CN204297851U - 升降机故障远程监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种升降机故障远程监控系统，其特征是：主要由PLC、变频器、GPRS通讯模块、数据显示终端和远程平台服务器构成故障信息接收通讯网络，所述PLC、变频器和数据显示终端分别通过RS485端口与GPRS通讯模块连接，所述GPRS通讯模块与远程平台服务器通过无线GPRS方式交换数据，数据显示终端和远程平台服务器之间交换PLC和变频器的状态信息和故障信息的数据。有益效果：本实用新型可以实时采集升降机的运行状态和故障信息。发生故障时，通过无线网络发送故障信息到监控平台和维保人员，相关人员迅速反应，到达现场。维保人员到达现场后，通过数据显示终端了解升降机故障的详细信息，短时间内即可确定故障原因。

Description

升降机故障远程监控系统

技术领域

本实用新型属于工业自动化控制，尤其涉及一种升降机故障远程监控系统。

背景技术

升降机即电梯，是一种运输人员和货物上下的升降机械，属于特种设备，其正常安全运行关系到乘客的人身安全，因此受到极大的重视。首先，升降机发生故障时，维保人员需要及时赶到现场，消除故障，尽快恢复电梯的正常运行；另外，维保人员还需要定期对升降机进行检查和保养；最后，用户和维保人员需要对电梯的运行情况进行记录和统计。

目前，由于升降机不具备远程通讯能力，升降机的使用流程如下：首先，当升降机发生故障时，乘客首先发现并报警，通知相关人员到场解决。维保人员到达现场后，首先令乘客脱困，然后逐步查找故障原因，排除故障，恢复升降机的正常运行。其次，维保人员在日常检查维护工作中，按照既定的规程工作。最后，用户和维保人员对升降机的运行和使用情况进行手工记录和统计。以上三方面的工作效率较低，主要表现在以下几个方面：首先，电梯故障时，如果没有人发出报警信号或者信号不畅，会导致故障发现滞后，导致延误救援时间，降低故障响应速度；其次，维保人员排除故障采用传统的方法进行检查，并且无法的值故障时的电梯运行状态，工作效率较低；最后，用户和维保人员对升降机的运行和故障情况进行手工记录，可能出现漏记错记的情况，并且无法记录故障时的各项运行参数供参考，对未来的维保工作提供的参考有限。

实用新型内容

本实用新型是为了克服现有技术中的不足，提供一种升降机故障远程监控系统，可以实时采集升降机的运行状态和故障信息。升降机发生故障时，通过无线网络发送故障信息，维保人员通过数据显示终端了解升降机故障的详细信息，提高工作效率。

本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现，一种升降机故障远程监控系统，其特征是：主要由PLC、变频器、GPRS通讯模块、数据显示终端和远程平台服务器构成故障信息接收通讯网络，所述PLC、变频器和数据显示终端分别通过RS485端口与GPRS通讯模块连接，所述GPRS通讯模块与远程平台服务器通过无线GPRS方式交换数据，数据显示终端和远程平台服务器之间交换PLC和变频器的状态信息和故障信息的数据。

所述远程平台服务器具有固定IP或者互联网域名，IP和域名信息预先配置在GPRS通讯模块中，所述GPRS通讯模块和远程平台服务器之间采用UDP协议交换数据，数据中包括方便服务器端软件识别的设备ID、数据时间戳和帧序号信息。

所述数据交换在数据链路层采用MODBUS协议，具备CRC16校验。

所述GPRS通讯模块具有独立并且隔离的三个RS485串行数据通道，其分别与PLC、变频器、显示屏连接，各个通道具备独立的通讯参数。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型克服现有的升降机维保效率低、通讯不通畅和无运行信息记录的不足，可以实时采集升降机的运行状态和故障信息。发生故障时，通过无线网络发送故障信息到监控平台和维保人员，相关人员迅速反应，到达现场。维保人员到达现场后，通过数据显示终端了解升降机故障的详细信息，短时间内即可确定故障原因，工作效率大大提高。维保人员和用户在日常的检查保养工作中，通过监控平台的显示或者数据显示终端的显示，可以更详细地了解电梯的运行情况，对电梯的潜在故障进行分析判断，提前进行处理。远程监控平台自动运行，实时采集电梯的运行信息与故障信息并记录到数据库中，用户和维保人员均可通过互联网进行访问，了解电梯的各种信息，信息永久保存，方便用户的查阅和分析汇总。适用于岸桥升降机以及其他应用设备中安装的升降机。

附图说明

图1是本实用新型的通讯连接图；

图2是本实用新型实施例的通讯部分结构连接框图；

图3是GPRS通讯模块工作流程图；

图4是本实用新型实施例的电气原理图；

图5是实施例的光电编码器安装图；

图6是本实用新型实施例的柜体外形图；

图4中：VS：变频器PLC：可编程控制器，EC1：光电编码器CM1：GPRS通讯模块，DP1：数据显示终端，JXW：相序保护继电器，QL1/QL2：整流桥，YB：电磁制动器，TC：控制变压器，ANT1：天线，MCS1：磁敏开关

图5中：11、三相异步电动机，12、电机主轴，13.光电编码器，14、减速机；

图6中：1、控制器柜体，2、急停按钮开关，3、照明开关，4、检修开关，5、步上按钮，6、步下按钮，7、进风口，8、排水口，9、出风口。

具体实施方式

以下结合较佳实施例，对依据本实用新型提供的具体实施方式详述如下：实施例

详见附图1、2，本实用新型提供了一种升降机故障远程监控系统，主要由PLC、变频器、GPRS通讯模块、数据显示终端和远程平台服务器构成故障信息接收通讯网络，所述PLC、变频器和数据显示终端分别通过RS485端口与GPRS通讯模块连接，所述GPRS通讯模块与远程平台服务器通过无线GPRS方式交换数据，数据显示终端和远程平台服务器之间交换PLC和变频器的状态信息和故障信息的数据。所述远程平台服务器具有固定IP或者互联网域名，IP和域名信息预先配置在GPRS通讯模块中，所述GPRS通讯模块和远程平台服务器之间采用UDP协议交换数据，数据中包括方便服务器端软件识别的设备ID、数据时间戳和帧序号信息。所述数据交换在数据链路层采用MODBUS协议，具备CRC16校验。所述GPRS通讯模块具有独立并且隔离的三个RS485串行数据通道，其分别与PLC、变频器、显示屏连接，各个通道具备独立的通讯参数。

故障信息接收通讯网络包括两部分，其中远程平台服务器安装在用户的机房内，其余部件均安装与升降机现场。其中PLC、变频器和GPRS通讯模块安装在升降机电气控制箱内，数据显示终端安装在轿厢内；现场部分采用RS485通讯，通讯模块和远程平台服务器之间通过GPRS/Internet连接。原始的数据来源于PLC和变频器，原始的数据包括PLC的IO点状态、内部关键变量、故障报警状态、运行状态等，变频器数据包括运行状态、运行数据、故障状态数据、运行记录等。以上数据可以根据需要进行增减，而硬件不需要进行改变。用户机房的远程平台服务器是一台专用的服务器主机，申请了独立的静态IP地址，这样才能够与现场的GPRS终端进行通讯。用户通过连接到Internet的网络终端，如电脑、笔记本、手机等，可以访问数据服务器的数据。具有高级权限的管理员可以远程进行服务器程序的维护。当升降机发生故障时，数据服务器能够自动发送信息通知特定的用户。平时用户若不方便到现场时，可以通过任意一台电脑或者网络终端访问平台数据，了解电梯的运行情况，还可以查询电梯运行的历史记录数据，为下一步的工作提供依据。

硬件构成：

通讯模块安装在电梯的控制箱中，处理通讯数据。通讯模块的数据端口与控制箱内PLC和变频器以及数据显示终端的通讯端口相连，可以通过指令读取到PLC和变频器的内部数据，其中包含了运行状态信息和故障信息，另外通讯模块带有GPRS通讯接口，可以将采集到的数据传送到监控平台服务器上。数据显示终端安装在轿厢内，为液晶触摸屏显示器，可以通过RS485总线接收通讯接收数据并显示，显示画面包括正常工作画面、报警画面和数据查询界面。监控平台服务器位于用户的机房内，连接到互联网且具有静态IP地址和专有域名。用户终端为连接到互联网的电脑或者手机等移动终端，通过互联网可以连接到监控平台服务器，访问服务器上记录的升降机的各种数据。

通讯原理：

通讯网络采用成熟的RS485通讯网络和无线GPRS网络相结合的方式。PLC和变频器以及数据显示终端的数据接口为RS485网络接口，遵从ModbusRTU协议。在通讯模块内部包含有一个数据交换单元，负责RS485网络和无线GPRS网络的数据交换。通讯模块内部包含有一个GPRS通讯模组，通电后接入到移动通信网络中，该网络通过移动公司的网关与互联网相连，这样就建立了一条数据链路。通讯模块将采集来的现场数据通过此链路发送到指定IP的监控平台服务器上，这样服务器就获得了现场升降机的运行数据。

数据构成：

通讯数据包括三类：故障、运行和维护。故障数据包括故障类型、故障时间、故障时参数记录。运行数据包括位置、速度、呼梯、电压、电流等信息。维护数据包括故障统计、运行数据统计、维修记录等。

详见图3，GPRS通讯模块采用透明数据传输与协议转换，支持虚拟数据专用网，支持动态数据中心域名和IP地址，数据传输支持单通道单中心或多通道多中心(选用相应软件版本的产品)，内部包含通讯模组和控制器，控制器起到一个网桥作用。GPRS通讯模块的通讯口可接受串行信号数据和指令，其通讯模组通过GPRS网络与Internet上的终端实现数据互访。

图4的电气原理图中主要元件型号为：PLC：CP1E-N40CDR+CP1W-CIF11，变频器：CIMR-HB4A0031FAA，GPRS通讯模块：H7710。电机：ABB 11kW三相380V，数据显示终端：欧姆龙NB7W。图中需要连接在一起的导线用相同的线号表示，在下面的叙述中也用线号代表连接在一起的拥有该线号的任意导线。输入三相380V/50Hz电源U1、V1、W1连接断路器QF1输入端，QF1的输出端U2、V2、W2分别连接到变频器VS的主回路电源输入端(R、S、T)和断路器QF2的输入端。变频器的主回路输出端(U、V、W)分别连接到接触器KM1的触点1、3、5，KM1的触点2、4、6分别连接到接触器KM2的常开触点1、3、5，KM2的触点2、4、6连接电机的输入。变频器的B1、B2端连接制动电阻RB。变频器的A+、B-端分别连接到PLC和GPRS通讯模块CM1的A+和B-端。变频器的控制端SC串联KM4的常开触点后与PLC输出侧的COM3连接；变频器控制端S7与PLC的100.07连接；变频器控制端S6与PLC的100.06连接；变频器控制端S2串联KA1的常闭触点后与PLC的100.05连接，变频器控制端S1串联KA2的常闭触点后与PLC的100.04连接；变频器的输出端MA与PLC输入侧的0.01连接；变频器的输出端M2与PLC的0.02连接。QF2的三相输出U5、V5、W5与相序保护继电器JXW的输入连接，另外，QF2输出的U5和W5信号还与变压器TC的380V输入连接。变压器TC的次级有3路输出，第一路输出为220VAC，其中的火线021与FU1输入端连接，FU1的输出端串联KM2的常开触点后与KA3的线圈一端连接(022)，同时还连接QL1的交流输入端；TC第一路输出的零线端020串联KM1的常开触点后与KA3线圈的另一端连接(023)，同时还和QL1的另一个交流输入端连接。QL1的直流输出端024和025分别串联2组KM3的常开触点后连接电机上的电磁制动器YB。变压器TC的第二路输出26VAC的火线041与断路器FU2输入端相连，FU2的输出端与QL2的其中一个输入端相连；零线040与QL2的另外一个输入端相连。QL2的输出端为直流电压，正极为L2+，负极为M2，电压约为24V。变压器TC的第三路输出为220VAC，其火线061接断路器FU3的输入端，FU3的输出端062和零线060接控制开关QF3的输入端，QF3的火线输出端101接相序保护继电器JXW的常开触点15脚，常开触点18脚线号为102，QF3的零线输出端线号为100。KM1和KM2的线圈两端分别接在导线100和102上。导线100串联KM2的常开触点后线号为120，接入到PLC的电源输入端L2/N，导线102串联KM1的常开触点后线号为110，接入到PLC的电源输入端L1。导线110串联上限位开关SQ7后接继电器KA2的线圈一端，导线110串联上限位开关SQ8后接继电器KA1的线圈一端，KA1和KA2线圈的另一端接在导线100上。接触器KM4的线圈一端接在导线100上，另一端121串联连接了1～4层门锁开关SQ1～SQ4、轿厢门开关SQ5、轿厢天窗开关SQ6、急停开关QS1、QS2和KA3的常开触点后连接在导线110上。PLC的24V直流输出正端L1+接FU4的输入端，FU4的输出端接到导线350上。PLC的24V直流输出负端为M1。变频器的M1和MC信号接在导线350上。PLC的输入端COM0接M1，输入端0.06和350分别接KM4的常开触点；输入0.07和350分别接变频器VS的MA和MC信号；输入0.08和350分别接变频器VS的M2和M1信号。编码器的输出端A、B分别接PLC的输入端0.00和0.01。磁敏开关MCS1的一端接PLC的输入端0.09，另一端接350。继电器KA1的常开触点接在PLC输入端0.11和350之间；继电器KA2的常开触点接在PLC输入端0.10和350之间。检修开关SA6的常开触点接在PLC的输入端1.00和350之间，连接PLC输入端1.00的导线的编号为320。选层按钮SB1～SB4的一端分别接到PLC的输入端1.01～1.04上，另一端都接在350上。呼梯按钮SD1～SD4的一端分别接在PLC的输入端1.05～1.08上，另一端都接在350上。坠梯按钮SB8的一端接在PLC的输入端1.09上，另一端接在350上。步上按钮SB5和步下按钮SB6的一端分别接在PLC的输入端1.10和1.11上，另一端都接在320上。PLC输出端的COM0与121连接，PLC的输出端100.00的导线号为400，连接到接触器KM3的线圈输入端，KM3线圈的另一个输入端为100。GPRS模块CM1的电源输入+、-端分别接350和M1，信号输入端A+和B-分别接在501和502上，天线输出端的信号505与外接天线连接。数据显示终端DP1的电源输入+、-端分别接350和M1，信号输入端A+和B-分别接到501和502上。光电编码器EC1的江东村输入+、-端分别接350和M1，信号输出端304和305分别接在PLC的输入0.00和0.01上。

变压器TC的020/021输出绕组为电机的电磁制动器提供电源，060/061绕组为PLC和接触器提供电源，040/041绕组为低压控制回路提供电源。在变频器的输出与电机之间串联有KM1和KM2的常开触点。只有KM1和KM2同时动作后，变频器的输出才能驱动电机。而KM1和KM2的动作可以表示控制电路供电正常。同时使用KM1和KM2的目的是为了提高可靠性和安全性。即使KM1和KM2中有一个元件发生故障，控制器也不会发生误动作，产生危险。相序保护继电器JXW只有在输入端相序正确且不缺相的情况下，输出继电器才会动作，接通控制电源回路。PLC的输入信号包括：1.故障和状态信号300、301、302；2.编码器信号304、305；3.磁敏开关信号309；4.极限开关信号KA1、KA2；5.检修信号320、340、341、342；6.选层和呼梯信号：SB1～SB4、SD1～SD4。PLC的输出信号包括：1.抱闸控制信号400；2.呼梯显示：421～424；3.电钟420；4.运行状态显示：401～406；5.变频器控制信号411～415；6.通讯信号501和502。

具体工作过程：

QF1、QF2、QF3以及FU1、FU2、FU3、FU4依次合闸后，整个控制器得电，进入正常工作状态。

正常运行过程中，PLC先根据编码器的计数值和各个层站的校准值确定当前的位置，输出当前所在层位指示信号401或404。当有呼梯信号或者选层信号时，呼梯灯亮421或424，PLC确定运行方向和目标位置的计数值，此时如果门连锁保护回路正常，121和110之间连通，且变频器正常，M1、M2闭合且MA、MC闭合，PLC输出上行信号411或者下行信号412，还输出上行或者下行的指示灯信号405或者406。由于门连锁保护电路是连通的，KM4动作，410和415接通，PLC输出的COM3接通了变频器控制端SC。假定当前处在正常的运行区间，KA1和KA2未动作，411与416接通，412和417接通，加上之前的SC信号410，变频器输入指令信号有效，同时400信号有效，KM3动作，电机制动器打开，电机在变频器的驱动下运行。编码器输出脉冲信号给PLC，PLC内部计数器进行计数，并根据预先校准的位置数据判断当前位置。到达目标层站的平层位置后，PLC输出100.00信号失效，KM3断电，电机制动器复位，PLC输出给变频器的信号411～415全部失效，电机主轴被制动器锁死，轿厢停止，420信号输出有效，持续0.5秒，此信号驱动电钟，发出到站提示音。以上为正常操作时一个完整的动作过程。

如果出现异常，极限开关KA1或者KA2动作，则可以切断相应的控制信号417或者416，变频器失去以上运行控制信号后立即停止运行，从而实现越限保护功能。如果运行中出现门连锁安全回路异常，即121和110之间断开，也会导致KM4断电，KM4断电信号被PLC侦测到后，再由PLC控制变频器立即停止输出。

当需要进行检修时，将开关SA6接通，PLC的输出信号100.07有效，设定变频器以10Hz的低速运行，为信号414。按钮开关SB5和SB6是步进操作按钮。按下时，PLC给出上行信号411或者下行信号412，变频器以点动方式驱动电机运行。

控制器中的变频器、PLC、数据显示终端和GPRS通讯模块通过RS485接口交换数据。PLC和变频器的运行状态和故障状态都发送到GPRS通讯模块中，再由GPRS通讯模块通过RS485总线发送给数据显示终端；另外，GPRS通讯模块还将以上数据发送到GPRS网络中，供远程数据平台接收。

详见图5，光电编码器安装图，可以看出，光电编码器安装在电机11和减速机14之间，电机主轴12转动时，带动光电编码器13内部的码盘转动，编码器即可输出与转速和方向相关的脉冲信号到PLC中。

图6的柜体外形图，其柜体全部采用304不锈钢制作，在左侧和右侧分别设置了出风口9和进风口7，下部设有排水口8，防止箱体内部积水。柜体门上装有若干控制开关，急停按钮开关2、照明开关3、检修开关4、步上按钮5、步下按钮6。

上述参照实施例对该一种升降机故障远程监控系统进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本实用新型总体构思下的变化和修改，应属本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种升降机故障远程监控系统，其特征是：主要由PLC、变频器、GPRS通讯模块、数据显示终端和远程平台服务器构成故障信息接收通讯网络，所述PLC、变频器和数据显示终端分别通过RS485端口与GPRS通讯模块连接，所述GPRS通讯模块与远程平台服务器通过无线GPRS方式交换数据，数据显示终端和远程平台服务器之间交换PLC和变频器的状态信息和故障信息的数据。

2.根据权利要求1所述的升降机故障远程监控系统，其特征是：所述远程平台服务器具有固定IP或者互联网域名，IP和域名信息预先配置在GPRS通讯模块中，所述GPRS通讯模块和远程平台服务器之间采用UDP协议交换数据，数据中包括方便服务器端软件识别的设备ID、数据时间戳和帧序号信息。

3.根据权利要求1所述的升降机故障远程监控系统，其特征是：所述数据交换在数据链路层采用MODBUS协议，具备CRC16校验。

4.根据权利要求1所述的升降机故障远程监控系统，其特征是：所述GPRS通讯模块具有独立并且隔离的三个RS485串行数据通道，其分别与PLC、变频器、显示屏连接，各个通道具备独立的通讯参数。