帶附加值技術(shù)方案在扶梯舊梯改造中的應(yīng)用

梁卓輝

（廣州奧的斯電梯有限公司，廣州 510425）

0 引言

本文的目的是探討在扶梯舊梯改造的過(guò)程中，如何結(jié)合自動(dòng)扶梯舊梯改造的實(shí)際情況進(jìn)行改造和升級(jí)。由于之前的扶梯的使用時(shí)間仍較短，因而前人在這方面的探討通常集中在小修小改或大修上，但隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，一些早期的自動(dòng)扶梯在不斷的維護(hù)和大修后雖然仍然能運(yùn)行，但無(wú)論是外觀、性能、震動(dòng)或噪聲等指標(biāo)已大不如前，再也難以滿足用戶的使用要求。在這種情況下，就催生了一種新業(yè)務(wù)——自動(dòng)扶梯的舊梯改造。本文借助一些已成功實(shí)施的舊梯改造的例子里面的部分技術(shù)內(nèi)容，提供一些具體的，既可適用于技術(shù)升級(jí)，又帶有性價(jià)比較高的附加值的改造技術(shù)方案供讀者參考，并指出了這些技術(shù)改造方案的應(yīng)用場(chǎng)景。希望籍此拋磚引玉，共同探討扶梯舊梯改造這一新興業(yè)務(wù)的技術(shù)與方法，推動(dòng)其更好地發(fā)展。

1 舊梯改造的原則

在扶梯的舊梯改造中，修舊如新應(yīng)該是追求的一個(gè)非常重要的目標(biāo)。所謂修舊如新，就是要求舊梯在經(jīng)過(guò)改造后，其技術(shù)水平達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)或呈現(xiàn)出來(lái)的指標(biāo)，除了受環(huán)境等不可避免的客觀因素而被特別豁免外，其他的都應(yīng)符合當(dāng)前在用的最新標(biāo)準(zhǔn)和最新規(guī)范的要求，業(yè)主和乘客在扶梯改造后的用戶體驗(yàn)，更應(yīng)該有一個(gè)質(zhì)的飛躍，維保人員在扶梯改造后的維修保養(yǎng)過(guò)程中，工作上也應(yīng)該更高效和便捷。

在舊梯改造的實(shí)施過(guò)程中，遇到有相當(dāng)數(shù)量的舊扶梯的電氣控制系統(tǒng)，仍然是采用帶有大量觸點(diǎn)控制的繼電器式控制電路。在舊式的檢測(cè)系統(tǒng)和人機(jī)界面中，仍然采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的形式進(jìn)行檢測(cè)和信號(hào)傳輸?shù)木佣?，這令整臺(tái)扶梯在使用過(guò)程中，呈現(xiàn)出較高的電氣故障率，電氣布線方面顯得臃腫和凌亂，在查找故障時(shí)感覺(jué)困難和低效，當(dāng)然，這可能是由于受當(dāng)年新扶梯制造時(shí)的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r限制所致，但如果現(xiàn)在對(duì)其進(jìn)行改造時(shí)，仍為了減少改動(dòng)或節(jié)省成本而沿用當(dāng)時(shí)的這些技術(shù)進(jìn)行小修小補(bǔ)，或甚至只是一對(duì)一地把一些不符合新標(biāo)準(zhǔn)的舊零部件換成符合新標(biāo)準(zhǔn)的新的零部件，而不去進(jìn)行一些大刀闊斧的整體技術(shù)方案的重新設(shè)計(jì)和零部件的重新更替，則會(huì)令改造后的扶梯失去其應(yīng)有的技術(shù)先進(jìn)性、低故障率，以及日后在維保方面的便捷性和高效率。結(jié)合這種情況，下面著重探討如何把一些帶附加值的技術(shù)應(yīng)用到扶梯的舊梯改造中去，在成本增加不多的情況下，令改造方案得到較高的性價(jià)比，從而令經(jīng)過(guò)舊梯改造后的扶梯，無(wú)論在技術(shù)上還是質(zhì)量上都有質(zhì)的飛躍。

2 技術(shù)方案

2.1 交互界面

首先從人機(jī)界面開(kāi)始探討。人機(jī)交互界面，承擔(dān)著扶梯對(duì)乘客的提示和指引、扶梯控制系統(tǒng)和操控、以及維保人員相互交流的任務(wù)。對(duì)于和乘客交互方面，它包含了最初的交通流向燈，其后發(fā)展的扶梯運(yùn)行狀態(tài)的語(yǔ)音提示，到現(xiàn)在被開(kāi)始較多使用的屏幕顯示信息系統(tǒng)。而對(duì)于控制系統(tǒng)、操控和維保人員相互交流方面，它包含了最初使用的固定式安裝的LED顯示器和鍵盤(pán)組合系統(tǒng)，到后來(lái)發(fā)展起來(lái)的手持式的，把LCD顯示和鍵盤(pán)操作結(jié)合在一起的手持工具，以及現(xiàn)在和前述手持工具混用的較大屏幕的信息顯示系統(tǒng)。

這里著重談一下現(xiàn)在使用較多的通過(guò)屏幕顯示的信息系統(tǒng)，這種系統(tǒng)通常分為安裝在扶梯的護(hù)欄上的小屏幕交互界面、控制柜的屏幕交互界面、監(jiān)控室的大屏幕交互界面等。通常，安裝在扶梯的護(hù)欄上的小屏幕交互界面的用途是著重于讓乘客知道現(xiàn)在扶梯運(yùn)行方向和該運(yùn)行方向所到達(dá)的樓層信息，以及一些諸如天氣等的其他服務(wù)信息。控制柜的屏幕交互界面的目的是著重于顯示扶梯的運(yùn)行狀態(tài)，讓操控、維保人員可以形象地知道扶梯現(xiàn)在的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)扶梯出現(xiàn)故障時(shí)，形象地把故障發(fā)生的位置顯示在屏幕上，讓維保人員可以基本上不用工具進(jìn)行診斷和查找，就能較準(zhǔn)確地確定故障點(diǎn)，以及令操控、維保人員可以通過(guò)屏幕交互界面上的鍵盤(pán)，有目的地查看控制柜內(nèi)一些預(yù)設(shè)的參數(shù)等信息，同時(shí)，也承擔(dān)著把調(diào)試和維保人員希望設(shè)置的參數(shù)存入控制系統(tǒng)的責(zé)任。監(jiān)控室的大屏幕交互界面的用途著重于讓監(jiān)控人員知道現(xiàn)在扶梯的狀態(tài)，如停止或運(yùn)行、正常運(yùn)行或檢修運(yùn)行、運(yùn)行的方向等信息。

上述這些界面的選用，無(wú)論是對(duì)乘客的用戶體驗(yàn)，還是對(duì)提高維保和監(jiān)控人員的工作效率和便捷性，都有著非常大的正面作用。因此，在舊梯改造的方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)盡可能地選用這些人機(jī)交互界面，以增加扶梯改造后的附加值，提高使用者的體驗(yàn)感，提高日后維保人員的工作效率。但如果在選用這些界面的同時(shí)，卻仍然沿用老舊的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的并行式信號(hào)傳輸形式，電氣布線會(huì)更臃腫和凌亂，控制系統(tǒng)更易受到干擾，故障率更高，因而，在選用這些顯示信息較多的人機(jī)交互界面時(shí)，就必須拋開(kāi)原來(lái)在用的并行通訊傳輸方案，重新設(shè)計(jì)，把串行通訊的技術(shù)方案引入到舊梯改造的設(shè)計(jì)方案中。

2.2 串行通訊原理

串行通訊技術(shù)是指通訊雙方按位進(jìn)行、遵守時(shí)序的一種通訊方式。在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，它將數(shù)據(jù)一位一位地依次傳輸，每一位數(shù)據(jù)占據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間長(zhǎng)度，它主要用于實(shí)時(shí)監(jiān)控等系統(tǒng)通訊工作當(dāng)中，并能借助于現(xiàn)有的電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸，特別適用于控制系統(tǒng)之間，以及控制系統(tǒng)與外設(shè)之間的遠(yuǎn)距離通訊。它的顯著優(yōu)點(diǎn)是：通信線路少，布線簡(jiǎn)便易行，施工方便，結(jié)構(gòu)靈活，系統(tǒng)間協(xié)商協(xié)議，自由度及靈活度較高等。當(dāng)然，與并行通信相比，它也有一些主要的缺點(diǎn)，就是數(shù)據(jù)傳送效率低，這是顯而易見(jiàn)的。但是，由于扶梯控制要求的數(shù)據(jù)傳輸速度和實(shí)際使用中的串行通訊的數(shù)據(jù)傳輸速度根本不在同一個(gè)數(shù)量級(jí)上，因而，它的這個(gè)主要缺點(diǎn)在扶梯控制應(yīng)用中就變成了一個(gè)可被忽略的缺點(diǎn)。

串行通訊源自于20世紀(jì)60年代，其時(shí)，美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）為保證不同廠家產(chǎn)品之間的兼容，將RS－232C（簡(jiǎn)稱(chēng)RS－232）定為串行通信接口的電氣標(biāo)準(zhǔn)，后來(lái)還陸續(xù)發(fā)展了RS－422和RS－485標(biāo)準(zhǔn)。RS－232C的全稱(chēng)是EIA－RS－232C，EIA （Electronic Industry Association）代表美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)［1］，RS（Recommend standard）代表推薦標(biāo)準(zhǔn)，232是標(biāo)識(shí)號(hào)，C代表RS232的最新一次修改（1969）［2］，在這之前，還有RS232B、RS232A標(biāo)準(zhǔn)。它的官方定義為在數(shù)據(jù)終端設(shè)備和數(shù)據(jù)通信設(shè)備之間使用串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換的接口，屬于不平衡傳輸。由于RS－232是為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，即只用1對(duì)收發(fā)設(shè)備通訊而設(shè)計(jì)的，協(xié)議理論傳輸距離只是10 m級(jí)［3］，而且還與波特率有關(guān)，距離越遠(yuǎn)，波特率就要越低，否則就會(huì)通信失敗，因而，在實(shí)際應(yīng)用中，只適用于設(shè)備之間的通訊距離不大于15 m的訊號(hào)傳輸，而且訊號(hào)傳輸?shù)乃俾实?，除此之外，RS232還有一個(gè)較致命的缺點(diǎn)，就是各信號(hào)間容易產(chǎn)生串?dāng)_，所以，正是由于RS－232這些較明顯的缺點(diǎn)，后面才陸續(xù)有了RS－422和RS485標(biāo)準(zhǔn)。

RS－422標(biāo)準(zhǔn)是平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性標(biāo)準(zhǔn)，RS－422屬于平衡傳輸，RS－422已把傳輸速率提高到10 Mb，傳輸距離在19 kb／s下能延長(zhǎng)到1 000 m左右［4］，而且是可以實(shí)現(xiàn)一對(duì)多的訊號(hào)傳輸。但RS－422也有一個(gè)較明顯的缺點(diǎn)，就是不允許出現(xiàn)多個(gè)發(fā)送端而只能有多個(gè)接受端。RS485是一個(gè)定義平衡數(shù)字多點(diǎn)系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)器和接收器的電氣特性標(biāo)準(zhǔn)［5］，該標(biāo)準(zhǔn)由電信行業(yè)協(xié)會(huì)和電子工業(yè)聯(lián)盟定義。使用該標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)能在遠(yuǎn)距離條件下以及電子噪聲大的環(huán)境下有效傳輸信號(hào)。RS－485使得連接本地網(wǎng)絡(luò)以及多支路通信鏈路的配置成為可能。和RS－422一樣，理論上，通信速率在100 kb／s及以下時(shí)，RS－485的最長(zhǎng)傳輸距離可達(dá)1 200 m，但在實(shí)際應(yīng)用中傳輸?shù)木嚯x也因芯片及電纜的傳輸特性而有所差異。由于RS－485是一個(gè)定義平衡數(shù)字多點(diǎn)系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)器和接收器的電氣特性的標(biāo)準(zhǔn)，因而，它允許出現(xiàn)多個(gè)發(fā)送端和多個(gè)接受端。通過(guò)上述的對(duì)比可發(fā)現(xiàn)，在扶梯的通訊傳輸中，采用RS－485標(biāo)準(zhǔn)比采用RS－232和RS－422標(biāo)準(zhǔn)更適合。

2.3 串行通訊應(yīng)用到扶梯的條件

為了把串行通訊應(yīng)用到扶梯的通訊傳輸中，必須從控制柜的硬件開(kāi)始就使用串行通訊的收發(fā)接口，這就決定了需要放棄以前的有觸點(diǎn)的繼電器控制系統(tǒng)，轉(zhuǎn)而采用通用的帶有串行通訊功能的PLC或?qū)Ｓ玫碾娔X主板作為控制柜的控制中心，再配上合適的隔離和驅(qū)動(dòng)電路，去驅(qū)動(dòng)外圍的強(qiáng)電控制電路。這樣做有幾個(gè)好處。 （1）在管理上，統(tǒng)一了硬件模式，避免了在不同的舊梯改造方案中，重復(fù)進(jìn)行不同的硬件設(shè)計(jì)的工作，因而提高了舊梯改造方案的設(shè)計(jì)效率，同時(shí)，由于硬件模式的相同，令舊梯改造過(guò)程中的施工方更容易通過(guò)熟悉同一作業(yè)指引，提高施工效率和日后的維保效率。（2）在質(zhì)量上，由于淘汰了大量有觸點(diǎn)的控制系統(tǒng)，因而，可令整個(gè)控制系統(tǒng)的故障率大幅下降，其穩(wěn)定性大幅提升。（3）在滿足客戶個(gè)性化的需求上，在相同硬件模式的前提下，只需要通過(guò)軟件模塊的不同組合，即可幫助客戶實(shí)現(xiàn)其個(gè)性化的需求，令舊梯改造的性價(jià)比增加。為了配合硬件的有效工作，軟件上應(yīng)該采用模塊化的程序設(shè)計(jì)，把那些基本的必備功能設(shè)計(jì)成共有的軟件模塊，而把針對(duì)不同客戶的特殊要求設(shè)計(jì)成可選的功能程序模塊，通過(guò)對(duì)不同的標(biāo)志位的檢測(cè)，由程序決定是否把可選模塊連入到基本的共有模塊中去，從而組成一個(gè)完整的控制程序，達(dá)到滿足客戶的需求。同時(shí)，還可以通過(guò)LTE的方式，把扶梯運(yùn)行過(guò)程中需要監(jiān)控的狀態(tài)，發(fā)送到指定的地方，令扶梯的運(yùn)行狀態(tài)信息得到共享。

3 配套的技術(shù)方案

由于控制系統(tǒng)從原來(lái)的有觸點(diǎn)控制，改成了電子式的無(wú)觸點(diǎn)控制，因而，整個(gè)控制系統(tǒng)對(duì)電壓的波動(dòng)可能變得更加敏感，為避免諸如雷電等對(duì)電壓的影響沖擊到扶梯的正常運(yùn)行，建議對(duì)一些應(yīng)用在如地鐵、機(jī)場(chǎng)等重要場(chǎng)合的扶梯，選用電壓跌落保護(hù)裝置，這種保護(hù)裝置，只是在雷電等襲擊電網(wǎng)，導(dǎo)致電網(wǎng)電壓瞬間跌落后又迅速恢復(fù)正常時(shí)，為免電子電路的誤動(dòng)作，導(dǎo)致整臺(tái)扶梯誤停而設(shè)置。當(dāng)然，對(duì)于由于各種原因而導(dǎo)致外電網(wǎng)失電，這種保護(hù)裝置是不會(huì)起作用的，而且，這種保護(hù)裝置的偵測(cè)電路必須把偵測(cè)到的外電網(wǎng)的電壓情況即時(shí)送入控制系統(tǒng)，由控制軟件判斷是否應(yīng)根據(jù)電壓的跌落而停止扶梯的運(yùn)行。在選用這種保護(hù)裝置時(shí)，功率可以不用選太大，只要能起到保護(hù)控制電路即可，沒(méi)必要把電動(dòng)機(jī)的功率也覆蓋，同時(shí)，保護(hù)時(shí)間也不用太長(zhǎng)，幾百毫秒即可，因其目的只是保護(hù)控制電路中的電子電路不會(huì)因?yàn)槎逃趲装俸撩氲乃查g電壓跌落而發(fā)出錯(cuò)誤的指令，而對(duì)于強(qiáng)電控制電路，甚至電動(dòng)機(jī)等，由于電磁的滯后性和機(jī)械的旋轉(zhuǎn)慣性，并不需要這種瞬間的保護(hù)。這樣，既可令控制電路在一旦有電壓波動(dòng)時(shí)，得到一個(gè)合適的保護(hù)，同時(shí)又可減少改造中不必要的過(guò)度成本支出，是一個(gè)性價(jià)比較高的選擇。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合自動(dòng)扶梯舊梯改造的實(shí)際情況，提供了一些既可適用于技術(shù)升級(jí)，又帶有附加值的改造技術(shù)方案，同時(shí)列舉了這些技術(shù)改造方案的應(yīng)用場(chǎng)景，為今后的扶梯舊梯改造選取方案提供了可供借鑒的范例。