一種分頻電路在電梯控制柜測試平臺中的應(yīng)用

林堯

（福建省特種設(shè)備檢驗院，福建 福州 350003）

一種分頻電路在電梯控制柜測試平臺中的應(yīng)用

林堯

（福建省特種設(shè)備檢驗院，福建 福州 350003）

通過模擬電梯井道信息，實現(xiàn)對電梯控制柜的自動檢測。本文研發(fā)了一種簡單又適用的分頻電路，引入電梯控制柜評估平臺系統(tǒng)中，形成旋轉(zhuǎn)編碼器脈沖信號收集系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有測試通用、安全、可靠、直觀、穩(wěn)定等特點，提高了電梯控制柜的測試水平。

分頻技術(shù)；電梯；測試

一、引言

電梯控制系統(tǒng)是電梯品質(zhì)的核心，直接關(guān)系到其運行的安全、可靠、舒適，對其功能檢測的合理、全面是電梯安全可靠運行的重要保證[1]。然而,目前對電梯控制柜的檢驗僅在出廠前檢驗,而沒有對其在工作狀況下的性能進行檢測和品質(zhì)評估。為此，我們研究開發(fā)一種簡便實用的電梯控制柜測試和品質(zhì)評估平臺，對于提高電梯檢驗水平，保障電梯安全可靠運行具有重要意義[2]。該平臺具有對控制系統(tǒng)的品質(zhì)、可靠性、功能性、串行通訊、信號傳輸、運行性能等等模塊進行測試功能。同時為了方便檢驗電梯控制柜在實際運行中的控制功能，我們選用PLC程序來模擬電梯井道信息，構(gòu)造一個“虛擬”的井道環(huán)境，仿真廳外召喚、轎內(nèi)召喚、減速、平層、上下極限等各種真實井道信號，實現(xiàn)對電梯控制系統(tǒng)的各項功能和程序模塊的測試。

要實現(xiàn)模擬電梯井道信息，其中一個關(guān)鍵的問題是要解決測試平臺可編程控制器PLC對旋轉(zhuǎn)編碼器高脈沖信號識別，本文介紹一種簡單又適用且成本低廉的分頻電路,該電路能很好地解決上述問題，可靠、簡單、適用，且可通用于各種電梯控制柜和曳引機。

二、測試平臺的構(gòu)成

（一）平臺基本結(jié)構(gòu)

電梯控制柜測試平臺由電梯控制柜、曳引機、旋轉(zhuǎn)編碼器、分頻電路卡、可編程控制器（PLC）、 廳外召喚顯示板、轎內(nèi)召喚顯示板、轎內(nèi)通訊板、指令板、司機、獨立、滿載、超載、消防、鎖梯、各級電壓表、計數(shù)器、檢修正常、慢車上下行按鈕、呼梯按鈕、開關(guān)門及3000次試運行等銨鈕組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖1。

（二）檢測原理

電梯控制柜測試平臺通過獲取旋轉(zhuǎn)編碼器脈沖、方向、開關(guān)門等信號，利用可編程控制器PLC程序模擬輸出上減速、下減速、上限位、下限位、上平層、下平層、門鎖、開關(guān)門到位等信號，構(gòu)造一個“虛擬”的井道環(huán)境，實現(xiàn)對電梯控制系統(tǒng)的各項功能、可靠性、程序模塊的測試。

三、分頻電路的實現(xiàn)

為了方便檢驗電梯控制柜在實際運行中的控制功能,我們應(yīng)用PLC程序來模擬電梯井道信息，構(gòu)造一個“虛擬”的井道環(huán)境，通過對“虛擬”的井道檢測，實現(xiàn)電梯控制柜在實際運行中的控制功能的檢驗。要實現(xiàn)模擬電梯井道信息，關(guān)鍵是要解決測試平臺可編程控制器PLC對旋轉(zhuǎn)編碼器高脈沖信號的識別。旋轉(zhuǎn)編碼器脈沖頻率很高，一般每秒都在2萬脈沖以上。測試臺中的可編程控制器（PLC）無法識別如此高頻的脈沖信號，必須經(jīng)過分頻處理。由于目前市場上的分頻卡專用性較強，程序、電路難于修改，無法直接應(yīng)用，為此我們開發(fā)了一種簡單又適用且成本低廉的分頻電路。

（一）電路原理圖

分頻電路由三個計數(shù)器74161芯片、穩(wěn)壓管、編碼開關(guān)、光電耦合器、若干個電阻組成，電路圖見圖2。

（二）分頻電路的分析

計數(shù)器74161的功能表如表1所示，由表可知，74161具有以下四種功能：異步清零、同步并行預(yù)置數(shù)、保持和計數(shù)。

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由時序圖可以看出，Q0、Q1、Q2、Q3的周期分別是計數(shù)脈沖(CP)周期的2倍、4倍、8倍、16倍，因而計數(shù)器也可作為分頻器。用多片級聯(lián)就可以實現(xiàn)更大系數(shù)的分頻，同時，Q0、Q1、Q2、Q3通過四通道編碼開關(guān)設(shè)置其中任意一道的輸出當作下一級的輸入，可以容易實現(xiàn)每級2、4、8或16分頻的任意切換。根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器脈沖信號頻率以及PLC所能識別的脈沖信號頻率，我們采用三級分頻電路，滿足了信號識別的要求。

電源轉(zhuǎn)換處理：74161工作需要的5V電源由電梯控制柜的15V電源經(jīng)過7805穩(wěn)壓后進行提供。編碼器輸出的計數(shù)脈沖信號（即需要分頻的信號）的高電平是15V，高電平15V需要經(jīng)過兩個串聯(lián)電阻分壓后得到電平5V方可直接輸入74161的CP時鐘端子。

最后一級74161的信號（即分頻后的信號）輸出電平是5V，通過光電耦合實現(xiàn)5V轉(zhuǎn)變成24V輸出。光耦轉(zhuǎn)變的24V電源由測試平臺提供。

四、實驗結(jié)果

將分頻板的分頻系數(shù)設(shè)置為256分頻，再將輸入信號和輸出信號接入示波器進行測量，測試波形如圖4和圖5所示。輸入信號接在第一通道，輸出信號接在第二通道，從測試波形可知，第一通道的周期為60us，第二通道的周期為15.5ms，則分頻系數(shù)為15.5ms/60us＝258.3。由于示波器存在一定的測量誤差，因此測量結(jié)果證實分頻系數(shù)是256。

由測試波形可知，輸入信號幅度是15V，輸出信號是18V。按要求輸出信號是24V，由于輸出信號只要達到15V，就可認為是高電平，因此輸出18V是可以滿足要求的。如果需要提高電壓幅度，可以適當減小R1的電阻值，但減小R1的同時也會增加輸入電流，需要注意相關(guān)參數(shù)的調(diào)整。

五、結(jié)束語

本文針對電梯控制柜測試平臺的研制，針對旋轉(zhuǎn)編碼器脈沖的分頻處理問題，研發(fā)一種簡單又適用且成本低廉的分頻電路。該電路具有通用、可靠、簡單、適用等特點，替代了市場上專用性較強的分頻卡。它既保持了分頻卡所具有的分頻功能，又能通過調(diào)整分壓電阻、光電耦合轉(zhuǎn)換電壓實現(xiàn)各種電梯控制柜的檢測?，F(xiàn)場測試平臺的應(yīng)用驗證了該分頻電路的理論設(shè)計和分析，為對電梯控制系統(tǒng)的測試提供了一種方法，具有較大的現(xiàn)實意義。

[1]田翔,李志梅.電梯控制柜自動檢測系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)[J].機電工程技術(shù),2005,34(12):46～47.

[2]周輝,羅飛.電梯控制柜型式試驗控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].機電工程技術(shù),2008,37(7):85～88.

Distinguishing Frequency Circuit Application in Platform of Elevator Controller Test

LIN Yao
(Fujian Special Equipment Inspection Institute, Fuzhou 350003, Fujian, China)

Through simulating elevator hoistway information, elevator controller is tested and assessed. In this article, a simple and adaptable circuit about distinguishing frequency is introduced, which is developed in the system of collecting pulse signal information of pulse generator.For its general, security, and stability, this system improves the level of elevator controller test.

distinguishing frequency technique; elevator; test

2009-12-27

林 堯，男，福建省特種設(shè)備檢驗院總檢驗師，高級工程師，在讀博士研究生