绝对定位系统在电梯中的应用
发布时间：2020-05-28
摘要：国内电梯系统目前均采用的是传统机械开关的定位方式，这种定位方式的缺点如本文研宄背景中所提及。而关于绝对定位系统的研宄，由于国内技术研宄相对滞后于欧美等发达国家，目前还处于空白阶段。上海新时达电气股份有限公司是一家有着20多年电梯研发经验的民族企业，其在绝对定位系统研宄在国内属于最早一批将此项技术引入研宂，并将此项技术逐渐在国内电梯厂商中推广。
关键词：绝对定位系统;电梯;应用
1硬件设计总体框架
为达到APS绝对定位系统在电梯中的可靠应用的最终设计要求，本节会对论文硬件设计加以详细说明，硬件的选型、框架搭建、重要模块电路、可靠性保证和硬件测试在本章节体现。(1)硬件主控平台的选型，主控芯片及最小系统的确定，性能评估等。同时要考虑经济适用性，降低硬件的物料成本。(2)电源模块设计，将外部电源进行可靠稳定转化，供芯片及各个功能电路模块设计。(3)通讯模块设计，本文APS信号处理和主控相距较远，且现场工况干扰恶劣。电梯和其他工业产品不同，属于特种安全设备，需要设计稳定的抗干扰通信电路才能保证其可靠工作。(4)信号检测模块设计，电梯正常运行的前提条件是各路反馈信号正常，需要设计可靠性极高的检测电路。(5)数据存储电路，用于存储楼层、位置和参数等重要数据信息。且数据在断电后不丢失，已保证在下一次运行时电梯可以正常工作。(6)信号检测模块电路。用于10开关量输入信号的实时检测，考虑到电梯工况的复杂性，需要在电路设计时增加如输入信号的滤波电路，以保证接受信号的准确有效。
2软件设计
2.1绝对定位系统软件架构设计
主要研宄绝对定位系统的软件实现，并分析实现的逻辑成程序执行流程。软件算法是整套系统的“大脑”，所有运算逻辑的实现都是在软件预设的程序下来实现的，上文所设计的硬件也是为软件的执行所预设。除此之外，电梯是特种安全设备，很多程序的正确执行与否直接影响到使用者的人身安全，严谨的逻辑是应用绝对定位系统安全可靠运行的保证。以本人在电梯行业多年的从业经验，以往发生过的电梯事故中软件逻辑设计不周全占比大概在60%以上。软件设计一旦出现问题，都将是批量性的现场整改，所造成的经济损失同样比较重大，通常会产生大量的人员差旅费用和人工费用。所以软件设计必须要考虑周全，充分验证。本设计的软件基于STM32F103VE的片上资源进行相关设计。
绝对定位系统子程序设计
2.2APS应用下的TCI-LOCK设计实现
TCI-LOCK是用来确保维保人员进入轿顶后，正确操作后退出轿顶。否则程序会认为仍有人在轿顶而锁停电梯，停止运行。检修恢复自动时TCI输入未接收到恢复信号，所有步骤完成后通讯恢复接收到TCI断开信号，误报TCI故障。详细设计思路如下：(1)TCI复位时(TCI从有到无)检测此前1S轿顶板通讯是否正常，如此前IS持续无通讯，则不报TCILock故障，也不做下一步检测，以下几种情况除外;第一，TCI复位时或TCI未恢复但检修恢复自动时，如果安全回路的厅门锁断开，若检测到之前没有进行安全回路断开一一安全回路接通的步骤，则不管通讯是否正常，都报TCILock;第二，TCI复位时或TCI未恢复但检修恢复自动时，如果安全回路通厅门锁闭合，若检测到之前没有进行安全回路断开一一安全回路接通一一厅门锁闭合的步骤，则不管通讯是否正常，都报TCILock;第三，TCI复位时或TCI未恢复但检修恢复自动时，如果安全回路断开，若检测到之前没有进行“安全回路断”跳变为“开安全回路接通”再跳变为“厅门锁闭合”的信号变化步骤，则继续进行TCILock的检测，即下一步检测“安全回路接通”跳变为“厅门锁闭合”，如不按步骤操作，则报TCILock;(2)增加TCI输入检测，通讯正常情况下(1S内持续有通讯)自动状态下TCI有输入超过2S报TCILock(停车保护)，发送故障码，检修或更高优先级操作复位。自动打检修恢复TCILock，或者更高优先级操作复位TCILock。
2.3APS应用下的门区检侧设计实现
虽然在APS中，使用了磁性码带替代了传统的平层开关，但是设计上仍然在原上、下平层开关的位置上，假拟了2个“虚拟”平层开关。本文这样设计的用意是在技术创新的大背景下，降低前沿技术未经批量验证的风险。传统的上、下两个平层开关设计己经在几十年的电梯行业中历经检验，所以本设计沿用此模式降低软件上出错概率，从而将新技术带来的未知风险尽最大程度的降低。详细设计如下：(1)两个平层都ON，门区开关OFF，持续2S报故障，仅记录故障代码，不进入故障保护;两个平层都Off，门区开关ON，持续1.2S报5703号故障，仅记录故障代码，不进入故障保护;(2)两种情况情况报出5701号故障：1)门区开关ON，两个平层开关都OFF持续2.4S;2)连续两次出现门区开关ON，两个平层开关都OFF持续1.2S。(3)发生故障停在门区后保护，不自动复位，检修或断电复位;在磁头读到磁栅尺对应的位置后，会虚拟上下平层信号，通过CAN发送，软件则换算成对应的平层位置。
2.4APS应用下的门旁路设计实现
门旁路检测是国标《GB7588))2号修改单的最新要求，只要是国内安装的电梯必须要符合该标准才能投入运行。APS应用下的电梯同样需要满足该国标要求。具体软件设计如下：(1)输入点默认常闭，可以修改。(2)低压门旁路输入点有输入，触发本功能。(3)此时，IO检测检修开关是否动作，如果有动作延时2s报故障。此时，通讯不正常故障仍然有效，检测开关门限位同时动作故障#19。(4)停止门的一切操作，开关门保持功能仍然保持输出，但不能状态切换。(5)按下检修方向后，电梯需要检测到关门限位动作才能启动。(6)运行过程中，轿顶板会输出一个继电器，用来接声光报警。(7)增加参数F1“的Bitl，检修关门限位，1为检测，默认0。没有门锁旁路输入点时，该位设置成1，认为此时处于门锁旁路状态。
2.5APS应用下的消防返回设计实现
消防返回是2017年开始地方检验验收规定中新增的强制检验项，APS应用后由于取消了原极限传感器，消防返回软件执行逻辑和传统略有不同。详细软件设计如下：(1)电梯清楚所有登记的指令和召唤且不再登记指令和召唤，同时消防状态下光幕信号无效。则执行返消防基站。(2)主控端发指令将轿厢返到消防基站层，同时打开轿厢门和厅门，等待指令。若消防信号IO的的有效电平取消则退出此模式。(3)消防员进入后，按下非本层楼层按钮、安全触板或开门按钮未动作且电梯未超载且APS检测轿厢在门区。则APS信号板输出关门指令，轿厢在关门到位后根据APS判读位置向消防楼层移动。(4)运行中磁头读取磁栅尺位置信息，且不响应厅外登记指令。直至磁头检测到位置信息与登记信息一致，则进行平层状态，但不开门。(5)磁头检测在开门范围内，如果轿内消防员按开门按钮，才实行开门动作。(6)在检测到复位时则退出消防返回此软件功能。
3结束语
作为突破传统电梯定位方式的新兴技术，绝对定位方式会成为替代其作为标准化的一种趋势所在。本文提出一种全新的电梯应用，即将绝对定位系统如何在目前电梯进行可靠的应用。研宄了电梯应用全新绝对定位系统后，原功能在新定位系统应用下的软件实现逻辑。由于本设计的应用为全新的技术应用，电梯的功能实现逻辑需要根据绝对定位技术的特点全新开发，本设计将其逐一实现。
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