带附加值技术方案在扶梯旧梯改造中的应用

梁卓辉

（广州奥的斯电梯有限公司，广州 510425）

0 引言

本文的目的是探讨在扶梯旧梯改造的过程中，如何结合自动扶梯旧梯改造的实际情况进行改造和升级。由于之前的扶梯的使用时间仍较短，因而前人在这方面的探讨通常集中在小修小改或大修上，但随着使用时间的延长，一些早期的自动扶梯在不断的维护和大修后虽然仍然能运行，但无论是外观、性能、震动或噪声等指标已大不如前，再也难以满足用户的使用要求。在这种情况下，就催生了一种新业务——自动扶梯的旧梯改造。本文借助一些已成功实施的旧梯改造的例子里面的部分技术内容，提供一些具体的，既可适用于技术升级，又带有性价比较高的附加值的改造技术方案供读者参考，并指出了这些技术改造方案的应用场景。希望籍此抛砖引玉，共同探讨扶梯旧梯改造这一新兴业务的技术与方法，推动其更好地发展。

1 旧梯改造的原则

在扶梯的旧梯改造中，修旧如新应该是追求的一个非常重要的目标。所谓修旧如新，就是要求旧梯在经过改造后，其技术水平达到的标准或呈现出来的指标，除了受环境等不可避免的客观因素而被特别豁免外，其他的都应符合当前在用的最新标准和最新规范的要求，业主和乘客在扶梯改造后的用户体验，更应该有一个质的飞跃，维保人员在扶梯改造后的维修保养过程中，工作上也应该更高效和便捷。

在旧梯改造的实施过程中，遇到有相当数量的旧扶梯的电气控制系统，仍然是采用带有大量触点控制的继电器式控制电路。在旧式的检测系统和人机界面中，仍然采用点对点的形式进行检测和信号传输的居多，这令整台扶梯在使用过程中，呈现出较高的电气故障率，电气布线方面显得臃肿和凌乱，在查找故障时感觉困难和低效，当然，这可能是由于受当年新扶梯制造时的技术发展状况限制所致，但如果现在对其进行改造时，仍为了减少改动或节省成本而沿用当时的这些技术进行小修小补，或甚至只是一对一地把一些不符合新标准的旧零部件换成符合新标准的新的零部件，而不去进行一些大刀阔斧的整体技术方案的重新设计和零部件的重新更替，则会令改造后的扶梯失去其应有的技术先进性、低故障率，以及日后在维保方面的便捷性和高效率。结合这种情况，下面着重探讨如何把一些带附加值的技术应用到扶梯的旧梯改造中去，在成本增加不多的情况下，令改造方案得到较高的性价比，从而令经过旧梯改造后的扶梯，无论在技术上还是质量上都有质的飞跃。

2 技术方案

2.1 交互界面

首先从人机界面开始探讨。人机交互界面，承担着扶梯对乘客的提示和指引、扶梯控制系统和操控、以及维保人员相互交流的任务。对于和乘客交互方面，它包含了最初的交通流向灯，其后发展的扶梯运行状态的语音提示，到现在被开始较多使用的屏幕显示信息系统。而对于控制系统、操控和维保人员相互交流方面，它包含了最初使用的固定式安装的LED显示器和键盘组合系统，到后来发展起来的手持式的，把LCD显示和键盘操作结合在一起的手持工具，以及现在和前述手持工具混用的较大屏幕的信息显示系统。

这里着重谈一下现在使用较多的通过屏幕显示的信息系统，这种系统通常分为安装在扶梯的护栏上的小屏幕交互界面、控制柜的屏幕交互界面、监控室的大屏幕交互界面等。通常，安装在扶梯的护栏上的小屏幕交互界面的用途是着重于让乘客知道现在扶梯运行方向和该运行方向所到达的楼层信息，以及一些诸如天气等的其他服务信息。控制柜的屏幕交互界面的目的是着重于显示扶梯的运行状态，让操控、维保人员可以形象地知道扶梯现在的运行状态，当扶梯出现故障时，形象地把故障发生的位置显示在屏幕上，让维保人员可以基本上不用工具进行诊断和查找，就能较准确地确定故障点，以及令操控、维保人员可以通过屏幕交互界面上的键盘，有目的地查看控制柜内一些预设的参数等信息，同时，也承担着把调试和维保人员希望设置的参数存入控制系统的责任。监控室的大屏幕交互界面的用途着重于让监控人员知道现在扶梯的状态，如停止或运行、正常运行或检修运行、运行的方向等信息。

上述这些界面的选用，无论是对乘客的用户体验，还是对提高维保和监控人员的工作效率和便捷性，都有着非常大的正面作用。因此，在旧梯改造的方案设计过程中，应尽可能地选用这些人机交互界面，以增加扶梯改造后的附加值，提高使用者的体验感，提高日后维保人员的工作效率。但如果在选用这些界面的同时，却仍然沿用老旧的点对点的并行式信号传输形式，电气布线会更臃肿和凌乱，控制系统更易受到干扰，故障率更高，因而，在选用这些显示信息较多的人机交互界面时，就必须抛开原来在用的并行通讯传输方案，重新设计，把串行通讯的技术方案引入到旧梯改造的设计方案中。

2.2 串行通讯原理

串行通讯技术是指通讯双方按位进行、遵守时序的一种通讯方式。在数据传输过程中，它将数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度，它主要用于实时监控等系统通讯工作当中，并能借助于现有的电话网实现数据的远距离传输，特别适用于控制系统之间，以及控制系统与外设之间的远距离通讯。它的显著优点是：通信线路少，布线简便易行，施工方便，结构灵活，系统间协商协议，自由度及灵活度较高等。当然，与并行通信相比，它也有一些主要的缺点，就是数据传送效率低，这是显而易见的。但是，由于扶梯控制要求的数据传输速度和实际使用中的串行通讯的数据传输速度根本不在同一个数量级上，因而，它的这个主要缺点在扶梯控制应用中就变成了一个可被忽略的缺点。

串行通讯源自于20世纪60年代，其时，美国电子工业协会（EIA）为保证不同厂家产品之间的兼容，将RS－232C（简称RS－232）定为串行通信接口的电气标准，后来还陆续发展了RS－422和RS－485标准。RS－232C的全称是EIA－RS－232C，EIA （Electronic Industry Association）代表美国电子工业协会［1］，RS（Recommend standard）代表推荐标准，232是标识号，C代表RS232的最新一次修改（1969）［2］，在这之前，还有RS232B、RS232A标准。它的官方定义为在数据终端设备和数据通信设备之间使用串行二进制数据交换的接口，属于不平衡传输。由于RS－232是为点对点，即只用1对收发设备通讯而设计的，协议理论传输距离只是10 m级［3］，而且还与波特率有关，距离越远，波特率就要越低，否则就会通信失败，因而，在实际应用中，只适用于设备之间的通讯距离不大于15 m的讯号传输，而且讯号传输的速率低，除此之外，RS232还有一个较致命的缺点，就是各信号间容易产生串扰，所以，正是由于RS－232这些较明显的缺点，后面才陆续有了RS－422和RS485标准。

RS－422标准是平衡电压数字接口电路的电气特性标准，RS－422属于平衡传输，RS－422已把传输速率提高到10 Mb，传输距离在19 kb／s下能延长到1 000 m左右［4］，而且是可以实现一对多的讯号传输。但RS－422也有一个较明显的缺点，就是不允许出现多个发送端而只能有多个接受端。RS485是一个定义平衡数字多点系统中的驱动器和接收器的电气特性标准［5］，该标准由电信行业协会和电子工业联盟定义。使用该标准的数字通信网络能在远距离条件下以及电子噪声大的环境下有效传输信号。RS－485使得连接本地网络以及多支路通信链路的配置成为可能。和RS－422一样，理论上，通信速率在100 kb／s及以下时，RS－485的最长传输距离可达1 200 m，但在实际应用中传输的距离也因芯片及电缆的传输特性而有所差异。由于RS－485是一个定义平衡数字多点系统中的驱动器和接收器的电气特性的标准，因而，它允许出现多个发送端和多个接受端。通过上述的对比可发现，在扶梯的通讯传输中，采用RS－485标准比采用RS－232和RS－422标准更适合。

2.3 串行通讯应用到扶梯的条件

为了把串行通讯应用到扶梯的通讯传输中，必须从控制柜的硬件开始就使用串行通讯的收发接口，这就决定了需要放弃以前的有触点的继电器控制系统，转而采用通用的带有串行通讯功能的PLC或专用的电脑主板作为控制柜的控制中心，再配上合适的隔离和驱动电路，去驱动外围的强电控制电路。这样做有几个好处。 （1）在管理上，统一了硬件模式，避免了在不同的旧梯改造方案中，重复进行不同的硬件设计的工作，因而提高了旧梯改造方案的设计效率，同时，由于硬件模式的相同，令旧梯改造过程中的施工方更容易通过熟悉同一作业指引，提高施工效率和日后的维保效率。（2）在质量上，由于淘汰了大量有触点的控制系统，因而，可令整个控制系统的故障率大幅下降，其稳定性大幅提升。（3）在满足客户个性化的需求上，在相同硬件模式的前提下，只需要通过软件模块的不同组合，即可帮助客户实现其个性化的需求，令旧梯改造的性价比增加。为了配合硬件的有效工作，软件上应该采用模块化的程序设计，把那些基本的必备功能设计成共有的软件模块，而把针对不同客户的特殊要求设计成可选的功能程序模块，通过对不同的标志位的检测，由程序决定是否把可选模块连入到基本的共有模块中去，从而组成一个完整的控制程序，达到满足客户的需求。同时，还可以通过LTE的方式，把扶梯运行过程中需要监控的状态，发送到指定的地方，令扶梯的运行状态信息得到共享。

3 配套的技术方案

由于控制系统从原来的有触点控制，改成了电子式的无触点控制，因而，整个控制系统对电压的波动可能变得更加敏感，为避免诸如雷电等对电压的影响冲击到扶梯的正常运行，建议对一些应用在如地铁、机场等重要场合的扶梯，选用电压跌落保护装置，这种保护装置，只是在雷电等袭击电网，导致电网电压瞬间跌落后又迅速恢复正常时，为免电子电路的误动作，导致整台扶梯误停而设置。当然，对于由于各种原因而导致外电网失电，这种保护装置是不会起作用的，而且，这种保护装置的侦测电路必须把侦测到的外电网的电压情况即时送入控制系统，由控制软件判断是否应根据电压的跌落而停止扶梯的运行。在选用这种保护装置时，功率可以不用选太大，只要能起到保护控制电路即可，没必要把电动机的功率也覆盖，同时，保护时间也不用太长，几百毫秒即可，因其目的只是保护控制电路中的电子电路不会因为短于几百毫秒的瞬间电压跌落而发出错误的指令，而对于强电控制电路，甚至电动机等，由于电磁的滞后性和机械的旋转惯性，并不需要这种瞬间的保护。这样，既可令控制电路在一旦有电压波动时，得到一个合适的保护，同时又可减少改造中不必要的过度成本支出，是一个性价比较高的选择。

4 结束语

本文结合自动扶梯旧梯改造的实际情况，提供了一些既可适用于技术升级，又带有附加值的改造技术方案，同时列举了这些技术改造方案的应用场景，为今后的扶梯旧梯改造选取方案提供了可供借鉴的范例。