电梯故障检测系统设计

韦荣贵

摘 要：近些年来，经济高速发展，社会不断进步，而电梯在方便人们的生活、工作等方面发挥着巨大的作用，但是电梯也经常会出现故障，故障的出现影响了人们的正常生活，因此，解决各种电梯故障是我们当下必须高度重视的话题。鉴于此，作者在文中对电梯故障检测系统设计进行详细的分析和全面的探究，希望对有需要的人士提供绵薄之力。

关键词：电梯故障；检测系统；设计

众所周知，我国的经济发展呈现又快又好的态势，而当今社会发展最为火热的行业非房地产行业莫属，而建筑行业作为与房地产行业最为密切的行业也迎来了不可多得的发展机遇，我国虽然幅员辽阔、疆域纵横万里，但是由于人口基数较大，所以人均土地资源占有量远远低于世界平均水平，为了解决土地资源日益短缺的问题，我国的建筑开发商和政府更加青睐于高层建筑与超高层建筑的开发和建设。很明显，高层建筑的最大特点是就是高度非同寻常，所以电梯被普遍的应用到高层建筑中，以方便人们的上楼和下楼，与此同时，我们也要看到，由于各种原因发生的电梯故障也越来越多。这不仅影响了电梯的正常运行，严重的还会给电梯的使用者带来巨大的伤害，因此必须加强对电梯故障检测系统设计的研究，以不断提高预测故障、解决故障的水平。

1 电梯系统的组成及故障诊断方法

1.1 电梯系统的组成

现代的电梯系统主要由两部分组成，即机械部分和电气控制部分。机械部分又包括轿厢、导向系统、曳引系统、重量平衡系统和门系统等。电气控制部分主要由电梯信号控制部分和电力驱动部分组成。电梯信号控制系统主要由层站控制器、机房控制器和轿厢控制器等部分组成。电力驱动部分主要由电动机、控制系统、电梯轿厢及传动机构等组成。

1.2 电梯故障的诊断方法

随着科学技术的高速进步，我们可以利用的电梯故障诊断方法与技术数不胜数，其发展和时代、社会的发展相一致，从简单到复杂，从手动到自动化，但是归根结底，进行电梯故障的诊断可以从以下两方面着手，即基于一定数学模型的诊断方法和非基于模型的诊断方法。

1.2.1 基于一定数学模型的诊断方法。系统而全面的数学模型是基于一定的数学模型这一诊断方法的主要基础，而现代化的控制理论则是这一模型的指导思想。以下是其诊断原理：首先建立数学模型，然后对于其输出值进行估计，随后比较输出值和输出的测量值，接下来对二者产生的残值进行估计，需要利用一定的参数模型和空间方程，还需要对残差进行适当客观的评价，评价残差需要利用相关准则，在此基础上对电梯的故障信息进行获取。

1.2.2 非基于模型的诊断方法。和基于一定数学模型的诊断方法不同，非基于模型的诊断方法有很多的种类，以下是其主要的种类：（1）基于故障模式识别的诊断方法。这种方法属于静态故障诊断方法，模式识别技术是其基础。利用这种方法诊断故障的时候主要分为两个阶段，分别是离线分析阶段和在线分析阶段。前者主要是对表达故障的模式进行确定，并对向量的识别函数进行确定；而后者首先提取表达故障的向量，然后在对函数进行判别的基础上对故障予以定位。（2）基于专家系统的诊断方法。单纯从名称来看，我们便不难发现这种故障诊断方法是较为先进的，其基于专家系统的诊断方法的主要组成部分是诊断的知识表达、诊断推理以及获取诊断知识等。互联网技术的发展和进步为这种诊断方法的应用和普及创造了良好的机会，增强了这种方法的稳定性和可靠性。（3）基于故障树的诊断方法。从本质上来说，这种诊断方法属于是逻辑结构图，其意思就是通过图表的形式将电梯使用过程中可能会发生的故障以及故障出现的原因显现出来，其优点在于可以直观形象的展现故障的类型、出现的原因，并精准的计算故障的发生概率、可能造成的损害等情况。

电梯的故障诊断方法不仅仅包括以上几种，作者只是挑选了最具代表性的进行了阐述，除了上述诊断方法，还包括基于人工神经网络的诊断方法，需要明确的是，我们对任何一种方法都应该一分为二的看待，既看到其优点，又要看到其缺点。以基于数学模型的故障诊断方法为例来说，这种方法的优点是具有较强的容错控制能力，但是其对于所建立的数学模型的依赖性太强，因为电梯发生故障的原因和类型是多种多样的，而这个时候单纯的依据数学模型有时候是无法找出故障发生的具体原因。

3 一种基于CAN总线技术的电梯故障检测系统设计研究

CAN网络，又称控制器局域网，其被涵盖了现场总线技术的范围之内，是一种可以有效支持实时控制和分布式控制的串行通讯网络。CAN技术即多种优势于一身，正是凭借着这一优势，其在诊断电梯故障方面得到了广泛的应用并受到了青睐。这项技术的主要组成部分有两个，即硬件设计和软件设计。

3.1 硬件设计部分

检测单元的设计和检测回路的硬件设计是硬件设计部分的两个主要组成部分。（1）检测单元的设计。应该全面的考虑并仔细的计算设计回路中的检测端口，主要目的就是保证被检回路的电气特性不受影响。低开通电路光耦方案当前比较常用和实用，在这一方案的利用之下，可以通过微小电流检测电梯故障。（2）检测回路的硬件设计。为了保证电梯故障诊断系统对安全回路进行检测的要求需要完成检测回路的硬件设计，检测回路的硬件部分以PIC单片机为核心，包括检测单元、保护单元、CAN通信模块等设计。

3.2 软件设计部分

检测安全回路是检测系统的主要功能，而开关动作和门锁开关是安全回路中的两个主要开关，开关动作表示电梯在使用的过程中发生了故障，而且一旦触点粘连，就被表明情况比较危急；断路和短路是门锁开关经常出现的故障。开关种类的不同决定了软件设计也应该有所不同，门锁开关发生故障的概率较大，故障也是相当复杂和繁琐，应该将其作为故障检测的关键点，所以要重点分析这一故障模式。

电梯门在很大程度上影响着电梯的使用，开门关门的动作一天可能重复成千上万次，这就决定了其发生故障的概率较大，加之受到外界因素的影响和制约，所以一旦电梯门出现任何故障，将影响电梯的正常运行，作者查阅了相关的书面资料之后发现，在所有的故障类型中，由门引起的故障占绝大多数。门锁是组成电梯门系统的元部件中的微不足道的一个，但同时又是十分特殊的一个，其直接连接电梯的主系统，作为主系统和门系统的接口。门锁发生故障的概率也较高，主要包括两种：一是在电气触头闭合的情况下门锁与锁钩的啮合不好而发生的掉锁钩故障；另外一种是锁钩啮合良好，但是电气触头闭合不好。《TSG-T7001-2009电梯监督检验和定期检验规则——曳引与强制驱动电梯》轿厢应当在锁紧元件啮合不小于7mm时才能启动，门的锁紧元件应当有一个电气安全装置来验证。在分析门系统故障的基础上，需要通过以下几点做好软件部分：

当有人按下开门的按钮后，电梯控制系统的主机会发出相应的信号，同时电梯故障检测装置的控制器PIC也会接收到这一信号，如果开门信号存在，通常来说都是门锁在开关延时后断开，但是如果延时之后没有断开，这个时候就断定发生了粘连。同样的道理，如果关门信号存在，通常来说都是门应当闭合，电梯的安全回路一般都是常闭的，所以这种现象可以成为安全回路不通。如果使用电梯的过程中门锁断开，这也表明有故障发生，可能由于机械原因门没有闭合，可能控制系统没有问题比如层门被挡着或者卡阻，这个时候应是将故障信息或者信号传到控制器，从而控制曳引机。

4 结束语

通过作者在文中的详细叙述我们会发现，电梯在运行的过程中发生故障的现象屡见不鲜并且屡禁不止，对电梯故障检测系统进行研究分析和完善是保障人民生命健康与财产安全的需要，作者就对电梯故障检测系统进行了分析，由于篇幅有限，所以不能面面俱到，但是仍然希望通过本人的简短叙述为读者提供参考和借鉴。

参考文献

[1]张敏健.一种基于CAN总线技术的电梯故障检测系统研究[J].电站系统工程，2014，3：68-69.

[2]张宏涛，等.计算机电梯控制器故障检测系统[J].计算机工程，2015，4：227-228.

[3]TSG-T7001-2009电梯监督检验和定期检验规则——曳引与强制驱动电梯[S].