自动扶梯控制柜检测台的设计与实现

陈 洁

（申龙电梯股份有限公司，江苏 苏州 215213）

自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范的新标准（GB 16899-2011）对自动扶梯和人行道的安全性有了进一步的提高，任一台自动扶梯或人行道必须具有检测装置或电气安全装置进行超速保护和非操纵逆转保护、梯级缺失保护等.自动扶梯和人行道应在速度超过名义速度的1.2倍之前自动停止运行.自动扶梯和α≥6°的倾斜式自动人行道应设置一个装置，使其在梯级、踏板或胶带改变规定运行方向时自动停止运行.自动扶梯和自动人行道应能通过装设在驱动站和转向站的装置检测梯级或踏板的缺失，并应在由梯级或踏板缺失而导致的缺口从梳齿板位置出现之前停止运行.当扶手带速度偏离梯级、踏板实际速度大于-15%且持续时间大于15 s时，应使自动扶梯停止运行[1].因此在扶梯控制柜的调试和检测中必须对柜内的监测装置和电气安全装置的功能进行调试和检测.

本检测台可以检测Y-Δ起动和变频驱动的普通、大高度、智能等多种控制柜，除了检测扶梯的基本控制功能外，着重用来检测安全回路故障、超速保护、非操纵逆转保护、扶手带欠速和梯级缺失保护功能.

1 自动扶梯控制系统简介

自动扶梯或自动人行道的控制系统，按主控制器分为PLC控制和单片机控制两种.按拖动方式分为直接供电的Y-Δ降压起动和由静态元件供电的变频器驱动两种.根据使用场所不同，自动扶梯或自动人行道可分为普通型、智能型、大高度型等多种.各种型号的控制电路略有差异，但通常由电源控制、运行方向控制、速度控制、安全电路、电气安全监测装置、照明控制等部分组成.其系统框图如图1所示.

扶梯控制系统中除了就地安装的检测传感器和安全开关外，其他电器分别安装在两个控制箱中，其中一个安装在上机房内，为主控制箱；另一个安装在下机房内.扶梯上半部的信号通过电缆直接引入主控制箱，下半部分的信号则引入下控制箱，上下控制箱由控制电缆通过接插件连接起来.其连接示意图如图2所示[2].

图1 扶梯控制系统方框图

2 调试台电路原理

图2 控制箱与信号连接示意图

自动扶梯调试台的电路由电源电路、安全电路、速度脉冲产生电路、传感器和指示电路组成.电源电路如图3所示.图中“QF”是调试台总电源开关；“HLP1”是电源指示灯；“HLP2”是调试台电源输出和断相指示灯；接触器“KM1”和“KM2”用于给控制柜电源的相序切换，接触器“KM3”用于给控制柜电源断相序控制；“QS”是隔离开关，以防止调试操纵人员带电接拆线；“FU1-FU4”是熔断器；“SBDY”是输出电源控制开关，用于调试过程中切断输出电源；“TC”是照明指示用控制变压器；“SADD”为供给控制柜的照 明 电 源 开 关 ，“XS1”、“XS2”、“XS2”为220V市电插座.

图3 调试台电源电路

图4 安全电路

安全电路的原理如图4所示.图中检测用开关：“STP-UE”是上端停止按钮，“SACR-DL”为下左曳引链安全开关，“SACR-DR”为下右曳引链安全开关，“SAHR-DL”为下左扶手带出入口安全开关，“SACP-DL”为下左梳齿板异常安全开关，“SASP-DL”为下左围裙板安全开关，“SADD-D”为下梯级下陷安全开关，“SASP-DR”为下右围裙板安全开关，“SACP-DR”为下右梳齿板异常安全开关，“SAHR-DR”为下右扶手带出入口安全开关，“SADD-U”为上梯级下陷安全开关，“SASP-UL”为上左围裙板安全开关，“SACP-UL”为上左梳齿板异常安全开关，“SAHR-UL”为上左扶手带出入口安全开关，“SADR”为驱动链安全开关，“SAHR-UR”为上右扶手带出入口安全开关，“SACP-UR”为上右梳齿异常安全开关，“SASP-UR”为上右围裙板安全开关，“SAGB1”和“SAGB2”分别为上下中检修盖板安全开关，“Dn”、“Un”、“UDn”和“DUn”为接插件[3].

速度脉冲产生电路如图5所示.“SANZ”是非操纵逆转试验按钮；“SADS”是扶手带欠速试验按钮；“SBCS1”是1.2倍超速试验按钮，“SBCS2”是1.4倍超速试验按钮；“SBQS”是梯级踏板缺失试验按钮；“SACX”是错相试验按钮，“SADX”是断相试验按钮；“GZFK”是工作制动器行程反馈开关；“FZFK”是附加制动器行程反馈开关；“SASX”是名义速度选择开关；“SAST-U”和“SAST-D”分别为上下端起动/停止钥匙开关；“APXH”是脉冲电平变换电路.“HLNZ”是梯级踏板逆转指示；“HLDS”是扶手带速度欠速指示；“HLCS1”是扶梯超速1.2倍指示；“HLCS2”是扶梯超速1.4倍指示；“HLQS”是梯级踏板缺失指示；“HLGB”是检修盖板开启指示；“HLCDX”是电源错断相指示.PLC输入输出点的分配如表1所示.

图5 速度脉冲产生电路

传感器和指示电路如图6所示，图中“HLUL”是上梯级照明指示，“HLDL”是下梯级照明指示，“HLEL1”是上机房照明指示，“HLEL2”是下机房照明指示，“HLSLU”是上梳齿照明指示，“HLSLD”是下梳齿照明指示，“HLPU”是加油器指示，“HLWF”是扶手带照明指示；“BK”为模拟工作制动器的继电器；“YB2”是辅助制动器；“SQ1”和“SQ2”是乘客检测传感器；“HLPU”上部方向指示，“HLPD”下部方向指示；“SAYW”为加油器油位开关.

3 速度信号产生

图6 传感器和指示电路

自动扶梯电气安全监测装置用到的扶梯速度信号有3对，即梯级踏板速度信号、梯级踏板缺失信号、扶手带速度信号.在扶梯现场，这3对速度信号都利用接近式感应开关分别对转动的曳引主机、梯级踏板、扶手带形成方波脉冲信号进行测量.本检测台不是在曳引主机上安装感应式接近开关，然后进行分频来得到速度信号，而是采用PLC来产生6路3对方波脉冲模拟扶梯相应的速度信号[2].脉冲的周期T与检测的对象有关，不同的检测对象，脉冲周期不同.用于检测运行速度只需要单列脉冲信号，而检测运动方向就需要有两列脉冲信号，且两列脉冲间有固定的时间差td.即是有固定时序的一对脉冲.对两个脉冲间的相位，即时间差有要求，不能是脉冲周期的一半.由于需要检测扶梯控制柜对欠速和超速的保护功能，故需要所产生的脉冲周期可以进行调节.用PLC产出脉冲信号的梯形图如图7所示，图中辅助继电器“M101”和“M104”所形成的脉冲信号波形如图8所示.通过给数据寄存器“D100”赋予不同的值便可得到相应周期的脉冲信号，图中可以产生一对周期 T 分 别为 1000 ms、800 ms、660 ms、570 ms的方波脉冲作为扶手带速度信号.

其余两种速度脉冲信号的产生可参照本梯形图.当需要检测非操纵逆转保护时，只要将原两路脉冲互换输出即可.当需要检测超速时，只要将相应速度的脉冲时间值送入定时器即可[4]；欠速也类似.对于梯级缺失检测，只要在按钮按下时屏蔽掉输出脉冲串中的一个即可.因篇幅这里不再详细说明.

表1 PLC输入输出点分配

图7 变周期脉冲信号产生梯形图

4 材料和安装

本调试检测台电路所用主要材料如表2所示.调试台的面板布局如图9所示.

本检测台在对控制柜进行调试或检测过程中，若需要检测非操纵逆转保护、梯级缺失保护、1.2倍（或1.4倍）超速、扶手带欠速保护时，只需要按下调试台面板上的相应功能检测按钮即可，操作非常简单、方便.

图8 脉冲波形

5 结束语

依据新的自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范，设计开发了一台控制柜功能检测设备.该设备可以进行PLC或单片机控制、以及Υ-Δ或变频器拖动的控制柜的检测，具有通用、可靠、简单、方便等优点，有较大的实用价值.

表2 调试台主要材料清单

图9 调试台面板布局

[1]GB16899-2011自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范[S].北京：中国标准出版社，2011.

[2]陈洁.PLC控制技术快速入门：三菱FX系列[M].北京：中国电力出版社，2010.

[3]陈洁.PLC控制技术快速入门：西门子S7-200系列[M].北京：中国电力出版社，2013.

[4]陈洁，严俊高.一种继电器控制电路转换成PLC梯形图的方法[J].机床电器，2012（5）：43-44，55.