CN116601100A - 用于电梯的安全方案 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于包括电梯驱动系统(160)的电梯系统(1000)的电梯安全系统(200)，该电梯驱动系统包括:电梯曳引机(165)、电梯制动器组合件(180)；制动控制器(185)；马达驱动器(175)和安全功能(177)，电梯安全系统(200)包括:至少一个传感器(195)和安全控制器(210),安全控制器(210)配置成:获得(410)关于电梯制动器组合件(180)的控制状态的数据，获得(420)传感器数据，并且响应于检测(430)控制状态对应于制动状态和检测电梯制动器组合件(180)的操作不对应于制动操作而生成(440)安全信号以提供VVVF电压信号。本发明还涉及一种方法、一种电梯系统(1000)和一种计算机程序。

Description

用于电梯的安全方案

技术领域

本发明总体上涉及电梯的技术领域。更具体地说，本发明涉及用于电梯的安全方案。

背景技术

电梯具有机电曳引机制动器作为安全装置，以向电梯轿厢的曳引机的牵引绳轮或旋转轴施加制动力。通常有两个甚至四个独立的制动器串联工作。根据电梯安全规范，这些制动器的尺寸应确定为在运行异常的情况下停止并保持电梯轿厢静止。例如，这种运行异常可以是电梯轿厢的过载情况、电梯轿厢在层站内的不期望的运动或者上升的电梯轿厢的超速情况。

机电曳引机制动器的制动力可能由于各种原因而受到损害。例如，在进行电梯维护时的错误，例如在制动调节过程中的不当行为，或者如果外来物质，例如油或油脂进入制动表面。不充分的制动力也可能由电梯质量的误差引起，从而在电梯曳引机的牵引绳轮上引起过大的不平衡扭矩。行为不端的进一步原因也可能存在。

不充分的制动力可能导致不期望的运动，即，尽管曳引机制动器接合，电梯轿厢的不期望的漂移。这种不期望的运动对于正常电梯运行期间的电梯用户以及在正常运行期间之外在电梯井中工作的维护人员来说可能是危险的。

因此，需要引入补充的安全措施来确保电梯的安全运行。

专利申请EP 2848568 A1公开了一种在已经尝试应用曳引机制动器之后，使用电梯驱动装置来停止电梯轿厢的解决方案。

发明内容

为了提供对各种发明实施例的一些方面的基本理解，下面给出了简化的概述。该概述不是本发明的广泛综述。它既不旨在标识本发明的关键或重要元素，也不旨在描绘本发明的范围。以下概述仅仅以简化的形式呈现了本发明的一些概念，作为对本发明的示例性实施例的更详细描述的序言。

本发明的目的是提出一种用于电梯系统的安全操作的电梯安全系统、方法、计算机程序和电梯系统。

本发明的目的通过由相应的独立权利要求限定的电梯安全系统、方法、计算机程序和电梯系统来实现。

根据第一方面，提供了一种用于电梯系统的电梯安全系统，该电梯系统包括电梯驱动系统，该电梯驱动系统包括:

电梯曳引机，包括电动马达；

电梯制动器组合件，包括至少一个电梯制动器；

制动控制器，配置为将电梯制动器组合件的控制状态设置为制动状态或打开状态之一；

马达驱动器，配置为向电梯曳引机的电动马达的绕组提供可变振幅、可变频率电压VVVF信号；

安全功能，包括用于安全信号的输入，所述安全功能配置为基于所述安全信号的状态选择性地阻止或启用VVVF电压信号的供应；

该电梯安全系统包括:

至少一个传感器，配置为产生指示电梯制动器组合件的操作的数据；和

安全控制器，配置为:

获得指示电梯制动器组合件的控制状态的数据，

从至少一个传感器获得数据，和

响应于以下情况，生成安全信号以启用VVVF电压信号的供应:

检测电梯制动器组合件的控制状态对应于制动状态，和

基于从所述至少一个传感器获得的数据，检测电梯制动器组合件的操作不对应于制动操作。

例如，至少一个传感器可以配置成生成指示电梯运动的数据，作为指示电梯制动器组合件的操作的数据，并且所述安全控制器可以配置成响应于检测到电梯的不允许运动，检测到电梯制动器组合件的操作不对应于制动操作，即偏离制动操作。

至少一个传感器可以配置成产生指示电梯制动器组合件的每个电枢的运动或位置的数据，作为指示电梯制动器组合件的操作的数据，并且安全控制器可以配置成基于指示每个电枢的位置或运动的数据来检测电梯制动器组合件的操作不对应于制动操作。

安全控制器还可以配置成响应于安全信号的产生，使马达驱动器产生用于限制或制动电梯轿厢运动的扭矩。

此外，安全控制器可以配置成产生用于接合电梯制动器组合件的安全制动控制SBC信号。

至少一个传感器可以适于产生指示至少以下之一的运动的数据:电梯曳引机；电梯的转向滑轮。

此外，安全控制器可以包括用于安全信号的安全输出。安全控制器的安全输出可通信地连接到马达驱动器的安全功能的输入，安全输出可用于防止或允许一个或多个控制脉冲传送到以下至少一个:马达驱动器的高端功率开关装置的控制极；马达驱动器的低端功率开关装置。马达驱动器的功率开关装置可以是下列之一:IGBT晶体管、MOSFET晶体管、碳化硅SiC晶体管；氮化镓GalN晶体管。

在一些示例中，安全控制器可以集成到马达驱动器中。

安全控制器可以配置成通过检测以下至少一个来检测不允许的运动:电梯轿厢在层站区处在门打开的情况下移动；电梯轿厢的速度超过预定极限；电梯的减速度或加速度偏离容许极限；在电梯运行期间，在电梯安全链中打开安全触点。

此外，安全控制器可以配置成在电梯轿厢到达井道末端时使电梯安全关闭。

根据第二方面，提供了一种用于电梯系统的安全操作的方法，该电梯系统包括电梯驱动系统，该电梯驱动系统包括:

电梯曳引机，包括电动马达；

电梯制动器组合件，包括至少一个电梯制动器；

制动控制器，配置为将电梯制动器组合件的控制状态设置为制动状态和打开状态之一；

马达驱动器，配置为向电梯曳引机的电动马达的绕组提供可变振幅、可变频率电压VVVF信号；

安全功能，包括用于安全信号的输入，所述安全功能配置为基于所述安全信号的状态选择性地阻止或启用VVVF电压信号的供应；

由电梯安全系统的安全控制器执行的该方法包括:

获得指示电梯制动器组合件的控制状态的数据，

从所述至少一个传感器获得数据，以及

响应于以下情况，生成安全信号以启用VVVF电压信号的供应:

检测电梯制动器组合件的控制状态对应于制动状态，和

基于从所述至少一个传感器获得的数据，检测电梯制动器组合件的操作不对应于制动操作。

该方法可以包括:

由所述至少一个传感器生成指示电梯运动的数据，作为指示电梯制动器组合件的操作的数据，以及

响应于检测到电梯的不允许运动，由安全控制器检测电梯制动器组合件的操作不对应于制动操作。

此外，该方法可以包括:

由所述至少一个传感器生成指示所述至少一个电梯制动器组合件的每个电枢的运动或位置的数据，作为指示所述电梯制动器组合件的操作的数据，以及

由所述安全控制器基于指示每个电枢的位置或运动的数据来检测所述电梯制动器组合件的操作不对应于所述制动操作。

安全控制器还可以响应于安全信号的产生，使马达驱动器产生用于限制或制动电梯轿厢运动的扭矩。

此外，通过安全控制器，产生安全控制SBC信号以用于接合电梯制动器组合件。

由至少一个传感器产生指示至少以下之一的运动的数据:电梯曳引机；电梯的转向滑轮。

此外，安全控制器的安全输出可以用于防止或允许一个或多个控制脉冲传送到以下至少一个:马达驱动器的高端功率开关装置的控制极；马达驱动器的低端功率开关装置。

安全控制器可以通过检测以下至少一个来检测不允许运动:电梯轿厢在层站区处在门打开的情况下移动；电梯轿厢的速度超过预定极限；电梯的减速度或加速度偏离容许极限；在电梯运行期间，在电梯安全链中打开安全触点。

此外，在电梯轿厢到达井道末端时，安全控制器可以导致电梯的安全关闭。

根据第三方面，提供了一种计算机程序，该计算机程序包括计算机可读程序代码，该计算机可读程序代码配置为当该计算机可读程序代码在一个或多个计算设备上运行时，使得执行根据如上所述的第二方面的方法。

根据第四方面，提供了一种电梯系统，该电梯系统包括:

电梯轿厢，

电梯曳引机，包括电动马达；

包含至少一个电梯制动器的电梯制动器组合件；

制动控制器，配置为将电梯制动器组合件的控制状态设置为制动状态和打开状态之一；

马达驱动器，配置为向电梯曳引机的电动马达的绕组提供可变振幅、可变频率电压VVVF信号；

安全功能，包括用于安全信号的输入，所述安全功能配置为基于所述安全信号的状态选择性地阻止或启用VVVF电压信号的供应；

根据如上所述的第一方面的电梯安全系统。

例如，马达驱动器可以包括继电器或接触器，其配置用于选择性地将马达驱动器与其主电源连接或隔离。

更进一步，电梯制动器组合件可以包含至少两个电梯制动器。

表述“许多”在本文中指从1开始的任何正整数，例如1、2或3。

表述“多个”在本文中指从2开始的任何正整数，例如到2、3或4。

当结合附图阅读时，从下面对具体的示例性和非限制性实施例的描述中，将最好地理解本发明的关于结构和操作方法的各种示例性和非限制性实施例，以及其附加目的和优点。

动词“包括”和“包含”在本文中用作公开的限制，既不排除也不要求存在未引用的特征。除非另有明确说明，从属权利要求中所述的特征可以相互自由组合。此外，应该理解的是，贯穿本文的“一个”或“一个”的使用，即单数形式，并不排除复数。

附图说明

在附图中，本发明的实施例以示例的方式而非限制的方式示出。

图1示意性地示出了根据示例的电梯系统。

图2示意性地示出了根据示例的电梯安全系统。

图3A-3C示意性地示出了根据各种示例的实施方式。

图4示意性地示出了根据示例的方法。

图5示意性地示出了根据示例的设备。

具体实施方式

在下面给出的描述中提供的具体示例不应被解释为限制所附权利要求的范围和/或适用性。除非另有明确说明，否则在下面给出的描述中提供的例子列表和例子组不是穷举的。

图1示意性地示出了根据示例实施例的电梯系统1000。如图1中公开的电梯系统1000可以包括电梯轿厢110，其布置成在电梯井道120中例如沿着安装在电梯井道中的导轨移动或可移动。电梯轿厢110的移动可以通过与牵引绳轮150或类似物上方的配重140相关联的提升绳索或带130来实现。牵引绳轮150属于电梯驱动系统160，并且与电梯制动器组合件180一起属于其中的电梯曳引机165，电梯制动器组合件180包括一个或多个电梯制动器以及其他实体。在图1中，电梯制动器是一种电梯曳引机制动器，但是本发明也适用于其他类型的电梯制动器，例如电梯轿厢制动器或绳索制动器。众所周知，电梯曳引机制动器配置成接合抵靠电梯曳引机165中的实体，而电梯轿厢制动器配置成接合抵靠导轨，并且绳索制动器配置成接合抵靠或抓紧电梯绳索130。因此，尽管本发明主要针对包括曳引机制动器的电梯系统1000进行描述，但它并不仅限于这种电梯制动器组合件180。从概念上讲，可以认为电梯曳引机165包括电动马达170、牵引绳轮150和电梯制动器组合件180。电梯曳引机165可以是无齿轮的，或者它可以设有齿轮。电动马达170可以由马达驱动器175控制，例如由属于电梯驱动系统160的变频器控制。通过向电动马达170的绕组提供由马达驱动器175产生的可变振幅、可变频率电压(VVVF),来执行用马达驱动器175对电动马达170的控制，其中通过改变信号的振幅和频率，可以实现期望的控制操作。因此，电梯曳引机165配置成操作牵引绳轮150，用于以已知方式移动电梯轿厢110。牵引滑轮140可以通过机械连接件168直接或间接地通过齿轮连接到马达170的轴上。牵引滑轮也可以与电动马达170集成，使得电动马达的转子，例如永磁马达的转子，与牵引滑轮140形成在相同的旋转部件中。电梯系统1000还可以包括机房或者无机房，例如在电梯井道120中具有马达170。

电梯系统1000可以优选地包括多个层站10或层站楼层，以及例如层站楼层门和/或开口，在这些门和/或开口之间，电梯轿厢110布置成在正常电梯操作期间是可移动的，例如在所述层站10之间移动人员和/或货物。

此外，电梯系统1000和电梯驱动系统160的电梯曳引机165可以包括电梯制动器组合件180，该电梯制动器组合件180包括至少一个，例如两个到四个，或者甚至更多的电梯制动器，该电梯制动器配置为当期望这种操作时防止电梯轿厢110在电梯井道120中的移动。制动器组合件180的电梯制动器(例如，曳引机制动器的类型)可以布置成接合抵靠牵引滑轮150，或者抵靠电梯曳引机165的任何其他旋转部分，例如在制动期间接合抵靠电动马达170的旋转轴。因此，曳引机制动器165具有制动器电枢，其移动到制动位置以降低电梯轿厢的速度或者保持电梯轿厢在电梯井道中静止。当不需要制动时，制动器电枢移动到释放位置。电梯制动器组合件180可以由制动控制器185控制，制动控制器185配置成操作电梯制动器组合件180。制动控制器185还可以与电梯1000的其他元件连接和/或集成，例如电梯控制器190。制动控制器185可以包括控制逻辑以及用于操作制动器组合件180的致动器(未示出),或者至少与这种致动器连接。制动控制器185可以配置为将电梯制动器组合件180的控制状态设置为制动状态或打开状态，如在即将到来的描述中更详细描述的。

电梯控制器190还可以与其他实体通信连接，例如与电梯呼叫装置、电梯曳引机165和马达驱动器175通信连接，以使得在电梯曳引机165内产生可应用的控制信号，从而使得电梯轿厢110在井道120中移动。此外，电梯控制器190也可以通信连接到制动控制器185，用于在必要时引起制动操作。术语“制动操作”指的是这样一种情况，其中制动器处于工作状态，使得当被操作时，根据可用的电梯安全规范，它们提供足够的制动力来停止并保持电梯轿厢静止。此外，电梯系统1000可以包括其他控制器以及其他部件，例如用于获得电梯系统中各种事件的测量数据的传感器。这些传感器在图1中用附图标记195表示。例如，电梯轿厢110可以设置有多个传感器195，用于提供指示电梯轿厢110运动的测量数据。此外，传感器195也可以设置在电梯曳引机165中，或者电梯曳引机165可以包括诸如马达编码器之类的实体，从这些实体可以获得指示相应实体的运动的数据，其中马达编码器可以被认为是这样的传感器195。此外，一个或多个传感器195可以配置成生成指示曳引机制动器的操作的数据。例如，传感器195可以位于曳引机制动器中，使得它们可以提供指示制动器电枢的位置或运动的数据。在至少一个电梯制动器的其他类型的情况下，传感器195可以分别被定位以生成指示电梯制动器组合件180的操作的数据。一些传感器195可以布置在电梯井道120中，并且这种传感器195可以例如提供数据，从该数据可以推导出电梯轿厢110在电梯井道内的位置。自然地，电梯系统1000可以包括除了到目前为止所讨论的和/或图1所示的装置和设备之外的其他装置和设备。例如，传感器195可以布置在电梯轿厢的转向滑轮或电梯曳引机的转向滑轮中。

更进一步地，安全功能177被实现到电梯驱动系统160，并且具体地实现到马达驱动器175，该安全功能177包括用于可从电梯安全系统接收的安全信号的输入。安全功能177配置成至少选择性地控制，即阻止或允许向电梯曳引机的绕组供应可变幅度、可变频率电压(VVVF)信号。供应VVVF电压信号的决定可以基于输入到安全功能177的安全信号的状态。安全功能177可以用硬件解决方案或软件解决方案或它们的任意组合来实现。例如，硬件解决方案可以基于专用电路板或专用逻辑电路。

一般而言，本发明涉及一种电梯安全系统200，配置成监控电梯系统1000的操作，并且响应于检测到电梯系统1000的误操作而产生措施。电梯安全系统的操作可以例如涉及电梯轿厢110在电梯制动器组合件180的电梯制动器接合的情况下保持在层站区，或者行进到层站，或者任何其他目的地，并且通过控制电梯曳引机165被指示停在那里，并且在某一点电梯制动器组合件180的电梯制动器被指示接合抵靠电梯的对应部分，例如牵引滑轮150或驱动系统160的任何其他旋转实体或对应于电梯制动器类型的任何其他实体，并且假设电梯制动器组合件180的电梯制动器能够暂时保持电梯轿厢110静止。该操作也可以涉及这样的情况，其中电梯安全系统在检测到危险情况时命令电梯轿厢110紧急停止，例如超速情况或者电梯的减速度或加速度不在允许的限度内，或者在电梯运行期间电梯安全链中的安全触点断开。在本文中，如果制动器组合件180的电梯制动器不可操作或不完全可操作，则可能发生危险情况。例如，当对应于制动状态的制动控制信号已经发出，但是电梯制动器组合件180的实际操作不对应于制动状态时。这可能例如导致不允许的运动，例如电梯轿厢在层站区内在门打开的情况下运动，即使制动器被激活，或者在紧急停止情况下电梯轿厢的减速度太低。因此，电梯制动器的操作可以被监控，例如通过测量电梯的运动或制动器电枢相对于相应制动器控制信号的运动或位置。鉴于此，电梯安全系统可以被实现用于电梯系统1000，该电梯系统1000包括电梯驱动系统160，该电梯驱动系统160具有用于在其行进路径中移动电梯轿厢的至少一个电梯曳引机165和构成电梯制动组合180的许多电梯制动器。也如所述，电梯制动组合体180的电梯制动器配置为与实体接合，如果电梯制动组合体180正常运行，例如当电梯轿厢110被指示停止在例如层站10时，通过该实体可以限制电梯的运动。这种实体或对应部分可以是例如牵引绳轮、电动马达170的轴或如前面描述中所述的任何其他适用的实体。在图2中示意性地示出了电梯安全系统的例子，其中电梯安全系统200包括安全控制器210和至少一个传感器195，传感器195设置成测量电梯系统的运行，这将在下面的描述中更详细地描述。安全控制器210和至少一个传感器195利用无线通信技术或经由有线连接(例如通过数据总线)彼此通信连接。此外，电梯安全系统200通过安全功能177的输入通信连接到电梯驱动系统的安全功能177，以基于由安全控制器210产生的安全信号的状态选择性地控制VVVF电压信号的供应。

根据示例，至少一个传感器195可以是适于提供指示电梯制动器组合件180的操作的数据的任何装置或系统。该至少一个传感器195可以与电梯系统1000的任何实体相关联，从该实体可以获得指示电梯制动器组合件180的操作的数据。数据可以直接或间接地指示操作，其中后者可以指数据以预定义的方式被处理。这种实体可以例如是电梯驱动系统160和其中的部件，诸如电梯曳引机165中的实体，但是也可以是电梯轿厢110、配重140或者甚至是电梯绳索130。根据有利的实施例，被监控的数据从马达编码器获得，该马达编码器将轴或轮轴的角位置或运动转换成可由安全控制器210获得的模拟或数字输出信号。因此，马达编码器作为传感器195操作，用于提供指示电梯运动的数据，该数据可用于评估电梯制动器组合件180的操作。将马达编码器用作传感器195的优点在于，可从马达编码器获得的输出数据是电梯运动的可靠指示，特别是电梯曳引机165的牵引绳轮150的运动。替代地或附加地，电梯的运动可以通过用适用的传感器195监测电梯轿厢110或配重140或转向滑轮的运动来确定。传感器195可以布置在电梯轿厢110或配重140上，或者甚至布置在两者上。例如，传感器195可以提供绝对或增量位置数据、指示相应实体的速度的数据、或指示相应实体的加速度的数据。例如，提供指示相应实体的速度的数据的传感器195可以例如是速度计，而提供指示相应实体的加速度的数据的传感器195可以例如是加速度计。此外，数据可以从安装在电梯井道120中的传感器195获得。电梯井道195可以设置有多个这样的传感器195，例如安装在层站上，从而可以检测电梯轿厢110的运动。该检测可以例如基于传感器和安装在例如电梯轿厢110的面向安装在层站的传感器195的外表面上的对应物之间的磁、光或电磁相互作用。传感器可以是设置成观察电梯运动的摄像机，特别是电梯曳引机165的旋转部分的运动。在一些其他实施例中，电梯井道120中的传感器195可以是基于雷达的解决方案，用于检测电梯的运动，例如电梯轿厢110或配重140。这种基于雷达的解决方案可以基于例如声学或电磁测量信号。更进一步，传感器195可以安装在转向滑轮(图1中未示出)上，其中可以用适用的传感器195监测和检测其可能的旋转。如果没有经历电梯绳索的滑动，转向滑轮的旋转直接跟随牵引绳轮150的任何旋转。此外，在本发明的至少一些实施例中，可从作为传感器195和/或门区域传感器195的电梯轿厢110编码器获得的任何数据可用作指示电梯运动的数据。此外，气压计可以用于通过检测由于运动引起的压力变化来测量运动。以上提供的示例主要适于提供指示电梯运动的数据，基于该数据可以确定电梯制动器180的操作方面。这种传感器可以是例如安装在电梯轿厢、绳索滑轮或电梯曳引机上的编码器。也可以例如通过测量在电梯曳引马达的绕组中感应的电动势(emf)来测量运动。具有例如安装在电梯制动器组合件180上的传感器，以便测量曳引机制动器的电枢的运动或位置，可以获得用于评估电梯制动器组合件180的操作的相应数据。这种传感器可以是例如制动开关或感应接近传感器。

电梯安全系统200的安全控制器210可以是配置为仅服务于电梯安全系统200的专用设备。可选地，安全控制器210的操作可以集成到电梯系统1000的另一个实体，例如另一个控制器，类似于电梯控制器190。在一些实施方式中，其操作也可替代地集成到马达驱动器175中。例如，类似的安全软件可以在马达驱动器175的DSP(数字信号处理)单元中运行，该DSP处理单元还负责控制马达驱动器175的功率开关装置。此外，安全控制器210的操作也可以在作为分布式计算环境的多个设备之间共享，其中这些设备可以本地驻留在电梯系统正在运行的空间，或者远程驻留或者这两个位置。独立于安全控制器210的实现，安全系统200，尤其是安全控制器210，可以包括安全输出，用于将安全信号传递到其他实体，例如安全功能177的输入。

为了完整起见，还值得一提的是，通过用马达驱动器175控制开关装置，可以在制动电梯轿厢运动的同时增加电动马达170的功率损耗。更详细地，这可以通过控制开关装置来控制电动马达170以弱磁模式运行以增加功率损耗来实现。这样，由带有电梯曳引马达的电梯轿厢的制动引起的再生能量可以在电梯曳引马达的绕组中消耗成热量。

图3A、3B和3C示意性地说明了实施本发明的例子。在非限制性示例中，电梯的制动被布置成使得电梯制动器组合件180可以用于控制电动马达170的旋转，例如通过指示它们接合电动马达170的轴，但是如已经提到的，在图3A-3C中用170指代的实体是可以建立制动操作的任何其他已知实体，例如曳引机的牵引绳轮。电梯制动器组合件180的制动器可以由制动控制器185控制，制动控制器185例如可以是专用于根据来自电梯系统1000的其他实体的控制(例如通过马达驱动器175)来控制电梯制动器组合件180的操作的控制电路。安全系统200还可以独立于马达驱动控制命令来控制电梯制动器。电动马达170的操作可以由马达驱动器175控制，马达驱动器175包括所谓的马达桥电路310，马达桥电路310用于调制电动马达170的控制信号，以便根据马达驱动器175的安全功能177的输入产生期望的VVVF电压信号。此外，根据图3A-3C的例子可以包括属于安全系统200的一个或多个传感器195。如上所述，传感器195可以与任何实体相关联，并且传感器195可以例如是马达编码器(在图中用字符“E”表示)或者例如位于制动组件中。来自马达编码器的数据可以被传送到马达驱动器175，并且从那里例如传送到安全系统200，如下所述。

在根据图3A的例子中，安全控制器210布置成实现电梯系统1000的安全操作。安全控制器210可以例如用一个或多个微处理器、逻辑电路和/或继电器逻辑来实现。安全控制器210配置为从包括许多安全触点的安全链320接收输入，其中安全链320的状态可以从安全继电器获得。如已经提到的，安全系统200和安全控制器210可以包括安全输出330，以向电梯系统1000的其他实体提供控制，例如通过控制马达桥310的操作向马达驱动器175的安全功能177提供控制。

现在，在安全链320通过断开其中的安全继电器来指示电梯系统1000的某个实体中的故障的情况下，参考图3A的实现来描述本发明的至少一些方面。这由安全系统200的安全控制器210检测到，并且它导致从马达桥310和制动控制器185移除电压，这又在正常情况下将导致从电动马达170移除能量并且接合电梯制动器组合件180。然而，根据本发明，安全控制器210可以配置成确定电梯制动器组合件180的控制状态，例如通过导出制动控制器185的状态，例如通过识别制动控制器185是否指示电梯制动器组合件180的制动器被接合，即电梯制动器组合件180的控制状态对应于制动状态。此外，安全控制器210可以从至少一个传感器195获得数据，以检测电梯制动组合物180的操作是否不对应于，即偏离制动操作。该检测可以例如基于检测到电梯执行不允许的运动，例如即使电梯制动器组合件180的控制状态指示其被接合也继续移动。响应于这种检测，安全控制器210可以配置成通过控制由旁路开关340跟随的开关来激活安全输出330，这又向安全输出提供电压，从而激活马达驱动器175的马达桥310。结果，可以再次控制电动马达170，并且指示电动马达桥产生这样的VVVF电压信号，该信号导致用电动马达170控制电梯轿厢110的运动，这可以对应于限制或制动该运动，并且以这种方式支持电梯制动器组合件180。

根据实施方式，为用马达桥调制VVVF电压信号而提供的能量可以从市电和/或由旋转电动马达170再生的能量中获得，或者从被称为初级源的任何其他源中获得。如果安全系统200阻止从市电电流提供能量，则后者尤其有利。一般而言，马达驱动器175可以例如包括继电器或接触器，其配置用于选择性地将马达驱动器175与其主电源连接或隔离。该特征的技术效果是，当与主电源隔离时，防止电动马达170产生可能对电梯乘客有危险的加速扭矩。

在根据图3B的另一个实施方式中，根据本发明实施方式的安全操作是通过将两个独立可控的安全输出设置到安全控制器210来实现的，这两个安全输出在图3B中用330和350表示。现在，当安全链指示电梯系统1000中的故障，但是安全输出330、350被断开，这移除了来自马达桥310和来自制动控制器185的电压，具有与在图3A的例子的上下文中描述的相同的效果。响应于此，安全控制器210可以再次开始确定电梯制动器180是否发生故障，例如，即使电梯制动器组合件180的制动器被指示接合，电梯或电梯轿厢110的运动是否继续，即，电梯制动器组合件180的控制状态对应于制动状态。响应于这种检测，安全控制器210可以控制安全输出330连接，即通过闭合安全输出330的继电器触点在其中输出电压，这又重新激活马达桥310，并且可以通过可应用的调制来控制马达170以执行运动的限制。

可以使用与图3A的例子中描述的相同的调制能量源。

图3C示出了本发明实现的又一个例子。在那里，安全控制器210或其功能被集成到马达驱动器175和/或制动控制器185。该实施本身可以对应于如图3B所示的实施，并且在物理意义上，该功能可以在马达驱动器175和/或制动控制器185之间共享。例如，安全功能可以在DSP处理器的软件中实现，DSP处理器配置为生成用于马达桥310的功率开关装置的VVVF控制脉冲。

为了清楚起见，值得一提的是，如在上述示例中所示的通信连接到马达驱动器175的安全功能177的输入的安全控制器210的安全输出330可以被应用于阻止或允许一个或多个控制脉冲传送到以下至少一个:马达驱动器175的高端功率开关装置的控制极；马达驱动器175的低端功率开关装置。根据IEC61508安全规范，该操作通常被称为安全扭矩关闭(STO)安全功能。高端开关装置指的是例如连接到马达桥310的一个相脚的正DC链路母线的功率晶体管，低端开关装置指的是连接到负DC链路母线的晶体管。这里，功率开关装置可以对应于如前面描述中所述的马达桥310。例如，功率开关装置可以是以下一种类型:IGBT晶体管、MOSFET晶体管、碳化硅SiC晶体管；氮化镓GalN晶体管。

接下来，下面参照图4描述本发明的一些方面，图4示意性地示出了由配置为作为电梯安全系统200的安全控制器210运行的设备实现的方法。从前面的描述中可以得出，电梯制动器组合件180的至少一个制动器由制动控制器185通过将电梯制动器组合件180的控制状态设置为制动状态或打开状态来控制，并且至少利用与预定实体相关联的至少一个传感器195来监控电梯的运行。现在，根据该方法，安全控制器210配置成获得410指示电梯制动器组合件180的控制状态的数据。电梯制动器组合件180的控制状态是指制动器组合件的至少一个电梯制动器180中的每一个被指示接合，或者电梯制动器组合件180的至少一个电梯制动器中的至少一个被指示不接合(即，它被释放)，这些控制状态在本文中分别被称为制动状态(当接合时)和打开状态(当不接合时)。由安全控制器210执行的数据410的获取可以包括生成对电梯制动控制器185的询问，或者如果电梯制动器组合件180的多个电梯制动器由专用制动控制器185控制，则生成对多个电梯制动控制器185的询问，专用制动控制器185配置为控制相应的制动器，并且制动控制器185可以通过提供电梯制动器组合件180的一个或多个制动器的当前控制状态的指示符来响应该询问。替代地或附加地，可以通过为安全控制器210提供对电梯制动器组合件180的控制信号的访问来获得电梯制动器组合件180的控制状态，例如通过例如用电流传感器测量电梯制动器组合件180的每个制动器的制动器线圈电流，其中线圈电流的中断可以被解释为对应于相应电梯制动器的接合。因此，控制信号可以例如直接或间接地表示电梯制动组合合180中电梯制动器的电磁体的磁化状态。自然地，电梯制动器组合件180的制动器可以配备有适用的制动传感器，例如制动开关，安全控制器210从该制动传感器直接或间接地获得测量数据，用于确定控制状态。为了清楚起见，在曳引机包括电梯制动组合合180的独立控制的多个电梯制动器的情况下，根据本发明确定每个独立电梯制动器的控制状态。通过应用用于获得410指示电梯制动器180的控制状态的数据的任何方法，安全控制器210可以在电梯制动器组合件180的每个制动器的制动状态和打开状态之间执行检测。例如，如果电梯制动器组合件180(意味着电梯制动器组合件中的所有电梯制动器)被控制为处于制动状态或不处于制动状态。替代地或附加地，电梯制动器组合件180的控制状态可以通过从制动器控制逻辑读取控制状态来获得。

除了获得410指示电梯制动器组合件180的控制状态的数据之外，安全控制器210配置成从至少一个传感器195获得420数据。从至少一个传感器195获得的数据使得它直接或间接地指示电梯制动器180的操作。该数据应该指示或者可以从该数据中导出电梯制动器180组合件是否以预定的制动力提供制动操作，即制动。预定义的制动力可以依赖于电梯并遵循为电梯设置的规范。

指示电梯制动组合件180的控制状态的数据的获取410和来自至少一个传感器195的数据的获取420可以有利地被布置成同时和/或连续发生，以在该方法的步骤430中实现可靠的检测。在步骤430中，可以执行基于多条数据的检测。首先，检测电梯制动器组合件180的控制状态是否对应于制动状态。第二，基于从至少一个传感器195获得的数据，检测电梯制动器组合件180的操作是否不对应于具有足够制动力的制动操作，即偏离制动操作。如果这两种情况同时发生，或者在预定的时间窗口内发生，则可以判定电梯制动器组合件180未能正常工作，或者如预期的那样，并且响应于此，可以生成安全信号440以使得能够向电动马达170提供VVVF电压信号，因为电梯的状态可能对电梯系统的用户造成风险，例如在乘客可能进入和离开电梯轿厢110的层站，但是由于某种原因，电梯制动器组合件180没有保持电梯静止。由于安全信号的产生440使得能够向电梯曳引机165的电动马达170的绕组供应可变振幅、可变频率电压VVVF信号，使得电梯曳引机165产生用于支持电梯制动组合件180的操作或不操作的扭矩。这可以例如允许限制或制动电梯的运动。为了完整起见，VVVF电压信号可以被传送到电梯曳引机165中的马达驱动器175的马达桥310，以使电动马达170对牵引滑轮150或任何其他可应用的实体产生扭矩，从而制动电梯的运动。换句话说，安全控制器210可以向马达驱动器175产生安全信号，例如具有其自己的控制器，用于限定和产生对电动马达170的期望控制。为了限定对电动马达170的最佳控制以限制电梯的运动，马达驱动器175可以从安全控制器210接收指示必要制动扭矩的数据。例如，该数据可以定义与电梯的运动相关的一个或多个参数，即被监控的实体或电梯系统的一部分。该参数可以例如表示相应实体的速度，或者任何相应的参数，基于该参数，控制器可以限定马达170制动运动所需的扭矩，并且使得例如相应的实体停止运动，或者至少将运动限制在限定的容差或极限内，例如关于速度和/或加速度，如果选择这种方法的话。这种可允许的速度可以是例如0.3m/s。为了理解与本发明相关的所描述的方面，可以提及的是，例如在装载电梯轿厢110的过程中，具有例如重负载的电梯轿厢110从层站向下的漂移可以是应用本发明通过利用电梯曳引机产生克服重力的制动扭矩来限制运动的情况的示例。更进一步地，用于限制电梯运动的扭矩的产生还可以涵盖导致电梯轿厢110返回到期望位置(例如，返回到层站10)的扭矩的产生，这可以对应于电梯轿厢110的重新调平操作。

此外，进一步的安全措施可以与本发明的应用相关联。即，根据一些示例性实施例，电梯安全系统200的安全控制器210可以配置成响应于所产生的扭矩，向电梯系统的用户(例如电梯轿厢110的乘客)产生指示，以请求用户离开电梯轿厢110。这可能发生在适合于提供视觉或听觉或任何其他可应用的指示的输出装置上。当检测到电梯轿厢110停留在层站的门区域时，可以触发指示的产生。响应于乘客已经离开电梯轿厢110，电梯系统1000可以被设置为维护模式，并且其使用被阻止。这可以包括但不限于将空的电梯轿厢转移到安全位置，该安全位置可以例如对应于最顶层门区域上方的空间，使得没有接近电梯轿厢110的入口。此外，还可以布置成安全控制器210配置成在电梯轿厢110到达井道120末端时导致电梯的安全关闭。

安全控制器210也可以配置成控制电梯制动器组合件180的SBC(安全制动控制)功能。这意味着可以基于电梯安全控制器210的操作状态来允许或中断电梯制动器组合件180的制动线圈的供电。可以基于电梯安全链的状态来确定安全控制器的操作状态。安全链可以配置成使得在运行异常的情况下，例如基于根据本发明的方法检测到电梯轿厢110的不期望的运动或者检测到安全触点的断开，对制动线圈的供电将被中断。根据本发明，安全控制器210可以配置成独立于安全信号的状态，生成用于接合电梯制动器组合件180的SBC信号。

上面讨论的安全链相关问题也已经在图3A-3C的上下文中讨论过。

在上面的描述中，提到了布置成执行该方法的实体是安全控制器210。图5示意性地示出了可配置成担当安全控制器210角色的设备的例子。为了清楚起见，值得一提的是，图5的框图描绘了可以用来实现该设备的功能的实体的一些部件。该设备包括处理器510和存储器520。存储器520可以存储数据，如所描述的数据片段，还可以存储以所描述的方式引起安全操作的计算机程序代码525。该设备还可以包括通信接口，例如无线通信接口或用于有线通信的通信接口，或者两者。因此，通信接口可以包括一个或多个调制解调器、天线以及任何其他硬件和软件，用于例如在处理器510的控制下实现通信的执行。此外，I/O(输入/输出)部件可以与处理器510和计算机程序代码525的一部分一起设置，以提供用户界面，用于接收来自用户(例如来自技术人员)的输入，和/或在必要时向设备的用户提供输出。特别地，用户I/O部件可以包括用户输入器件，例如一个或多个按键或按钮、键盘、触摸屏或触摸板等。用户I/O部件可以包括输出器件，例如扬声器、显示器或触摸屏。该设备的部件可以通过数据总线彼此通信连接，该数据总线能够在部件之间传输数据和控制信息。

存储器520和存储在其中的计算机程序代码525的一部分还可以与处理器510一起被布置成使得该设备执行如本文所述的用于管理维护的方法的至少一部分。处理器510可以配置为从存储器520读取和向存储器520写入。尽管处理器510被描绘为相应的单个部件，但是它可以被实现为相应的一个或多个单独的处理部件。类似地，尽管存储器520被描绘为相应的单个部件，但是它可以被实现为相应的一个或多个单独的部件，其中的一些或全部可以是集成的/可移除的和/或可以提供永久/半永久/动态/缓存存储。

计算机程序代码525可以包括计算机可执行指令，当计算机程序代码525被加载到安全控制器210的处理器510中并在其中执行时，该指令实现对应于该方法的步骤的功能。例如，计算机程序代码525可以包括由一个或多个指令的一个或多个序列组成的计算机程序。处理器510能够通过从存储器520读取包含在其中的一个或多个指令的一个或多个序列来加载和执行计算机程序。一个或多个指令的一个或多个序列可以被配置成当由处理器510执行时，使得该装置执行如在本文的说明书中明确描述的方法。因此，该设备可以包括至少一个处理器510和至少一个存储器520，该存储器520包括用于一个或多个程序的计算机程序代码525，该至少一个存储器520和计算机程序代码525被配置为与至少一个处理器510一起使该设备执行该方法。

可以提供计算机程序代码525，例如包括至少一个其上存储有计算机程序代码525的计算机可读非暂时性介质的计算机程序产品，当由处理器510执行时，该计算机程序代码525使得设备执行该方法。计算机可读非暂时性介质可以包括存储设备或记录介质，例如CD-ROM、DVD、蓝光光盘或有形地包含计算机程序的另一种制品。作为另一个例子，计算机程序可以被提供为被配置为可靠地传输计算机程序的信号。

此外，计算机程序代码525可以包括专有应用，例如用于以这里的说明书中描述的方式执行该方法的计算机程序代码。

提到的任何编程功能也可以在适于或被编程来执行必要任务的固件或硬件中执行。

执行该方法的实体也可以用多个设备来实现，例如图5中示意性示出的设备，作为分布式计算环境。例如，这些设备之一可以与其他设备通信连接，并且例如共享该方法的数据，以使得另一个设备执行该方法的至少一部分。结果，在分布式计算环境中执行的方法以所描述的方式在电梯系统1000中生成安全操作。

此外，本发明的一些方面涉及电梯系统1000，其包括电梯轿厢110、配重140和电梯驱动系统160。电梯驱动系统包括电梯曳引机165和电梯制动器组合件180。更进一步，电梯系统1000可以包括提升绳索130，提升绳索130被布置成经由电梯曳引机165的牵引绳轮150和电梯安全系统200在电梯轿厢110和配重140之间行进，如在前面的描述中所描述的。为了完整起见，可以提及的是，电梯曳引机165可以包括类型的永磁马达类型的电动马达170和用于控制电动马达170的马达驱动器175。因此，根据本发明的电梯系统1000可以对应于图1中示意性示出的系统，其中电梯安全系统200被设置成。

在上面给出的描述中提供的具体例子不应该被解释为限制所附权利要求的适用性和/或解释。除非另有明确说明，否则上面给出的描述中提供的例子列表和例子组不是穷举的。

Claims (25)

1.一种用于包括电梯驱动系统(160)的电梯系统(1000)的电梯安全系统(200)，该电梯驱动系统(160)包括:

电梯曳引机(165)，包括电动马达(170)；

电梯制动器组合件(180),包括至少一个电梯制动器；

制动控制器(185),配置为将电梯制动器组合件(180)的控制状态设置为制动状态和打开状态之一；

马达驱动器(175)，配置为向电梯曳引机(165)的电动马达(170)的绕组提供可变振幅、可变频率电压VVVF信号；

安全功能(177)，包括用于安全信号的输入，所述安全功能(177)配置为基于所述安全信号的状态选择性地阻止或启用VVVF电压信号的供应；

该电梯安全系统(200)包括:

至少一个传感器(195)，配置为生成指示电梯制动器组合件(180)的操作的数据；和

安全控制器(210),配置为:

获得(410)指示电梯制动器组合件(180)的控制状态的数据，

从至少一个传感器(195)获得(420)数据，和

响应于以下各项，生成(440)安全信号以启用VVVF电压信号的供应:

检测(430)电梯制动器组合件(180)的控制状态对应于制动状态，和

基于从所述至少一个传感器(195)获得的数据，检测(430)电梯制动器组合件(180)的操作不对应于制动操作。

2.根据权利要求1的电梯安全系统(200)，其中:

所述至少一个传感器(195)配置成生成指示电梯运动的数据，作为指示电梯制动器组合件(180)的操作的数据，并且

安全控制器(210)配置成响应于检测到电梯的不允许运动，检测电梯制动器组合件(180)的操作不对应于制动操作。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的电梯安全系统(200)，其中:

所述至少一个传感器(195)配置成生成指示电梯制动器组合件(180)的每个电枢的运动或位置的数据，作为指示电梯制动器组合件(180)的操作的数据，并且

安全控制器(210)配置成基于指示每个电枢的位置或运动的数据来检测电梯制动器组合件(180)的操作不对应于制动操作。

4.根据前述权利要求中任一项所述的安全系统(200)，其中，所述安全控制器(210)配置为响应于所述安全信号的生成，使所述马达驱动器(175)产生用于限制或制动所述电梯轿厢(110)的运动的扭矩。

5.根据前述权利要求中任一项所述的安全系统(200)，其中，所述安全控制器(210)配置为生成用于接合所述电梯制动器组合件(180)的安全制动控制SBC信号。

6.根据前述权利要求中任一项所述的安全系统(200)，其中，所述至少一个传感器(195)适于生成指示以下至少一个的运动的数据:电梯曳引机(165)；电梯的转向滑轮。

7.根据前述权利要求中任一项所述的安全系统(200)，其中，所述安全控制器(210)包括用于安全信号的安全输出(330)。

8.根据权利要求7所述的安全系统(200)，其中，所述安全控制器(210)的安全输出(330)通信连接到马达驱动器(175)的安全功能(177)的输入，安全输出(330)适用于防止或启用一个或多个控制脉冲传送到以下至少一个：马达驱动器(175)的高端功率开关装置的控制极；马达驱动器(175)的低端功率开关装置。

9.根据权利要求8所述的安全系统(200)，其中，所述马达驱动器的功率开关装置是以下之一:IGBT晶体管、MOSFET晶体管、碳化硅SiC晶体管；氮化镓GalN晶体管。

10.根据前述权利要求中任一项所述的安全系统(200)，其中，所述安全控制器(210)被集成到所述马达驱动器(175)中。

11.根据前述权利要求2-10中任一项所述的安全系统(200),其中，所述安全控制器(210)配置成通过检测以下至少一项来检测不允许运动:电梯轿厢(110)在层站区处在门打开的情况下移动；电梯轿厢(110)的速度超过预定极限；电梯的减速度或加速度偏离容许极限；在电梯运行期间，在电梯安全链中打开安全触点。

12.根据前述权利要求中任一项所述的安全系统(200)，其中，所述安全控制器(210)配置成在电梯轿厢(110)到达井道(120)末端终端时导致所述电梯的安全关闭。

13.一种用于电梯系统(1000)的安全操作的方法，该电梯系统(1000)包括电梯驱动系统(160)，该电梯驱动系统包括:

电梯曳引机(165)，包括电动马达(170)；

电梯制动器组合件(180),包括至少一个电梯制动器；

制动控制器(185),配置为将电梯制动器组合件(180)的控制状态设置为制动状态和打开状态之一；

马达驱动器(175)，配置为向电梯曳引机(165)的电动马达(170)的绕组提供可变振幅、可变频率电压VVVF信号；

安全功能(177)，包括用于安全信号的输入，所述安全功能(177)配置为基于所述安全信号的状态选择性地阻止或启用VVVF电压信号的供应；

由电梯安全系统(200)的安全控制器(210)执行的该方法包括:

获得(410)指示电梯制动器组合件(180)的控制状态的数据，

从所述至少一个传感器(195)获得(420)数据，以及

响应于以下各项，生成(440)安全信号以启用VVVF电压信号的供应:

检测(430)电梯制动器组合件(180)的控制状态对应于制动状态，和

基于从所述至少一个传感器(195)获得的数据，检测(430)电梯制动器组合件(180)的操作不对应于制动操作。

14.根据权利要求13所述的方法，其中:

由所述至少一个传感器(195)生成指示电梯运动的数据，作为指示电梯制动器组合件(180)的操作的数据，以及

响应于检测到电梯的不允许运动，由安全控制器(210)检测电梯制动器组合件(180)的操作不对应于制动操作。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其中:

由所述至少一个传感器(195)生成指示所述至少一个电梯制动器组合件(180)的每个电枢的运动或位置的数据，作为指示所述电梯制动器组合件(180)的操作的数据，以及

由安全控制器(210)基于指示每个电枢的位置或运动的数据来检测电梯制动器组合件(180)的操作不对应于制动操作。

16.根据前述权利要求13-15中任一项所述的方法，其中，响应于所述安全信号的生成，由所述安全控制器(210)使所述马达驱动器(175)产生用于限制或制动所述电梯轿厢(110)的运动的扭矩。

17.根据前述权利要求13-16中任一项所述的方法，其中，由安全控制器(210)生成安全制动控制SBC信号，用于接合电梯制动组合件(180)。

18.根据前述权利要求13-17中任一项所述的方法，其中，由至少一个传感器(195)产生指示以下至少一个的运动的数据:电梯曳引机(165)；电梯的转向滑轮。

19.根据前述权利要求13-18中任一项所述的方法，其中，安全控制器(210)的安全输出(330)用于防止或启用一个或多个控制脉冲传送到以下至少一个:马达驱动器(175)的高端功率开关装置的控制极；马达驱动器(175)的低端功率开关装置。

20.根据前述权利要求14-19中任一项所述的方法，由安全控制器(210)通过检测以下至少一项来检测不允许运动:电梯轿厢(110)在层站区处在门打开的情况下移动；电梯轿厢(110)的速度超过预定极限；电梯的减速度或加速度偏离容许极限；在电梯运行期间，在电梯安全链中打开安全触点。

21.根据前述权利要求13-20中任一项所述的方法，其中，在电梯轿厢(110)到达井道(120)末端终端时，由安全控制器(210)引起电梯的安全关闭。

22.一种包括计算机可读程序代码的计算机程序，所述计算机可读程序代码配置成当所述计算机可读程序代码在一个或多个计算设备上运行时，导致执行根据权利要求13至21中任一项所述的方法。

23.一种电梯系统(1000)，包括:

电梯轿厢(110)，

电梯曳引机(165)，包括电动马达(170)；

电梯制动器组合件(180)，包含至少一个电梯制动器；

制动控制器(185),配置为将电梯制动器组合件(180)的控制状态设置为制动状态和打开状态之一；

马达驱动器(175)，配置为向电梯曳引机(165)的电动马达(170)的绕组提供可变振幅、可变频率电压VVVF信号；

安全功能(177)，包括用于安全信号的输入，所述安全功能(177)配置为基于所述安全信号的状态选择性地阻止或启用VVVF电压信号的供应；

根据权利要求1至12中任一项所述的电梯安全系统(200)。

24.根据权利要求23所述的电梯系统(1000)，其中，所述马达驱动器(175)包括继电器或接触器，所述继电器或接触器配置成选择性地将马达驱动器与其主电源连接或隔离。

25.根据权利要求23或24中任一项所述的电梯系统(1000)，其中，电梯制动器组合件(180)包括至少两个电梯制动器。