自動扶梯控制柜檢測臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

陳 潔

（申龍電梯股份有限公司，江蘇 蘇州 215213）

自動扶梯和自動人行道的制造與安裝安全規(guī)范的新標(biāo)準(zhǔn)（GB 16899-2011）對自動扶梯和人行道的安全性有了進(jìn)一步的提高，任一臺自動扶梯或人行道必須具有檢測裝置或電氣安全裝置進(jìn)行超速保護(hù)和非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)、梯級缺失保護(hù)等.自動扶梯和人行道應(yīng)在速度超過名義速度的1.2倍之前自動停止運(yùn)行.自動扶梯和α≥6°的傾斜式自動人行道應(yīng)設(shè)置一個裝置，使其在梯級、踏板或膠帶改變規(guī)定運(yùn)行方向時自動停止運(yùn)行.自動扶梯和自動人行道應(yīng)能通過裝設(shè)在驅(qū)動站和轉(zhuǎn)向站的裝置檢測梯級或踏板的缺失，并應(yīng)在由梯級或踏板缺失而導(dǎo)致的缺口從梳齒板位置出現(xiàn)之前停止運(yùn)行.當(dāng)扶手帶速度偏離梯級、踏板實(shí)際速度大于-15%且持續(xù)時間大于15 s時，應(yīng)使自動扶梯停止運(yùn)行[1].因此在扶梯控制柜的調(diào)試和檢測中必須對柜內(nèi)的監(jiān)測裝置和電氣安全裝置的功能進(jìn)行調(diào)試和檢測.

本檢測臺可以檢測Y-Δ起動和變頻驅(qū)動的普通、大高度、智能等多種控制柜，除了檢測扶梯的基本控制功能外，著重用來檢測安全回路故障、超速保護(hù)、非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)、扶手帶欠速和梯級缺失保護(hù)功能.

1 自動扶梯控制系統(tǒng)簡介

自動扶梯或自動人行道的控制系統(tǒng)，按主控制器分為PLC控制和單片機(jī)控制兩種.按拖動方式分為直接供電的Y-Δ降壓起動和由靜態(tài)元件供電的變頻器驅(qū)動兩種.根據(jù)使用場所不同，自動扶梯或自動人行道可分為普通型、智能型、大高度型等多種.各種型號的控制電路略有差異，但通常由電源控制、運(yùn)行方向控制、速度控制、安全電路、電氣安全監(jiān)測裝置、照明控制等部分組成.其系統(tǒng)框圖如圖1所示.

扶梯控制系統(tǒng)中除了就地安裝的檢測傳感器和安全開關(guān)外，其他電器分別安裝在兩個控制箱中，其中一個安裝在上機(jī)房內(nèi)，為主控制箱；另一個安裝在下機(jī)房內(nèi).扶梯上半部的信號通過電纜直接引入主控制箱，下半部分的信號則引入下控制箱，上下控制箱由控制電纜通過接插件連接起來.其連接示意圖如圖2所示[2].

圖1 扶梯控制系統(tǒng)方框圖

2 調(diào)試臺電路原理

圖2 控制箱與信號連接示意圖

自動扶梯調(diào)試臺的電路由電源電路、安全電路、速度脈沖產(chǎn)生電路、傳感器和指示電路組成.電源電路如圖3所示.圖中“QF”是調(diào)試臺總電源開關(guān)；“HLP1”是電源指示燈；“HLP2”是調(diào)試臺電源輸出和斷相指示燈；接觸器“KM1”和“KM2”用于給控制柜電源的相序切換，接觸器“KM3”用于給控制柜電源斷相序控制；“QS”是隔離開關(guān)，以防止調(diào)試操縱人員帶電接拆線；“FU1-FU4”是熔斷器；“SBDY”是輸出電源控制開關(guān)，用于調(diào)試過程中切斷輸出電源；“TC”是照明指示用控制變壓器；“SADD”為供給控制柜的照 明 電 源 開 關(guān) ，“XS1”、“XS2”、“XS2”為220V市電插座.

圖3 調(diào)試臺電源電路

圖4 安全電路

安全電路的原理如圖4所示.圖中檢測用開關(guān)：“STP-UE”是上端停止按鈕，“SACR-DL”為下左曳引鏈安全開關(guān)，“SACR-DR”為下右曳引鏈安全開關(guān)，“SAHR-DL”為下左扶手帶出入口安全開關(guān)，“SACP-DL”為下左梳齒板異常安全開關(guān)，“SASP-DL”為下左圍裙板安全開關(guān)，“SADD-D”為下梯級下陷安全開關(guān)，“SASP-DR”為下右圍裙板安全開關(guān)，“SACP-DR”為下右梳齒板異常安全開關(guān)，“SAHR-DR”為下右扶手帶出入口安全開關(guān)，“SADD-U”為上梯級下陷安全開關(guān)，“SASP-UL”為上左圍裙板安全開關(guān)，“SACP-UL”為上左梳齒板異常安全開關(guān)，“SAHR-UL”為上左扶手帶出入口安全開關(guān)，“SADR”為驅(qū)動鏈安全開關(guān)，“SAHR-UR”為上右扶手帶出入口安全開關(guān)，“SACP-UR”為上右梳齒異常安全開關(guān)，“SASP-UR”為上右圍裙板安全開關(guān)，“SAGB1”和“SAGB2”分別為上下中檢修蓋板安全開關(guān)，“Dn”、“Un”、“UDn”和“DUn”為接插件[3].

速度脈沖產(chǎn)生電路如圖5所示.“SANZ”是非操縱逆轉(zhuǎn)試驗(yàn)按鈕；“SADS”是扶手帶欠速試驗(yàn)按鈕；“SBCS1”是1.2倍超速試驗(yàn)按鈕，“SBCS2”是1.4倍超速試驗(yàn)按鈕；“SBQS”是梯級踏板缺失試驗(yàn)按鈕；“SACX”是錯相試驗(yàn)按鈕，“SADX”是斷相試驗(yàn)按鈕；“GZFK”是工作制動器行程反饋開關(guān)；“FZFK”是附加制動器行程反饋開關(guān)；“SASX”是名義速度選擇開關(guān)；“SAST-U”和“SAST-D”分別為上下端起動/停止鑰匙開關(guān)；“APXH”是脈沖電平變換電路.“HLNZ”是梯級踏板逆轉(zhuǎn)指示；“HLDS”是扶手帶速度欠速指示；“HLCS1”是扶梯超速1.2倍指示；“HLCS2”是扶梯超速1.4倍指示；“HLQS”是梯級踏板缺失指示；“HLGB”是檢修蓋板開啟指示；“HLCDX”是電源錯斷相指示.PLC輸入輸出點(diǎn)的分配如表1所示.

圖5 速度脈沖產(chǎn)生電路

傳感器和指示電路如圖6所示，圖中“HLUL”是上梯級照明指示，“HLDL”是下梯級照明指示，“HLEL1”是上機(jī)房照明指示，“HLEL2”是下機(jī)房照明指示，“HLSLU”是上梳齒照明指示，“HLSLD”是下梳齒照明指示，“HLPU”是加油器指示，“HLWF”是扶手帶照明指示；“BK”為模擬工作制動器的繼電器；“YB2”是輔助制動器；“SQ1”和“SQ2”是乘客檢測傳感器；“HLPU”上部方向指示，“HLPD”下部方向指示；“SAYW”為加油器油位開關(guān).

3 速度信號產(chǎn)生

圖6 傳感器和指示電路

自動扶梯電氣安全監(jiān)測裝置用到的扶梯速度信號有3對，即梯級踏板速度信號、梯級踏板缺失信號、扶手帶速度信號.在扶梯現(xiàn)場，這3對速度信號都利用接近式感應(yīng)開關(guān)分別對轉(zhuǎn)動的曳引主機(jī)、梯級踏板、扶手帶形成方波脈沖信號進(jìn)行測量.本檢測臺不是在曳引主機(jī)上安裝感應(yīng)式接近開關(guān)，然后進(jìn)行分頻來得到速度信號，而是采用PLC來產(chǎn)生6路3對方波脈沖模擬扶梯相應(yīng)的速度信號[2].脈沖的周期T與檢測的對象有關(guān)，不同的檢測對象，脈沖周期不同.用于檢測運(yùn)行速度只需要單列脈沖信號，而檢測運(yùn)動方向就需要有兩列脈沖信號，且兩列脈沖間有固定的時間差td.即是有固定時序的一對脈沖.對兩個脈沖間的相位，即時間差有要求，不能是脈沖周期的一半.由于需要檢測扶梯控制柜對欠速和超速的保護(hù)功能，故需要所產(chǎn)生的脈沖周期可以進(jìn)行調(diào)節(jié).用PLC產(chǎn)出脈沖信號的梯形圖如圖7所示，圖中輔助繼電器“M101”和“M104”所形成的脈沖信號波形如圖8所示.通過給數(shù)據(jù)寄存器“D100”賦予不同的值便可得到相應(yīng)周期的脈沖信號，圖中可以產(chǎn)生一對周期 T 分 別為 1000 ms、800 ms、660 ms、570 ms的方波脈沖作為扶手帶速度信號.

其余兩種速度脈沖信號的產(chǎn)生可參照本梯形圖.當(dāng)需要檢測非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)時，只要將原兩路脈沖互換輸出即可.當(dāng)需要檢測超速時，只要將相應(yīng)速度的脈沖時間值送入定時器即可[4]；欠速也類似.對于梯級缺失檢測，只要在按鈕按下時屏蔽掉輸出脈沖串中的一個即可.因篇幅這里不再詳細(xì)說明.

表1 PLC輸入輸出點(diǎn)分配

圖7 變周期脈沖信號產(chǎn)生梯形圖

4 材料和安裝

本調(diào)試檢測臺電路所用主要材料如表2所示.調(diào)試臺的面板布局如圖9所示.

本檢測臺在對控制柜進(jìn)行調(diào)試或檢測過程中，若需要檢測非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)、梯級缺失保護(hù)、1.2倍（或1.4倍）超速、扶手帶欠速保護(hù)時，只需要按下調(diào)試臺面板上的相應(yīng)功能檢測按鈕即可，操作非常簡單、方便.

圖8 脈沖波形

5 結(jié)束語

依據(jù)新的自動扶梯和自動人行道的制造與安裝安全規(guī)范，設(shè)計(jì)開發(fā)了一臺控制柜功能檢測設(shè)備.該設(shè)備可以進(jìn)行PLC或單片機(jī)控制、以及Υ-Δ或變頻器拖動的控制柜的檢測，具有通用、可靠、簡單、方便等優(yōu)點(diǎn)，有較大的實(shí)用價(jià)值.

表2 調(diào)試臺主要材料清單

圖9 調(diào)試臺面板布局

[1]GB16899-2011自動扶梯和自動人行道的制造與安裝安全規(guī)范[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

[2]陳潔.PLC控制技術(shù)快速入門：三菱FX系列[M].北京：中國電力出版社，2010.

[3]陳潔.PLC控制技術(shù)快速入門：西門子S7-200系列[M].北京：中國電力出版社，2013.

[4]陳潔，嚴(yán)俊高.一種繼電器控制電路轉(zhuǎn)換成PLC梯形圖的方法[J].機(jī)床電器，2012（5）：43-44，55.