自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)的安全性方案研究
——以武漢市自動(dòng)扶梯為例

周秀珍

(長(zhǎng)江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430212)

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自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)的安全性方案研究
——以武漢市自動(dòng)扶梯為例

周秀珍

(長(zhǎng)江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430212)

通過(guò)分析現(xiàn)有自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)的研究方向，結(jié)合目前武漢市內(nèi)自動(dòng)扶梯特點(diǎn)和運(yùn)行情況，分析出自動(dòng)扶梯因?yàn)樯w板松動(dòng)或梳齒卡住，立即停止時(shí)而可能引起的安全性事故，并提出合理化建議；對(duì)自動(dòng)扶梯所存在的兩種安全隱患進(jìn)行控制系統(tǒng)的安全性方案研究，提出采用西門(mén)子S7-200PLC為控制核心，采用MCGS監(jiān)控自動(dòng)扶梯和變頻器降速的解決方案，并對(duì)MCGS監(jiān)控界面和立即停止進(jìn)行設(shè)計(jì)，以提高自動(dòng)扶梯運(yùn)行安全性；最后對(duì)方案進(jìn)行總結(jié)，提出今后研究的方向。

自動(dòng)扶梯；控制系統(tǒng)；安全性；監(jiān)控；立即停止

自動(dòng)扶梯也稱(chēng)電動(dòng)扶梯，是帶有循環(huán)運(yùn)行階梯，多見(jiàn)于超市、商場(chǎng)、地鐵入口等人員密集性公共場(chǎng)所，用于向上或向下傾斜運(yùn)送乘客。它帶來(lái)很多的便利性，其運(yùn)行的安全性也是人們一直關(guān)注的問(wèn)題。

1 現(xiàn)有自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)研究方向分析

目前對(duì)自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)研究存在很多方向,有從節(jié)能性上研究；有從控制核心進(jìn)行研究；有從控制系統(tǒng)的檢測(cè)與監(jiān)督進(jìn)行研究；也有從提高安全性上進(jìn)行研究。

從節(jié)能性上研究的，多采用變頻器，根據(jù)不同的情況改變自動(dòng)扶梯運(yùn)行的速度，如空載時(shí)停止，有人時(shí)開(kāi)始加速的策略。

從控制方式研究的，控制的方式多種多樣，有通過(guò)傳統(tǒng)繼電器控制運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)，也有用PLC驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)，還有用ARM控制等形式。

還有從檢查與監(jiān)督進(jìn)行研究的，要求必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，定期檢查各項(xiàng)指標(biāo)，指標(biāo)應(yīng)該達(dá)到什么標(biāo)準(zhǔn)。

也有從提高安全性上進(jìn)行研究的，如緊急按鈕的設(shè)置，檢修模式和運(yùn)行模式的切換，傳感器的使用等。

2 武漢自動(dòng)扶梯運(yùn)行情況研究

武漢的商場(chǎng)，購(gòu)物中心也不斷增加；武漢的地鐵更是修得如火如荼，近幾年來(lái)每年至少一條線開(kāi)通；還有城際鐵路等公共場(chǎng)所和設(shè)施的建設(shè)，自動(dòng)扶梯不可避免的成為人們的必經(jīng)之路。

武漢自動(dòng)扶梯使用的場(chǎng)所，最早多見(jiàn)于公共場(chǎng)所，如公園，火車(chē)站，商場(chǎng)超市等。通過(guò)調(diào)研和實(shí)地走訪光谷家樂(lè)福店、光谷步行街賣(mài)場(chǎng)、大潤(rùn)發(fā)江漢路店、家樂(lè)福建設(shè)店、武漢王府井、大洋百貨中山大道店、沃爾瑪中山大道店，江夏中百?gòu)V場(chǎng)等。了解到商場(chǎng)內(nèi)自動(dòng)扶梯的高度以1層樓高度居多，根據(jù)商業(yè)樓層的標(biāo)準(zhǔn)，一層樓高約為6m到9m；而有些大超市如光谷家樂(lè)福和一些商場(chǎng)如江夏中百?gòu)V場(chǎng)，也可見(jiàn)跨2層樓自動(dòng)扶梯，高度大概12m到18m左右。自動(dòng)扶梯在商場(chǎng)超市，發(fā)生的事故多為蓋板松了，人掉到電梯被吞；或是小孩不小心摔倒，手指被卡到電梯臺(tái)階的齒梳。此時(shí)，必須要求自動(dòng)扶梯能立即停止?；谶@個(gè)原因，從安全性能上考慮，建議在自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)上，提出增加一個(gè)MCGS實(shí)時(shí)安全監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)方案，該方案能監(jiān)控蓋板等異常情況，并能實(shí)現(xiàn)立即停止控制。

隨著武漢城市的不斷建設(shè)，武漢地鐵快速發(fā)展，自動(dòng)扶梯高度越來(lái)越高。如街道口地鐵站，循禮門(mén)地鐵站等各地鐵站，因?yàn)楦呒?，地下通道，地下商?chǎng)，多地鐵換乘等多種綜合原因，地鐵離地面或者是輕軌離地面距離多為3層，或者是高達(dá)7層多高度超過(guò)22.4m。多數(shù)地鐵口的自動(dòng)扶梯比商場(chǎng)的扶梯要長(zhǎng)且更陡，乘坐起來(lái)感覺(jué)不太舒適。如廣埠屯的電梯長(zhǎng)達(dá)50m，提升高度為18m；而地鐵3號(hào)線配置的一臺(tái)華中地區(qū)提升高度最高的自動(dòng)扶梯，該扶梯安裝于地鐵3號(hào)線與輕軌1號(hào)線的換乘站宗關(guān)，提升高度達(dá)22.465m，相當(dāng)于7層樓高，是循禮門(mén)換乘站最長(zhǎng)自動(dòng)扶梯的兩倍多。隨著電梯越來(lái)越高，越來(lái)越陡，因此除了要在自動(dòng)扶梯的底部和頂部裝立即緊急停止按鈕，很多自動(dòng)扶梯還在電梯中部安裝了停止按鈕；而地鐵的便利性帶來(lái)了乘坐的人數(shù)的劇增，也增加了安全隱患，經(jīng)常會(huì)在新聞上看到類(lèi)似的場(chǎng)景發(fā)生。新聞1(發(fā)布于2014年2月，來(lái)源于荊楚網(wǎng))：地鐵循禮門(mén)站的超長(zhǎng)扶梯再次“惹禍”。一名女子和隨行的小孩雙雙跌倒，女子頭破血流被120緊急送醫(yī)。地鐵值班人員介紹，這部電梯經(jīng)常有乘客摔倒，已安排專(zhuān)人守在該扶梯的上下入口處，提醒乘客并進(jìn)行緊急幫扶。新聞2(發(fā)布于2016年5月，來(lái)源于搜狐新聞：武漢地鐵自動(dòng)扶梯突然有人尖叫往下跑多人翻滾受傷近日，武漢武昌廣埠屯地鐵出口的自動(dòng)扶梯，發(fā)生了一幕乘客忽然尖叫著向下跑，工作人員緊急按停，不少乘客翻滾下落受傷的場(chǎng)面。

自動(dòng)扶梯在設(shè)計(jì)上確實(shí)也能便利實(shí)現(xiàn)立即停止，但是卻引來(lái)了另外一個(gè)問(wèn)題，停得太快，沖量太大，自動(dòng)扶梯很大容易將乘客帶摔倒?；谶@個(gè)原因，建議在控制系統(tǒng)的停機(jī)控制上增加變頻控制，將立即停止變成立即減速停止，減少?zèng)_量給人帶來(lái)的損傷。

3 自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)的安全性方案設(shè)計(jì)

3.1 總體框架的設(shè)計(jì)

基于對(duì)武漢自動(dòng)扶梯的調(diào)研，為增加其控制系統(tǒng)的安全性，我們研究的總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示：采用西門(mén)子S7-200為每部自動(dòng)扶梯電機(jī)的控制核心，通過(guò)選用各種傳感器檢測(cè)自動(dòng)扶梯蓋板是否松動(dòng)等作為其輸入對(duì)象。通過(guò)組態(tài)網(wǎng)絡(luò)軟件MCGS將每部電梯的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況采集到監(jiān)視界面，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)各電機(jī)的立即停止。當(dāng)自動(dòng)扶梯立即停止時(shí)，不是直接立即停止，而是通過(guò)變頻器控制減半速之后再停止。

圖1 總體設(shè)計(jì)框圖

3.2 MCGS監(jiān)控界面設(shè)計(jì)

MCGS監(jiān)控界面主要是對(duì)自動(dòng)扶梯的運(yùn)行的異常狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，有手動(dòng)維修和常態(tài)運(yùn)行監(jiān)控兩個(gè)界面。常態(tài)運(yùn)行監(jiān)控的界面包括自動(dòng)扶梯上下蓋板情況是否蓋好，以及是否有異物卡住，以及復(fù)位和立即停止按鈕。具體見(jiàn)圖2所示。

圖2 基于MCGS的自動(dòng)扶梯運(yùn)行監(jiān)控界面

扶梯監(jiān)視界面中的蓋板狀態(tài)主要通過(guò)各種傳感器采集轉(zhuǎn)換后傳給PLC，PLC然后再給觸摸屏，觸摸屏根據(jù)具體情況進(jìn)行顯示。當(dāng)發(fā)生異常狀態(tài)，自動(dòng)扶梯現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有人能按下立即停止按鈕時(shí)，工作人員來(lái)不及趕往現(xiàn)場(chǎng)，則可以通過(guò)觸摸屏來(lái)直接實(shí)施立即停止，提高電梯運(yùn)行的安全性。

3.3 立即停機(jī)設(shè)計(jì)

由于考慮到比較長(zhǎng)和比較陡的自動(dòng)扶梯，直接立即停止對(duì)乘客產(chǎn)生沖量所造成的摔倒等傷害，在對(duì)電梯實(shí)施立即停止的時(shí)候，PLC不直接控制電機(jī)斷電，而是采用變頻器變速停止，具體PLC與變頻器連接簡(jiǎn)圖如圖3所示。此處采用西門(mén)子MM420的變頻器，通過(guò)設(shè)置變頻器的參數(shù)，設(shè)置多段速調(diào)速，這里設(shè)置兩段速，電梯停止時(shí)，先降半速，然后再?gòu)陌胨僦苯油Ｖ?，這樣自動(dòng)扶梯電機(jī)稍微平滑一些停止，以減少對(duì)乘客的直接傷害。

圖3 PLC與變頻器硬件接線圖

4 小結(jié)

自動(dòng)扶梯的控制系統(tǒng)的安全性涉及到很多方面，僅僅只針對(duì)當(dāng)自動(dòng)扶梯蓋板松動(dòng)和梳齒卡住時(shí)兩個(gè)異常狀態(tài)給乘客帶來(lái)的危險(xiǎn)，以及對(duì)于又高又陡的自動(dòng)扶梯立即停止引起乘客易摔倒，而進(jìn)行的安全性方案設(shè)計(jì)研究，其有效的提高了電梯運(yùn)行的安全性，但肯定也會(huì)存在一些問(wèn)題。如采用變頻器將立即停止改為降半速停止，也必然增加停止時(shí)間而引起沒(méi)有立即停止而造成的危害，如何解決這個(gè)問(wèn)題，這將是后序研究工作考慮的方向。

[1]張晴.自動(dòng)扶梯功能安全系統(tǒng)的研發(fā)[D].蘇州大學(xué),2013:6-26.

[2]楊柳春等.基于MCGS的自動(dòng)扶梯變頻節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化與儀器儀表,2014(7):88-89.

[3]潘相晨.自動(dòng)扶梯的制停距離[J].中國(guó)特種設(shè)備安全,2012(12):47-48.

[4]禹柳飛等.基于PLC的自動(dòng)扶梯電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2008(2):86-87.

[5]劉保迅.電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)研究進(jìn)展[J].自動(dòng)化儀表,2014(3):12-16.

[責(zé)任編輯：劉良瑞]

Study on Security Scheme of Escalator Control System ——Taking the Escalators in Wuhan City as an Example

Zhou Xiuzhen

(ChangjiangEngineeringVocationalCollege,Wuhan430212Hubei)

Through analysis on the direction of the existing escalator control system, combined with the current Wuhan City escalator characteristics and operation situation, the author made an analysis on the escalator security accident because of the loose cover or comb stuck when immediately stop, and put forward reasonable suggestions. Then the author studied the safety scheme on the two kinds of security risks that exist on the escalator control system, using SIEMENS S7-200PLC as the control core, applying the solution MCGS for monitoring the escalator and inverter speed reduction, and designing the monitoring interface of MCGS and immediately stop, in order to improve the operation safety of the escalator; at the end of the project are summarized, put forward the research direction for the future.

Escalator; Control system ;security; Monitoring; Stop immediately

2017-03-08

長(zhǎng)江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院課題“自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)的安全性研究”(JKY2015-04)。

周秀珍，女，湖北武漢人，碩士，講師。研究方向：自動(dòng)化。

TP202+.1

A

1672-1047(2017)02-0105-03

10.3969/j.issn.1672-1047.2017.02.29