安全板通过上述安全总线接收上述底坑安全信息，其中，上述底坑安全板为基于可编程电子技术的控制系统。

上述底坑安全板3包括信号采集单元，采集电梯底坑的安全开关的信息。上述底坑安全板3中的信号采集单元可以是双通道、并行信号接口，并行采集底坑急停、张紧轮、对重缓冲器、轿厢缓冲器等电气安全开关的信息。也可以在上述安全开关串联连接后，直接进行数据采集。

上述底坑安全板3包括冗余设置的底坑主控单元一和底坑主控单元二，上述底坑主控单元一和上述底坑主控单元二和之间通过SPI总线连接，并进行数据交换；上述底坑主控单元一和上述底坑主控单元二分别与上述信号采集单元连接，分别接收上述信号采集单元的的信息；上述底坑主控单元一和上述底坑主控单元二分别与安全总线连接，通过安全总线与上述轿顶安全板2和上述机房安全板1进行信息交互。上述底坑安全板通过上述安全总线传输信息，可以是将通过信号采集单元所采集的信息直接传输，也可以是对所采集的信息经过上述底坑主控单元一和上述底坑主控单元运算后传输。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述机房安全板1接收上述轿顶和底坑的安全开关信息，包括各安全开关通过如下任一或组合方式向上述机房安全板传递：各上述轿顶安全开关串联连接，各上述轿顶安全开关的信息经串联电路向上述机房安全板传递；各上述底坑安全开关串联连接，各上述底坑安全开关的信息经串联电路向上述机房安全板传递；上述轿顶安全板2采集各轿顶安全开关的信息，并通过上述安全总线向上述房安全板1传递；上述底坑安全板2采集各底坑安全开关的信息，并通过上述安全总线向上述房安全板1传递。在实际的应用中，通过轿顶安全板2和地坑安全板3分别采集各轿顶安全开关和地坑安全开关的信息，通过安全总线的通讯方式将上述轿顶和底坑的安全开关信息传输到上述机房安全板。

由于采用多个安全板采集安全信息，可以将原本一些安装于井道的安全开关安装在轿顶，将该处安全开关的信息接入到上述轿顶安全板2。对于一些没有安装在轿顶的安全开关，根据其在井道的位置按照就近原则，将靠近机房位置的安全开关接入到机房安全板，该处的安全开关的信息输入到机房安全板；将靠近底坑位置的安全开关接入到底坑安全板，该处的安全开关的信息输入到底坑安全板。

本实施例中，上述安全总线的物理层包括485方式、CAN总线方式和电力载波方式进行信息传输；安全总线的数据链路信息包括安全信号和非安全信号。这里，安全总线中的安全信号为影响电梯安全的信号，如，安全回路中各安全开关的信号；安全总线中的非安全信号为电梯运行时的信号，如，用于电梯的控制、监视、状态显示等类型的信号。

本实施例中，对于因安全需求，如，急停开关动作，需要通过切断曳引电机的电流的方式制停电梯。上述机房安全板包括通过如下方式之一切断上述曳引电机电流：

可以通过安全扭矩关断的方式驱动控制三相逆变器切断上述曳引电机电流，其中，安全扭矩关断的方式包括纯硬件的方式关断上述三相逆变器的驱动电路，软件和硬件结合的方式关断上述三相逆变器驱动电路。还可以通过安全电路的方式驱动控制上述三相逆变器切断所述曳引电机电流。还可以通过控制继电器、接触器的方式切断上述曳引电机电流。

在电梯的安全开关动作，还需要通过切断制动装置的电流的方式防止电梯蹲底或冲顶。上述机房安全板包括通过如下方式之一切断上述制动装置线圈的电流：

通过安全制动控制的方式驱动所述抱闸电源，切断上述制动装置线圈电流，其中，安全制动控制的方式包括纯硬件的方式构成关断回路、软件和硬件结合的方式关断回路。通过安全电路的方式驱动控制抱闸电源，切断上述制动装置线圈电流。通过控制继电器、接触器的方式切断上述制动装置线圈电流。

在电梯的控制中，当轿厢空载或轻载时，电梯的对重较重，曳引机的接触器处于释放状态时抱闸装置松开，电梯以自由落体向下运动，电梯以较快速度向上运行，防止电梯在停车时的溜车等意外发生，使用封星控制以保证电梯的安全。

对上述曳引电机的封星控制包括可以通过如下任一方式实现：通过电子封星电路方式实现曳引机的封星控制，上述电子封星电路方式包括纯硬件的方式构成封星回路，软件和硬件结合的方式封星回路。通过控制继电器、接触器的方式实现上述曳引电机封星控制。

参考图2，图2示出了本实施例中机房安全板1的组成结构图，如图2所示，上述机房安全板包括总线接口11、数据采集接口12、安全控制单元13。上述总线接口11通过安全总线与上述轿顶安全板2、上述底坑安全板3进行数据交换。上述数据采集接口12通过并行方式采集机房安全开关的信息。上述安全控制单元13包括控制器模块和输出驱动模块，上述控制器模块根据总线接口获取的上述轿顶安全信息、上述底坑安全信息，以及上述数据采集接口所采集的信息，进行安全判断，根据判断结果，生成机房安全信息；上述驱动模块接收上述机房安全信息，并在上述机房安全信息的控制下向上述三相逆变单元和上述抱闸电源输出上述功能安全信息。

上述机房安全板1中的信号采集单元为双通道、并行信号接口，采集门锁开关、限速器开关、控制柜急停开关、盘车手轮急停开关等电气安全开关的信息。

上述安全控制单元13根据上述轿顶安全板2、上述底坑安全板3以及上述数据采集接口12采集机房安全开关的信息进行逻辑判断，确定电梯可以安全运行或者是停止电梯运行的决策，输出控制电梯曳引电机、抱闸电源等安全装置的信息。

上述控制器模块可以是冗余设置的机房主控单元一(UP1)和机房主控单元二(UP2)，上述UP1和上述UP2之间通过SPI总线连接，并进行数据交换；上述UP1上述UP2分别与上述信号采集单元连接，分别接收上述信号采集单元的的信息；上述UP1上述UP2分别与安全总线连接，通过安全总线与上述轿顶安全板2和上述底坑安全板3进行信息交互。

上述机房安全板1，根据接收到的机房安全开关信息，以及通过上述安全总线接收上述轿顶安全板2、上述底坑安全板3的安全信息，向上述三相逆变器5和上述抱闸电源4输出驱动信息。上述UP1上述UP2生成的机房安全信息，经上述驱动模块驱动放大后控制上述三相逆变单元和上述抱闸电源，从而实现对曳引电机和制动装置的控制。

上述机房安全板1通过总线连接的方式与机房控制板进行通信。上述机房控制板根据机房安全板1的安全信息、外部的呼梯信息、或上位机的指示信息等，按照设定的电梯运行逻辑，对电梯的运行进行控制和决策。在此，上述机房安全板1与机房控制板进行通信的总线为非安全总线，传输非安全信息，如电梯的状态信息、呼梯信息、楼层信息等。

具体地，上述机房安全板1中，控制器模块冗余设置、信息采集单元为双通道设置，上述UP1和上述UP2分别独立的从上述总线接口11和上述数据采集接口12中获取信息，进行独立的逻辑判断；上述UP1和上述UP2之间通过SPI总线进行通信。在上述UP1和上述UP2任一单元的决策中，如果出现电梯的不安全的信息，上述UP1和上述UP2输出制停电梯的信息。

上述抱闸电源与电梯的制动装置连接，通过上述抱闸电源控制制动装置线圈的接通或断开；上述三相逆变单元与上述三相逆变器连接，通过上述三相逆变单元控制三相逆变器中功率器件的曳引电机的运行。

在本实施例中，上述抱闸电源与电梯的制动器连接，当上述抱闸电源接通时，上述电梯的曳引电机正常运行，当上述抱闸电源断开时，电梯的抱闸装置抱闸，制停电梯。上述三相逆变器为驱动电机运行的功率器件，通过控制端的PWM信号，控制功率器件的导通或断开，从而控制电机的运行。在上述UP1和上述UP2判断出上述电梯安全的情况下，上述三相逆变器安全模块输出安全信号，允许控制功率器件通断的PWM信号施加到上述三相逆变器，在上述UP1和上述UP2判断出上述电梯不安全的情况下，上述三相逆变器安全模块输出禁止运行的信号，禁止控制功率器件通断的PWM信号施加到上述三相逆变器，制停电机。

参考图3，图3示出了本实施例中三相逆变单元的组成结构图。如图3所示，三相逆变单元以安全扭矩关断的方式驱动控制三相逆变器，上述三相逆变单元包括上桥驱动模块和下桥驱动模块。上桥驱动模块连接到上述三相逆变器的上桥，驱动控制上述三相逆变器的上桥功率器件；上述下桥驱动模块连接到；上述三相逆变器的下桥，驱动控制上述三相逆变器的下桥功率器件。

本实施例中，上述上桥驱动模块由放大电路一和驱动光耦一组成；上述放大电路一的输入端与DSP控制器连接，接收上述DSP控制器输出的PWM信号，上述放大电路一的使能端与上述控制器模块连接，接收上述控制器模块输出的功能安全信号，上述放大电路一的输出端与上述驱动光耦一连接，输出驱动功率器件的信号。

在具体地实现方案中，上述放大电路一选用SN74LV244芯片，其输入端通过电阻连接到DSP控制器，输出连接到上述驱动光耦一的输入端，实现对DSP控制器输出PWM信号进行放大。此处，上述SN74LV244芯片的使能端由上述机房主控单元一(UP1)和上述机房主控单元二(UP2)输出的安全信号所控制。其中，上述机房主控单元一(UP1)和上述机房主控单元二(UP2)输出的安全信号为+5V_UP和+5V_DOWN，一但+5V_UP掉电，则SN74LV244封锁PWM输出，切断三相逆变器中的IGBT，停止力矩输出。其中，上述DSP控制器的PWM信号通过4.7kMELF电阻隔离，防止+5V电源串到+5V_UP电源中。

在本实施例中，上述下桥驱动模块由数字隔离器、放大电路二和驱动光耦二组成；上述数字隔离器的输入端与DSP控制器连接，接收上述DSP控制器输出的PWM信号，上述数字隔离器的使能端与上述控制器模块连接，接收上述控制器模块输出的功能安全信号，上述数字管理器的输出端与上述放大电路二连接，向上述放大电路二输出PWM信号；上述放大电路二的输入端还与上述DSP控制器连接，接收上述DSP控制器的封星信号，上述放大电路二的输出端与上述驱动光耦二连接，输出驱动功率器件的信号。

上述控制器模块输出的信号，即，上述UP1和上述UP2输出的+5V_UP和+5V_DOWN电源信号，接入到上述数字隔离器的使能端，控制上述数字隔离器的工作。在上述+5V_DOWN有效时，上述DSP控制器输出的PWM信号通过上述数字隔离器的隔离后输出到上述放大电路二的输入端，经上述放大电路二放大后控制驱动光耦二。上述+5V_DOWN给上述数字隔离器供电，一但上述+5V_DOWN掉电，则上述数字隔离器封锁上述PWM控制器的PWM信号输出，切断上述三相逆变器的IGBT，上述三相逆变器停止力矩输出。上述放大电路二为74AHC08芯片，上述74AHC08芯片有两个输入端，分别为：经过上述数字隔离器的隔离后的DSP控制器输出的PWM信号，以及由DSP控制器输出的电子封星信号。PWM信号用于控制上述三相逆变器的力矩输出，上述电子封星信号用于控制上述三相逆变器的下桥的IGBT短接，防止电梯在停车时的溜车等意外发生。

上述驱动光耦一和上述驱动光耦二为光电隔离器件，由发光二极管和两个三极管组成，发光二极管在输入端，两个三极管构成的驱动电路为输出端，通过控制发光二极管的发光，控制驱动电路中三极管的接通或断开。在上述PWM信号和使能端信号有效时，发光二极管发光，驱动电路为接通，向与其连接到三相逆变器的上桥或下桥的IGBT输入PWM控制信号，控制上述三相逆变器的运行。

参考图4，图4示出了本实施例中抱闸电源安全模块的组成结构图。如图4所示，以安全自动控制的方式驱动控制抱闸装置的线圈中，上述抱闸电源安全模块包括制动输出单元和制动通断控制单元。上述制动输出单元的输入端与直流电源连接，上述制动输出单元的输出端与抱闸制动器的线圈连接。上述制动通断控制单元的输出端与上述制动输出单元的输入端连接，控制上述制动输出单元的输出；上述制动通断控制单元的输入端与上述DSP控制器、上述控制器模块连接，接收上述DSP控制器、上述控制器模块所输出的信号，并根据所接收的信号确定输出端的通断。

上述控制器模块所输出的信号，即，上述UP1和上述UP2输出的+5V_UP和+5V_DOWN电源信号。上述制动输出单元与抱闸制动器的线圈连接，控制抱闸制动器的电源的接通与断开，从而控制电梯的制动装置。上述制动通断控制单元向上述制动输出单元输出PWM信号。

参考图5，图5示出了本实施例中制动输出单元的组成结构图。如图5所示，上述制动输出单元为直流变压器，上述直流变压器的原边为输入端，与上述直流电源的正负极连接；上述直流变压器的副边为输出端，与上述抱闸制动器的线圈连接。具体为，上述直流变压器的原边包括电感线圈L1、电阻R1、电容C1和二极管D1以及开关器件S1。电阻R1和电容C1并联连接后与二极管D1串联形成回路一，回路一与电感线圈L1并联形成回路二，回路二与开关器件S1形成上述直流变压器的原边。回路二的一端与直流电源的正极(P极)连接，上述开关器件S1的一端与直流电源的负极(N极)连接。其中，电感线圈L1进行能量传递，电阻R1和电容C1并联连接后与二极管D1串联的回路二与电感线圈L1实现续流，上述开关器件S1控制接入直流电源。

上述直流变压器的副边包括电感线圈L2、电容C2和二极管D2。电感线圈L2与二极管D2串联后与电容C2并联，电感线圈L2用于能量传递，二极管D2保证电源的极性，电容C2稳定输出电压。上述电容C2的两端连接制动线圈。

上述制动输出单元采用隔离的单端反激拓扑，在原边开关器件S1中如果没有脉冲驱动，则变压器无法向副边传递能量，因此无论开关器件S1短路失效还是开路失效，均不会向变压器副边传递能量。在具体地实现方式中，原边的P、N为直流输入，电压可以为310V，副边为直流输出，为制动器线圈供电，可以为100-200V。

参考图6，图6为本实施例中制动通断控制单元的结构图，如图6所示，上述制动通断控制单元包括安全放大器一、安全放大器二、光电隔离器和开关管；其中，上述安全放大器一和上述安全放大器二串联连接；上述安全放大器一的输入端通过电阻连接到上述DSP控制器，上述安全放大器一的使能端与上述控制器模块连接；上述安全放大器二的输出端连接到上述光电隔离器，上述安全放大器二的使能端与上述控制器模块连接；上述光电隔离器的输出端与上述开关管连接，控制开关管的输出。上述安全放大器一和安全放大器二为两个74AHCT1G17芯片，上述控制器模块输出的+5V_UP和+5V_DOWN分别连接到上述74AHCT1G17芯片的使能端上，控制上述74AHCT1G17芯片的工作。当上述+5V_UP或+5V_DOWN任一电源切断，都可以通过74AHCT1G17封锁PWM，达到切断抱闸电源的目的，并且，上述+5V_UP或+5V_DOWN两路安全回路是独立的。

上述开关管为可控开关管，上述可控开关管与上述直流变压器的原边串联。上述可控开关管的控制端与上述光电隔离器的输出端连接。

本实施例中，上述控制器模块还接收从上述三相逆变单元和上述抱闸电源反馈的功能安全信息，并根据所接收的功能安全信息进行安全判断。具体地，当上述控制器模块没有接收到功能安全信息的反馈时，对电梯的安全进行重新的决策判断。

与现有技术相比，本申请的电梯安全控制系统具有如下技术效果：

机房安全板、轿顶安全板和底坑安全板之间通过总线通信的方式实现对安全链路的连接；减少随行电缆、井道电缆的数量、简化安装。

三相逆变器安全模块中，控制器模块输出的+5V_UP和+5V_DOWN控制放大电路的使能端，无需运行接触器，对三项逆变器的IGBT进行。无需高压接触器、无需变压器，实现安全扭矩关断，降低了成本，同时，采用电子开关器件，具有静音的特点。

抱闸电源安全模块中，控制器模块输出的+5V_UP和+5V_DOWN控制74AHCT1G17芯片的使能端，使得抱闸回路无需高压接触器、无需变压器，具有静音、成本低的特点，电梯的制动装置更加安全、简单。

采用电子封星技术，实现无封星接触器、静音、成本低，同时，封星过载能力强。

机房安全板、轿顶安全板和底坑安全板中的数据采集接口采用并行双通道采集数据，可以单点检测每个安全开关是否失效，提高系统的安全性。

井道分布式安装开关包括强减开关、极限开关、限位开关等可设置于轿顶，通过轿顶安全板、安全总线送到机房安全板，减少井道分布式安装的难度、节省工时成本。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种电梯安全控制系统，其特征在于，所述电梯安全控制系统包括：机房安全板、三相逆变单元和抱闸电源；其中，所述机房安全板分别与所述三相逆变单元、所述抱闸电源连接；

所述三相逆变单元控制三相逆变器向电梯曳引电机供电；

所述抱闸电源控制制动装置的线圈的通断；

所述机房安全板，根据接收到的电梯的安全开关的信息，判断电梯功能安全，根据判断结果生成电梯功能安全信息，并将所述功能安全信息输出到所述三相逆变单元和所述抱闸电源，以控制所述三相逆变器向电梯曳引电机供电，以及所述抱闸电源向制动装置的线圈供电。

2.根据权利要求1所述的电梯安全控制系统，其特征在于，所述电梯安全控制系统还包括轿顶安全板，所述轿顶安全板采集电梯轿顶安全开关的信息，根据所述轿顶安全开关的信息以及预设的逻辑，判断电梯轿顶是否安全，将所述电梯轿顶是否安全的信息，确定为轿顶安全信息；所述机房安全板与所述轿顶安全板通过安全总线连接，所述机房安全板通过所述安全总线接收所述轿顶安全信息，其中，所述轿顶安全开关为接入所述轿顶安全板的安全开关。

3.根据权利要求2所述的电梯安全控制系统，其特征在于，所述电梯安全控制系统还包括底坑安全板，所述底坑安全板采集电梯底坑安全开关的信息，根据所述底坑安全开关的信息以及预设的逻辑，判断电梯底坑是否安全，将所述电梯底坑是否安全的信息，确定为底坑安全信息；所述机房安全板与所述底坑安全板通过安全总线连接，所述机房安全板通过所述安全总线接收所述底坑安全信息，其中，所述底坑安全开关为接入所述底坑安全板的安全开关。

4.根据权利要求3所述的电梯安全控制系统，其特征在于，所述机房安全板接收所述轿顶和底坑的安全开关信息，包括各安全开关通过如下任一或组合方式向所述机房安全板传递：

各所述轿顶安全开关串联连接，各所述轿顶安全开关的信息经串联电路向所述机房安全板传递；

各所述底坑安全开关串联连接，各所述底坑安全开关的信息经串联电路向所述机房安全板传递；

所述轿顶安全板采集各轿顶安全开关的信息，并通过所述安全总线向所述房安全板传递；

所述底坑安全板采集各底坑安全开关的信息，并通过所述安全总线向所述房安全板传递。

5.根据权利要求4所述的电梯安全控制系统，其特征在于，所述安全总线的物理层包括485方式、CAN总线方式和电力载波方式进行信息传输；所述安全总线的数据链路信息包括安全信号和非安全信号。

6.根据权利要求5所述的电梯安全控制系统，其特征在于，所述机房安全板包括通过如下方式之一切断所述曳引电机电流：

通过安全扭矩关断的方式驱动控制三相逆变器切断所述曳引电机电流，其中，安全扭矩关断的方式包括纯硬件的方式关断所述三相逆变器的驱动电路，软件和硬件结合的方式关断所述三相逆变器驱动电路；

通过安全电路的方式驱动控制所述三相逆变器切断所述曳引电机电流；

通过控制继电器、接触器的方式切断所述曳引电机电流。

7.根据权利要求6所述的电梯安全控制系统，其特征在于，所述机房安全板包括通过如下方式之一切断所述制动装置线圈电流：

通过安全制动控制的方式驱动所述抱闸电源，切断所述制动装置线圈电流，其中，安全制动控制的方式包括纯硬件的方式构成关断回路、软件和硬件结合的方式关断回路；

通过安全电路的方式驱动控制抱闸电源，切断所述制动装置线圈电流；

通过控制继电器、接触器的方式切断所述制动装置线圈电流。

8.根据权利要求7所述的电梯安全控制系统，其特征在于，所述曳引电机的封星控制包括如下方式之一：

通过电子封星电路方式实现曳引机的封星控制，所述电子封星电路方式包括纯硬件的方式构成封星回路，软件和硬件结合的方式封星回路；

通过控制继电器、接触器的方式实现所述曳引电机封星控制。

9.根据权利要求3所述的电梯安全控制系统，其特征在于，所述机房安全板包括总线接口、数据采集接口、安全控制单元；所述总线接口通过安全总线与所述轿顶安全板、所述底坑安全板进行数据交换，获取所述轿顶安全信息和所述底坑安全信息；所述数据采集接口通过并行方式采集机房安全开关的信息；所述安全控制单元包括控制器模块和输出驱动模块，所述控制器模块根据总线接口获取的所述轿顶安全信息、所述底坑安全信息，以及所述数据采集接口所采集的信息，进行安全判断，根据判断结果，生成机房安全信息；所述驱动模块接收所述机房安全信息，并在所述机房安全信息的控制下向所述三相逆变单元和所述抱闸电源输出所述功能安全信息。

10.根据权利要求9所述的电梯安全控制系统，其特征在于，所述三相逆变单元包括上桥驱动模块和下桥驱动模块，所述上桥驱动模块连接到所述三相逆变器的上桥，驱动控制所述三相逆变器的上桥功率器件，所述下桥驱动模块连接到所述三相逆变器的下桥，驱动控制所述三相逆变器的下桥功率器件。

11.根据权利要求10所述的电梯安全控制系统，其特征在于，所述上桥驱动模块由放大电路一和驱动光耦一组成；所述放大电路一的输入端与DSP控制器连接，接收所述DSP控制器输出的PWM信号，所述放大电路一的使能端与所述控制器模块连接，接收所述控制器模块输出的所述功能安全信息，所述放大电路一的输出端与所述驱动光耦一连接，输出驱动功率器件的信号。

12.根据权利要求11所述的电梯安全控制系统，其特征在于，所述下桥驱动模块由数字隔离器、放大电路二和驱动光耦二组成；所述数字隔离器的输入端与DSP控制器连接，接收所述DSP控制器输出的PWM信号，所述数字隔离器的使能端与所述控制器模块连接，接收所述控制器模块输出的所述功能安全信息，所述数字隔离器的输出端与所述放大电路二连接，向所述放大电路二输出PWM信号；所述放大电路二的输入端还与所述DSP控制器连接，接收所述DSP控制器的封星信号，所述放大电路二的输出端与所述驱动光耦二连接，输出驱动功率器件的信号。

13.根据权利要求12所述的电梯安全控制系统，其特征在于，在以所述安全自动控制的方式驱动控制抱闸装置的线圈中，所述抱闸电源包括制动输出单元和制动通断控制单元，所述制动输出单元的输入端与直流电源连接，所述制动输出单元的输出端与所述制动装置的线圈连接；所述制动通断控制单元的输出端与所述制动输出单元的输入端连接，控制所述制动输出单元的输出；所述制动通断控制单元的输入端与所述DSP控制器、所述控制器模块连接，接收所述DSP控制器、所述控制器模块所输出的信号，并根据所接收的信号确定输出端的通断。

14.根据权利要求13所述的电梯安全控制系统，其特征在于，所述制动输出单元为直流变压器，所述直流变压器的原边为输入端，与所述直流电源的正负极连接；所述直流变压器的副边为输出端，与所述制动装置的线圈连接。

15.根据权利要求14所述的电梯安全控制系统，其特征在于，所述制动通断控制单元包括安全放大器一、安全放大器二、光电隔离器和开关管；其中，所述安全放大器一和所述安全放大器二串联连接；所述安全放大器一的输入端通过电阻连接到所述DSP控制器，所述安全放大器一的使能端与所述控制器模块连接；所述安全放大器二的输出端连接到所述光电隔离器，所述安全放大器二的使能端与所述控制器模块连接；所述光电隔离器的输出端与所述开关管连接，控制开关管的输出。

16.根据权利要求15所述的电梯安全控制系统，其特征在于，所述开关管为可控开关管，所述可控开关管与所述直流变压器的原边串联。

17.根据权利要求16所述的电梯安全控制系统，其特征在于，所述可控开关管的控制端与所述光电隔离器的输出端连接。

18.根据权利要求17所述的电梯安全控制系统，其特征在于，控制器模块包括冗余设置的主控单元一和主控单元二，所述主控单元一和所述主控单元二和之间通过SPI总线连接，并进行数据交换；所述主控单元一和所述主控单元二分别与所述信号采集单元连接，分别接收所述信号采集单元的的信息；所述主控单元一和所述主控单元二分别与安全总线连接，通过安全总线与所述轿顶安全板和所述底坑安全板进行信息交互。

19.根据权利要求18所述的电梯安全控制系统，其特征在于，所述控制器模块还接收从所述三相逆变单元和所述抱闸电源反馈的所述功能安全信息，并根据所接收的所述功能安全信息进行安全判断。

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