CN205328434U - 一种扶梯集成控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种扶梯集成控制系统，包括处理子系统、与所述处理子系统电路连接的信号采集子系统、执行子系统以及安全保护电路，各子系统以及安全保护电路集成在同一块主板上；所述处理子系统包括：相互通信连接的安全控制器和逻辑控制器，其中，安全控制器用于处理电气安全功能，逻辑控制器用于处理非电气安全功能；所述安全保护电路包括：受控于所述安全控制器的安全保护开关和制动器安全开关，其中，安全保护开关与扶梯安全回路相串联，制动器安全开关与扶梯附加制动器相串联。本实用新型公开的扶梯集成控制系统，将所有相关元件集成至同一主板上，集成度高，成本低，运行可靠。

Description

一种扶梯集成控制系统

技术领域

本实用新型涉及扶梯技术领域，具体涉及一种扶梯集成控制系统。

背景技术

2011年发布的国家标准GB16899-2011的表6中，对于能够防止驱动主机启动或立即使其停机的电气安全装置提出了明确的要求，规定电气安全装置包含：a)一个或几个安全开关，用于直接切断接触器或接触器式继电器的动作；b)安全电路，用于安全开关不直接切断接触器或接触器式继电器的情况；c)可编程电子安全相关系统。

其中，可编程电子安全相关系统能够实现比较复杂的逻辑处理，但其需要经过pessrae认证才能正式面向市场用于产品进行销售，而pessrae认证的流程和设计验证非常复杂，一经认证任何设计更改都需要重新进行pessrae认证，而可编程电子安全相关系统中的安全开关和传感器这类元器件有时会因为性能、成本、货源等原因需要进行变更，而根据pessrae认证要求所有变更都需重新进行认证，因此不便于灵活选择安全开关和传感器型号。

而安全电路由于设计要求的限制，只能实现简单的逻辑功能，但安全电路相比可编程电子安全相关系统来说不需要进行pessrae认证，可以灵活的选择安全开关和传感器的型号。

在扶梯的安全保护功能中，部分功能的逻辑比较复杂，必须采用可编程电子安全相关系统和一个或几个安全开关组成的安全回路相结合的方案来实现，例如，超速检测、非操纵逆转检测、制停距离检测、附加制动器动作检测、梯级或踏板缺失检测、扶手带速度偏移检测、工作制动器打开检测、楼层板打开检测。其他保护功能逻辑比较简单，可以用安全开关组成的安全回路来保护。

安全回路在电梯行业通常特指由安全开关组成的保护电路，安全回路可以直接串入控制主机运行的接触器线圈的控制电路中，但市面上大多数的接触器是线圈电压为AC110V或AC220V的交流接触器，超出国家标准对安全电压的定义。

由于在扶梯维保和故障排查的过程中，安全开关及其连接电缆，会被经常触碰，为了防止发生触电危险，大多数厂家不会选择将安全回路直接串联进交流接触器的控制电路中，而是选择采用DC24V的安全电压来作为安全回路的电压，这样的话就需要一个额外的安全电路作为转接装置来实现对AC110V或AC220V的交流接触器的控制。

目前，采用微机板的自动扶梯和自动人行道的控制系统对于安全功能的保护都是采用两个独立的安全保护系统组成，一个是用于超速检测、非操纵逆转检测、制停距离检测、附加制动器动作检测、梯级或踏板缺失检测、扶手带速度偏移检测、工作制动器打开检测、楼层板打开检测这些功能的可编程电子安全相关系统，另一个是用于其他安全功能保护的集成了安全电路的可编程电子系统。可编程电子安全相关系统的安全电路通过外部线路串联进可编程电子系统的安全电路中，如图1所示，这种控制系统存在以下弊端：

(1)可编程电子安全相关系统的安全电路与可编程电子系统的安全电路之间通过外部电路串联，存在被短接的风险；

(2)可编程电子安全相关系统与可编程电子系统之间的连接方式是通过外部信号电缆连接，信号传输稳定性易受传输距离和外界电磁干扰；

(3)成本比较高；

(4)体积比较大。

实用新型内容

本实用新型提供了一种扶梯集成控制系统，将所有相关元件集成至同一主板上，集成度高，成本低，运行可靠。

一种扶梯集成控制系统，包括处理子系统、与所述处理子系统电路连接的信号采集子系统、执行子系统以及安全保护电路，其特征在于，各子系统以及安全保护电路集成在同一块主板上；

所述处理子系统包括：相互通信连接的安全控制器和逻辑控制器，其中，安全控制器用于处理电气安全功能，逻辑控制器用于处理非电气安全功能；

所述安全保护电路包括：受控于所述安全控制器的安全保护开关和制动器安全开关，其中，安全保护开关与扶梯安全回路相串联，制动器安全开关与扶梯附加制动器相串联。

本实用新型提供的技术方案中，可编程电子安全相关系统中的安全保护电路在满足pessrae认证要求的基础上同时具备GB16899-2011中5.12.1.2.3.4a)要求的安全电路特征，能够处理GB16899-2011的表6中所有电气安全功能，而可编程电子系统中不再集成安全电路功能，只处理普通逻辑运行功能，达到安全功能与非安全功能充分独立的目的，从而使得可编程电子安全相关系统与可编程电子系统能够集成在同一主板上。

现有技术中将扶梯的安全保护电路分为可编程电子安全相关部分和非可编程电子安全相关部分，分别设置在两块不同的控制板上，可编程部分受控于所在板的安全控制器，非编程部分受控于所在板的逻辑控制器，可编程部分和非编程部分通过外部电缆连接，本实用新型对两部分进行集成，一方面与扶梯安全回路连接，另一方面均受控于安全控制器，集成度高，成本降低，运行可靠。

在GB/T20438中提出了安全相关系统既执行安全功能又执行非安全功能的概念，但需保证安全功能与非安全功能是充分独立的，本实用新型提供的扶梯控制系统能够满足这一要求。

作为优选，所述信号采集子系统中至少有一部分为接入所述安全控制器的pessrae认证单元，该pessrae认证单元与所述安全控制器以及安全保护电路相互邻近地布置在主板上且作为pessrae认证区，主板上其余元件所处位置作为非pessrae认证区。

作为优选，主板上设有位于pessrae认证区和非pessrae认证区边界处的标识线。

作为优选，逻辑控制器接收非电气安全功能信号，如果有故障，将故障信息传输给安全控制器，安全控制器接收到逻辑控制器的故障信息后，切断安全保护电路；

逻辑控制器接收安全控制器的故障信息，并切断输出控制电路，使扶梯进入安全状态；

安全控制器将监控到的扶梯运行速度、扶手带运行速度、梯级丢失信号传输给逻辑控制器，由逻辑控制器进行辅助判断。

所述信号采集子系统包括多个传感器和多个检测开关，其中与电气安全功能相关的传感器和检测开关输出端连接符合pessrae认证要求的双通道隔离元件；与非电气安全功能相关的传感器和检测开关输出端连接单通道隔离元件。

所述安全控制器包括独立设置且相互校验的主控制器和从控制器，所述安全保护开关和制动器安全开关均为串联的两个，分别受控于主控制器和从控制器。

所述安全保护开关包括：工作电路相互串联的第一安全继电器和第二安全继电器；第一安全继电器的控制电路的一端与主控制器连接，第二安全继电器的控制电路的一端与从控制器连接，第一安全继电器的控制电路的另一端和第二安全继电器的控制电路的另一端与扶梯安全回路连接；第一安全继电器和第二安全继电器均匹配有状态反馈电路，与第一安全继电器匹配的状态反馈电路与从控制器连接，与第二安全继电器匹配的状态反馈电路与主控制器连接。

本实用新型中主控制器和从控制器对第一安全继电器和第二安全继电器进行交叉监控，即主控制器控制第一安全继电器，但是监控第二安全继电器的动作，从控制器控制第二安全继电器，但是监控第一安全继电器的动作，交叉监控能够提高安全性。

所述制动器安全开关包括：工作电路相互串联的第一制动继电器和第二制动继电器；

第一制动继电器的控制电路的一端与主控制器连接，第一制动继电器的控制电路的另一端与第二制动继电器的控制电路的一端连接，第二制动继电器的控制电路的另一端与从控制器连接；第一制动继电器和第二制动继电器均匹配有状态反馈电路，与第一制动继电器匹配的状态反馈电路与从控制器连接，与第二制动继电器匹配的状态反馈电路与主控制器连接。

本实用新型中主控制器和从控制器对第一制动继电器和第二制动继电器进行交叉监控，即主控制器控制第一制动继电器，但是监控第二制动继电器的动作，从控制器控制第二制动继电器，但是监控第一制动继电器的动作，交叉监控能够提高安全性。

所述信号采集子系统包括接入安全控制器的电气安全功能信号采集单元，以及接入逻辑控制器的非电气安全功能信号采集单元，其中，所述电气安全功能信号采集单元的一部分属于所述pessrae认证单元。

所述执行子系统为多个用于控制扶梯运行接触器的控制开关，各控制开关的工作电路分别与安全保护开关相连，各控制开关的控制电路与所述逻辑控制器相连。

本实用新型提供的扶梯集成控制系统用于自动扶梯或自动人行道中电气安全功能和非电气安全功能的控制，在保证电气安全功能的可靠性和安全等级的基础上，可以使得扶梯控制系统的体积能做得更小，效能更高，并使非电气安全功能的可靠性和安全性大幅提升。

附图说明

图1为传统微机控制的自动扶梯和自动人行道的控制系统框图；

图2是本实用新型将可编程电子安全相关系统与可编程电子系统集成在同一块控制板下的控制系统框图；

图3是本实用新型中安全保护电路的框图；

图4是安全保护电路在扶梯停梯状态下的工作原理流程图；

图5是安全保护电路在扶梯启动时状态自检的工作原理流程图。

图中：1、信号采集子系统；2、电气安全功能处理子系统；3、非电气安全功能处理子系统；4、安全保护电路；5、执行子系统；6、Pessrae认证区；7、安全回路状态监控电路。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型扶梯集成控制系统做详细描述。

如图2所示，本实用新型提供的扶梯集成控制系统，包括处理子系统、与处理子系统电路连接的信号采集子系统1、执行子系统5以及安全保护电路4，各子系统以及安全保护电路4集成在同一块主板上。

处理子系统包括：相互通信连接的安全控制器和逻辑控制器，其中，安全控制器用于处理电气安全功能，逻辑控制器用于处理非电气安全功能。安全控制器和逻辑控制器采用独立电源供电。

信号采集子系统1包括N个传感器和M个检测开关，其中连接与电气安全功能相关的传感器和检测开关输出端的每组隔离元件采用符合pessrae认证要求的双通道冗余设计；与非电气安全功能相关的传感器和检测开关输出端的每组隔离元件采用单通道设计。

安全控制器为电气安全功能处理子系统2，用于处理电气安全功能逻辑，包括独立设置且相互校验的主控制器和从控制器，其中，主控制器的输入端连接与电气安全功能相关的隔离元件的其中一个通道，从控制器的输入端连接与电气安全功能相关的隔离元件的另一个通道。

逻辑控制器为非电气安全功能处理子系统3，用于处理非电气安全功能，逻辑控制器的输入端连接与非电气安全功能相关的传感器和检测开关的隔离元件的信号通道，逻辑控制器和安全控制器之间通过通信通道连接或通过控制器的管脚连接。

信号采集子系统1包括接入安全控制器的电气安全功能信号采集单元，以及接入逻辑控制器的非电气安全功能信号采集单元，其中，电气安全功能信号采集单元的一部分属于pessrae认证单元。

信号采集子系统1中的信号包括扶梯的速度传感器输入、接触反馈信号、安全回路监控信号或其他信号，与电气安全功能相关的信号包括扶梯的速度传感器输入、超速信号、非操纵逆转信号、主机抱闸信号、前沿板打开信号、附加制动器动作信号、安全回路通断信号、检修信号、运行启动信号或其他电气安全功能信号；与非电气安全功能相关的信号包括接触器反馈信号、入口光电信号、安全开关通断信号、油位信号或其他非电气安全功能信号。

如图2所示，信号采集子系统1中如下信号采集单元属于pessrae认证单元：

附加制动器反馈信号1；

附加制动器反馈信号2；

主机抱闸检测1；

主机抱闸检测2；

上前沿板打开检测1；

上前沿板打开检测2；

上梯级丢失1信号输入；

上梯级丢失2信号输入；

左扶手带速度信号输入；

右扶手带速度信号输入；

扶梯速度1信号输入；

扶梯速度1信号输入。

信号采集子系统1中如下信号采集单元属于非pessrae认证单元：

上行启动信号1输入；

下行启动信号1输入；

上行启动信号2输入；

下行启动信号2输入；

安全回路末端检测输入；

检测信号输入。

如图2所示，接入逻辑控制器的非电气安全功能信号采集单元包括：

启动信号；

安全开关监控信号；

入口光电信号；

接触器反馈信号；

其他反馈信号。

逻辑控制器只有在接收到安全控制器允许启动的指令后，才能控制扶梯启动。

安全保护电路4包括：受控于安全控制器的安全保护开关和制动器安全开关，其中，安全保护开关与扶梯安全回路相串联，制动器安全开关与扶梯附加制动器相串联。

如图2所示，安全保护电路4的一侧由安全控制器控制，另一侧由扶梯安全回路的通断控制；输出控制电路的一侧连接到安全保护电路4，由安全保护电路4控制，另一侧连接到逻辑控制器，由逻辑控制器控制。

如图3所示，安全保护开关包括：工作电路相互串联的第一安全继电器SC1和第二安全继电器SC2；第一安全继电器SC1和第二安全继电器SC2均匹配有状态反馈电路，第一安全继电器SC1的状态反馈电路接入从控制器，第二安全继电器SC2的状态反馈电路接入主控制器。

第一安全继电器SC1的控制电路的一端接入主控制器，另一端通过安全回路状态监控电路7接入从控制器；第二安全继电器SC2的控制电路的一端接入从控制器，另一端通过安全回路状态监控电路7接入主控制器。

安全保护开关在扶梯停梯和待机状态下处于断开状态，使扶梯进入安全状态，在扶梯每次启动时，安全保护开关接通，并通过状态反馈电路监控安全保护开关的动作是否正常，两个状态反馈电路之间会对状态监控的结果进行校验，校验结果正确才允许扶梯启动。

第一安全继电器SC1的控制电路的一端接入主控制器，第二安全继电器SC2的控制电路的一端接入从控制器，第一安全继电器SC1的控制电路的另一端和第二安全继电器SC2的控制电路的另一端接入扶梯安全回路的末端，即第一安全继电器SC1和第二安全继电器SC2控制线圈的一侧由扶梯安全回路的通断控制，另一侧由主控制器或从控制器控制。

第一安全继电器SC1的状态反馈给从控制器，第二安全继电器SC2的状态反馈给主控制器。扶梯安全回路末端的状态经由双通道信号采集电路，反馈到主控制器和从控制器。主控制器和从控制器对第一安全继电器SC1的状态反馈、第二安全继电器SC2的状态反馈、安全回路末端的状态反馈进行独立监控和判断，并对结果进行相互校验，校验结果不一致时，切断第一安全继电器SC1和第二安全继电器SC2。

本实施例中，第一安全继电器SC1和第二安全继电器SC2在扶梯停梯状态下处于不吸合状态，主控制器和从控制器处于断开状态，每次扶梯启动之前会对控制电路进行检测，运行逻辑流程图参考图4和图5。

如图4所示，主控制器检测到故障信息，主机运行控制电路断开，并报故障；主控制器没有检测到故障信息，控制电路1断开第一安全继电器SC1不吸合，第一安全继电器SC1状态反馈正常并与第二安全继电器SC2的状态反馈进行校对，若两个状态反馈都正常，则主机控制电路断开；若有一个状态反馈不正常，则主机运行控制电路断开，并报故障。

从控制器检测到故障信息，主机运行控制电路断开，并报故障；从控制器没有检测到故障信息，控制电路2断开第二安全继电器SC2不吸合，第二安全继电器SC2状态反馈正常并与第一安全继电器SC1的状态反馈进行校对，若两个状态反馈都正常，则主机控制电路断开；若有一个状态反馈不正常，则主机运行控制电路断开，并报故障。

如图5所示，主控制器检测到故障信息，主机运行控制电路断开，并报故障；主控制器没有检测到故障信息，控制电路1接通第一安全继电器SC1吸合，第一安全继电器SC1状态反馈正常并与第二安全继电器SC2的状态反馈进行校对，若两个状态反馈都正常，则主机控制电路断开；若有一个状态反馈不正常，则主机运行控制电路断开，并报故障。

从控制器检测到故障信息，主机运行控制电路断开，并报故障；从控制器没有检测到故障信息，控制电路2接通第二安全继电器SC2吸合，第二安全继电器SC2状态反馈正常并与第一安全继电器SC1的状态反馈进行校对，若两个状态反馈都正常，则主机控制电路断开；若有一个状态反馈不正常，则主机运行控制电路断开，并报故障。

附加制动器安全开关包括：工作电路相互串联的第一制动继电器EB1和第二制动继电器EB2；第一制动继电器EB1和第二制动继电器EB2均匹配有状态反馈电路，第一制动继电器EB1的状态反馈电路接入从控制器，第二制动继电器EB2的状态反馈电路接入主控制器。

第一制动继电器EB1和第二制动继电器EB2的控制线圈的一侧由安全回路的通断控制，另一侧由控制器控制。

安全保护电路4在扶梯非运行状态下处于断开保护状态，每次扶梯启动运行前安全保护电路4接通并经由状态反馈电路将状态信息反馈给安全控制器，判断安全保护电路4的工作是否正常，只有安全保护电路4的工作状态被判断为正常后，安全控制器才会允许启动的指令给逻辑控制器，允许扶梯启动。

如图2所示，信号采集子系统1中属于pessrae认证单元的部分与安全控制器以及安全保护电路4相互邻近地布置在主板上，这三个部分所处的区域为Pessrae认证区6，Pessrae认证区6内的电路设计和软件设计均按照认证要求进行设计。主板上其余元件所处的位置为非pessrae认证区，主板上设有位于Pessrae认证区6和非pessrae认证区边界处的标识线。

如图2所示，执行子系统5为多个用于控制扶梯运行接触器的控制开关，各控制开关的工作电路分别与安全保护开关相连，各控制开关的控制电路与逻辑控制器相连。

本实用新型中，信息采集子系统中与电气安全功能相关的部分、安全控制器和安全保护电路4属于可编程电子安全相关系统，负责处理安全功能。

信号采集子系统1中与非电气安全功能相关的部分、逻辑控制器和执行子系统5属于可编程电子系统，负责处理逻辑运行功能。

本实用新型中，信号采集子系统1中的电气安全功能信号经过双通道反馈到主控制器和从控制器，主控制器和从控制器经过比对校验后，传输给逻辑控制器。

非电气安全功能信号采用单通道传输给逻辑控制器，经过逻辑控制器处理后，如果有故障，将故障信息传输给安全控制器，安全控制器接收到逻辑控制器的故障信息后，切断安全保护电路4。安全控制器只接受逻辑控制器的故障信息，并切断安全保护电路4，使扶梯进入安全状态，而不接收逻辑控制器的其他运行指令。

逻辑控制器接收安全控制器的故障信息，并切断输出控制电路，使扶梯进入安全状态。安全控制器将监控到的扶梯运行速度、扶手带运行速度、梯级丢失信号传输给逻辑控制器，由逻辑控制器进行辅助判断。

本实施例中跟GB16899-2011中第5.12.1.2.3.4a)相关的部分是第一安全继电器SC1、第二安全继电器SC2及其控制电路，即与主机运行控制电路串联的部分。第一制动继电器EB1和第二制动继电器EB2为pessrae认证功能中附加制动器动作控制的安全保护电路4，第一制动继电器EB1和第二制动继电器EB2的动作由两个安全控制器控制。

本实施例中的安全保护电路4既满足pessrae认证的要求，与安全回路相关的部分又同时符合GB16899-2011中第5.12.1.2.3.4a)中对由双通道组成的安全电路的要求。既可以执行pessrae认证功能的保护，也可以作为安全电路对安全回路的通断进行保护，从而达到将图1中可编程电子安全相关系统中的安全保护电路4与可编程电子系统中的安全电路集成为一个安全保护电路4的目的，也使得将安全功能与非安全功能集成于一块控制板时，在设计上充分独立的方案得以实现。

由于与安全回路相关的安全保护电路4部分满足GB16899-2011中第5.12.1.2.3.4a)中对由双通道组成的安全电路的要求，所以安全回路上安全开关不需要做进pessrae认证当中，可以灵活的选择安全开关的型号和品牌。

Claims (9)

1.一种扶梯集成控制系统，包括处理子系统、与所述处理子系统电路连接的信号采集子系统、执行子系统以及安全保护电路，其特征在于，各子系统以及安全保护电路集成在同一块主板上；

所述处理子系统包括：相互通信连接的安全控制器和逻辑控制器，其中，安全控制器用于处理电气安全功能，逻辑控制器用于处理非电气安全功能；

所述安全保护电路包括：受控于所述安全控制器的安全保护开关和制动器安全开关，其中，安全保护开关与扶梯安全回路相串联，制动器安全开关与扶梯附加制动器相串联。

2.如权利要求1所述的扶梯集成控制系统，其特征在于，所述信号采集子系统中至少有一部分为接入所述安全控制器的pessrae认证单元，该pessrae认证单元与所述安全控制器以及安全保护电路相互邻近地布置在主板上且作为pessrae认证区，主板上其余元件所处位置作为非pessrae认证区。

3.如权利要求2所述的扶梯集成控制系统，其特征在于，主板上设有位于pessrae认证区和非pessrae认证区边界处的标识线。

4.如权利要求1所述的扶梯集成控制系统，其特征在于，所述信号采集子系统包括多个传感器和多个检测开关，其中与电气安全功能相关的传感器和检测开关输出端连接符合pessrae认证要求的双通道隔离元件；与非电气安全功能相关的传感器和检测开关输出端连接单通道隔离元件。

5.如权利要求1所述的扶梯集成控制系统，其特征在于，所述安全控制器包括独立设置且相互校验的主控制器和从控制器，所述安全保护开关受控于主控制器，所述制动器安全开关受控于从控制器。

6.如权利要求5所述的扶梯集成控制系统，其特征在于，所述安全保护开关包括：工作电路相互串联的第一安全继电器和第二安全继电器；第一安全继电器的控制电路的一端与主控制器连接，第二安全继电器的控制电路的一端与从控制器连接，第一安全继电器的控制电路的另一端和第二安全继电器的控制电路的另一端与扶梯安全回路连接；第一安全继电器和第二安全继电器均匹配有状态反馈电路，与第一安全继电器匹配的状态反馈电路与从控制器连接，与第二安全继电器匹配的状态反馈电路与主控制器连接。

7.如权利要求5所述的扶梯集成控制系统，其特征在于，所述制动器安全开关包括：工作电路相互串联的第一制动继电器和第二制动继电器；

第一制动继电器的控制电路的一端与主控制器连接，第一制动继电器的控制电路的另一端与第二制动继电器的控制电路的一端连接，第二制动继电器的控制电路的另一端与从控制器连接；第一制动继电器和第二制动继电器均匹配有状态反馈电路，与第一制动继电器匹配的状态反馈电路与从控制器连接，与第二制动继电器匹配的状态反馈电路与主控制器连接。

8.如权利要求2所述的扶梯集成控制系统，其特征在于，所述信号采集子系统包括接入安全控制器的电气安全功能信号采集单元，以及接入逻辑控制器的非电气安全功能信号采集单元，其中，所述电气安全功能信号采集单元的一部分属于所述pessrae认证单元。

9.如权利要求1所述的扶梯集成控制系统，其特征在于，所述执行子系统为多个用于控制扶梯运行接触器的控制开关，各控制开关的工作电路分别与安全保护开关相连，各控制开关的控制电路与所述逻辑控制器相连。