安全且经济高效的电梯井道控制的突破

APS 和 iDiscovery 共同提供了一系列优势。

该论文发表于  马德里 2016，垂直运输技术国际大会，并首次发表在 IAEE 书中 电梯技术21，由 A. Lustig 编辑。 经国际电梯工程师协会许可转载  （网站： www.elevcon.com).

百年电梯井道安全控制系统迎来了它的一天。 为了保持安全水平，需要越来越多的安全相关功能，同时还额外安装了更多方便、维护和预维护的功能。 非接触式、非常坚固且精确的绝对定位系统 (APS) 与位置监控器 (iDiscovery) 相结合，接管井道中所有与安全相关的功能，并通过安全链触发电机制动器，或直接使用电动安全装置。

iDiscovery 涵盖了超速或意外轿厢移动的检测，以及车门的预开、平层和打开车门时的再平层以及减速控制。 iDiscovery 涵盖了虚拟限位开关、虚拟检查限位开关和虚拟庇护所。 APS 和 iDiscovery 相结合，显着降低了电梯设备的成本和复杂性，以及安装时间。

介绍

不同的技术分支正在发生什么？ 在自动化技术方面，一个新时代已经开始。 它被称为“工业4.0”。 传感器变得越来越智能，可以进行自我校准并在出现异常情况时触发事件。 控制系统正在获得更多用于预维护的功能，以自我监督或提高效率。

纵观汽车行业，卡车正在使用线控转向技术，从液压系统转变为电动系统。 汽车学会与其他汽车交流，以帮助防止碰撞和避免交通拥堵。 相比之下，看看电梯行业可能会表明它是一个使用接触器技术和电路来满足规范和标准的大而古老的恐龙。 当然，这是有原因的。 过去已经证明，这项技术是可靠和安全的。 因此，对尚未被市场证明的新技术的改变，需要与目前使用的技术一样可靠，并且需要安装和维护简单到技术人员可以以同样的精度和精度处理它。关心他们可以证明的技术。

电梯的任务非常简单。 它必须安全、快速且无任何中断地垂直运送人员，并且需要 24/7 全天候可用。 此外，如果发生断电或失去牵引力等意外事件，电梯必须注意不会对乘客造成不安全的情况。

该提议是将 APS 与 iDiscovery 结合使用，以将安全相关功能和旅行相关功能分开。 这意味着安全控制以安全的方式监督井道，在出现任何不安全情况时停止电梯，并为电梯控制生成状态信息，以实现更轻松、更高效的维护、预维护和舒适旅行。

iDiscovery 的功能

如果引入智能传感器，如果没有其他权衡可能，成本就会增加。 机械触点仍然是最安全、最具成本效益的解决方案之一，用于回读例如门触点的信息。

必须有其他权衡，以降低成本和复杂性：

• 门电路（轿门和井道门）
• 调速器（张紧装置、调速器、绳索和安全钳）
• 延迟控制（标准缓冲器被缩减缓冲器、安全开关和行驶模式控制装置取代）
• 检查（召回面板、检查控制坑和汽车，以及保护技术人员的机械装置）

上述硬件需要通过电子方式进行更换，才能获得更大的系统效益。 图 1 显示了 iDiscovery 与 APS 的结合。 APS 从安装在电梯井中的代码带生成非接触式安全完整性等级 3 级的位置和速度信息。 该信息被传输到 iDiscovery，iDiscovery 将位置和速度信息与其他竖井信息一起处理，以确保为乘客和技术人员提供安全的竖井环境。

轴信息是什么意思？ 图 2 显示了带有三个井道门的电梯轿厢以及“虚拟”检查和扩展检查限制。 在灰色虚线框中，显示了虚拟限位开关，其位置通过安全方式存储在 iDiscovery 中并始终受到监控。 紧接在图下方，更准确地说，在以下部分中简要说明了该功能。

门电路

监控门状态的最具成本效益的解决方案是机械触点。 目前市场上还没有其他解决方案，它在纯机械接触的成本范围内。 如果是运行距离长、服务楼层少的快速电梯，或者一个井道内有两个轿厢的电梯系统，需要两个虚拟门电路，或者需要两个以上虚拟门电路的系统，如果使用智能井道和轿门触点，可以降低复杂性。 电气复杂性的降低也意味着系统可靠性的提高，从而由于减少维护而带来成本效益。

EN 81-20:5.12.1.4 描述了预开门情况下的自动桥接。 如果电梯控制系统发出指令并且轿厢的速度限制和位置在给定的边界内，iDiscovery 会在门区内自动桥接竖井门。

EN 81-20:5.12.1.8 和 81-2:5.12.1.9 要求在检查模式下允许桥接轿厢门和竖井门，以避免使用桥接电缆，这在电梯系统中很容易被遗忘并导致不安全的情况。 iDiscovery 具有用于竖井门和轿门的独立门电路。 如果轿厢在正常模式下运行，每个轿门和井道门的运动都由 iDiscovery 监控，从而确保井道和轿门安全链正常运行。 在正常操作期间，任何未经授权的竖井或轿门桥接都会被检测到。

每个门区都对门的预开门和轿厢重新平层进行监督，以确保：

• 控制器指挥桥接，轿厢在右门区内
• 速度在预开或重新平层限制内
• 不会发生意外的汽车移动（符合 EN 81-20:6.3.13）

客户可以选择将其与 A3 认证的电机制动器、电子安全钳 (eSafety) 或标准调速器的电动预触发信号结合使用。 iDiscovery 保证确定性的反应时间，可用于非预期汽车移动 (UCM) 计算。

图3显示了iDiscovery的门操作指示灯和系统操作指示灯：

• ERR：这意味着发生了系统错误，可以通过关闭再打开 iDiscovery 来重置。
• APS：如果点亮或闪烁，则表示没有与 APS 通信或 APS 未相应安装，因此没有可用的绝对位置。
• 操作系统：检测到超速。
• RC：发生延迟控制。
• UCM：发生了 UCM。
• RST：复位按钮切换回正常操作。
• FLT：已达到最终限制上限。
• DZ, UP, LEVEL, DOWN：首先显示轿厢是否在门区（DZ），是否水平（Level）或高于（Up）或低于（Down）门区
• DZ：门区过桥激活。
• FLB：达到最终极限底部。

电梯控制也可以通过专有的 CAN 或 CANopen (DS417) 读取状态信息。

延迟控制

在电梯井的上下端，iDiscovery 始终检查行驶速度和减速度是否低于允许的最大值。 如果不是这种情况，则首先打开安全链以通过电机制动器进行制动，其次触发安全钳。 此功能也用于减少缓冲行程 (EN 81-20:5.12.1.3)。 最大可能的速度限制曲线如图 4 所示。 如果汽车由于某种原因加速达到这些限制，首先打开安全链（黑色曲线），然后触发安全钳（灰色曲线）以避免汽车以超过允许的动能撞击缓冲器。

速度总督

传统的调速器，如图 5 所示，多年来已证明其可靠性。 对于旧的电梯装置，限速器的要求是在预定的超速处停止并通过绳索启动安全钳。 对于今天的安装，为 UCM 设置一个合适的停止速度是很有用的。 如果门区内的速度超过 0.8 mps 或接近门区的末端太快，如果在平层或再平层模式下，监控速度可以降低到 0.3 mps，安全钳就会触发。 如果在平开门时出现最大加速度，则可以更早地检测到 UCM。 如果打开检查模式并命令电梯进入检查遮蔽空间（如果电梯运行超过检查或扩展检查限制），首先打开安全链以激活 A3 认证的电机制动器。 如果汽车行驶超过此限制 50 毫米，安全钳会启动以保护技术人员免受碰撞。 传统的调速器无法相应地处理所描述的模式，因为它是为一种（或最多两种）不同速度而构建的，没有任何位置信息。 如果传统的调速器被 APS 和 iDiscovery 取代，这些功能可以被取代。 在这种情况下，安全水平显着提高。 iDiscovery 可以通过使用调速器的预触发信号或直接触发任何电子安全钳来触发传统的调速器。

图 6 显示了 Cobianchi PC24GO 电子安全钳。 图 7 中的图表显示了安全钳的触发。 上图显示位置随时间变化，而第二图显示速度随时间变化。

安全装置由 iDiscovery 以 2 mps 的速度触发。 总反应时间约为 117 毫秒。 iDiscovery 已配置为 50 毫秒的反应时间。 需要非常仔细地选择反应时间。 如果它太短，就会失去稳健性，并且安全钳可能会意外启动。 如果反应时间设置为超过 100 mps，系统本身可能非常稳健，可以防止意外激活。 然而，汽车仍在加速的时间对于足够的系统行为来说变得太长了。 测试表明，触发时间应该在 50 ms 到 100 ms 之间。 在这种情况下，激活速度为 2.0 mps 的最大速度为 3.15 mps。

品检

EN 81-20:5.12.1.5 和 81-20:5.12.1.6 标准的特点是召回面板和检查控制的功能发生了重大变化。 如果召回面板和检查控制连接到 iDiscovery，它会根据标准优先使用召回和检查。 独立于检查面板（汽车或坑）和检修门开关（净空或坑），iDiscovery 开启虚拟检查限制和扩展检查限制，以确保足够的庇护所间隙并防止维修技术人员出现不安全的情况。 巡检模块的信令如图7所示，信令为：

• RP：调用面板打开。
• CIC：汽车检查控制已打开。
• PIC：坑检查控制已打开。
• ST：净空检修门顶部已打开。
• SB：检修门底部已打开。
• ILT：检查限制上限已激活。
• ILB：检查限制底部激活。
• ILTE：检查限制顶部扩展已激活。
• ILBE：检查限制底部延长激活。

即使汽车突破了其中一个虚拟限制，并且 iDiscovery 被重置，它也会通过保持安全链打开来防止汽车进一步朝错误的方向移动，即使在重置的情况下也是如此。 清晰的可视化有助于技术人员轻松了解安全链的哪一部分可能导致故障，而无需桥式安全链触点。 这简化了故障排除并避免了不安全的情况。

功能验证

iDiscovery 是在模块化基础上开发的。 几个测试安装表明模块化是关键。 电梯装置可以单独或全部使用门电路模块、电子安全钳模块或检查模块进行设置。

所有与安全相关的信息都在 iDiscovery 中进行处理。 因此，电梯控制本身可以专注于具有工业 4.0 功能、算法和客户特征的软件。 安全相关的数据处理和非安全相关的数据处理有明确的分离。

凭借其模块化特性，iDiscovery 系统还可与带智能门触点的门安全链结合用于高层安装。 整体安全功能保持不变，使技术人员可以轻松安装和维护 iDiscovery。 笔者认为这是使系统安全的关键，意味着拥有一个清晰简单的系统和安装过程。 这适用于每个电梯安装，无论是低层还是高层。