CN1704325A - 电梯的监视 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于监视电梯安全的方法和***，所述电梯具有轿厢(2)，所述轿厢在竖井(4)内被驱动装置(12)驱动，其中检测轿厢(2)的一个运行参数(X_ABS， X”_ACC，X’_IGB)并不断地与一个同样被检测出的驱动装置的运行参数(X’_IG)进行比较，当两个参数之间的偏差大于给定值时，启动应急掣停。否则将输出其中的一个运行参数(X_ABS，X” _ACC，X’_IGB)作为验证信号(X；X’)。然后将验证信号(X；X’)与预定的容许值进行比较。如果验证信号(X；X’)超过允许值，启动应急掣停。

Description

电梯的监视

技术领域

本发明涉及一种对电梯进行监视的方法和***，所述方法大大简化了在安全链路结构中所采用的部件和安全链路结构，而且改善了电梯的工作性能。

背景技术

过去，将安全信息的采集与电梯控制信息的采集严格地分隔开，此点曾经是电梯制造业的标准实践。导致此点的部分原因在于，电梯控制器不断地需要有关轿厢位置和速度的高精度的信息，而对于安全链路的最重要的因素是提供的信息必须得到可靠的保障。因此，尽管近几年用于向控制器提供信息的传感器技术得到大大的改进，但用于电梯安全链路的传感器仍然建立在功能有限的并且相对过时的“经验证和值得信赖的”机械或机电原理上；对通常的限速器的设置应使其在达到单独的预定的超速值时被启动和与安全相关的位置信息的采集被限定在竖井端和停靠的门区上。

由于控制器和安全链路***在一定的程度上采集的信息相同，所以在已有的电梯设备中就信息采集而言常常存在部分冗余的现象。

因此曾经提出采用更为智能的电子或可编程的传感器替代例如通常的限速器和在竖井端的应急限位开关等安全链路的部件。在WO-A1-03/011733中披露了这样一种***，其中沿整个电梯竖井安装有单曼彻斯特编码道，所述编码被安装在轿厢上的传感器读出和传感器向控制器输出非常精确的位置信息。另外，由于包括有两个相同的传感器，所述传感器与两个相互监视的处理器连接，因而满足了提供可靠的安全链路信息所需的双备份标准的要求。但由于需要包括一个备份传感器，势必导致***比较昂贵，所以该***主要适用于高档的电梯设备，而不是中、低挡的电梯设备。另外由于采用相同的传感器对相同的参数进行测量，并且由于其具有相同的制造容限和工作条件，所以很容易在大致相同的时刻失效。

发明内容

本发明的目的在于大大简化在安全链路结构中采用的部件和安全链路结构，并且通过采用用于采集竖井信息的更为智能的***改善电梯的工作性能。

实现本发明的目的的技术方案是，一种用于监视电梯安全的方法和***，所述电梯具有轿厢，所述轿厢被驱动装置驱动，其中对轿厢的运行参数进行检测，并将检测出的轿厢的运行参数不断地与同样检测出的驱动装置的运行参数进行比较。当两个参数之间的偏差大于给定值时，启动应急掣停。否则将输出其中的一个运行参数作为验证信号。将验证信号与预定的容许值进行比较。当验证信号超过允许范围时，启动应急掣停。检测出的轿厢和驱动装置的运行参数可以是下述物理量中的任意一个：位置、速度和加速度。

由于验证信号是由对两个独立的传感器***的信号的比较导出的，所以满足现行的安全规定。

另外两个独立的传感器***对不同的参数进行监视，因而大大增强了其功能；例如采用所述的方法和***可以很容易地判定出驱动装置工作和轿厢运行之间的偏差，在必要时，做出安全反应。

可以通过在轿厢上安装传感器，实现对轿厢运行参数的检测，或如果对已有的电梯设备进行技术改造，可以通过在限速器上安装传感器，实现对轿厢的运行参数进行检测。

通常的限速器具有单个的预定的超速值，而本发明采用一个容许值暂存器，从而使超速值分别视轿厢在电梯竖井内的位置的不同而不同。

优选在任何一次应急掣停后立刻对轿厢的减速进行监视。当减速低于特定值时，安装在轿厢上的安全制动器才动作，使轿厢停止移动。而在通常的***中，安全制动器只在达到预定的超速值才动作。因此例如当电梯设备的曳引缆索即将断裂时，只有当达到较高的超速极限时，通常的***才将安全制动器释放，对轿厢掣停。很明显，在很高的速度时这种利用安全制动器对应于导轨实现对轿厢的摩擦制动将会导致对导轨的严重的损坏和明显地将对在轿厢内的任何一名乘客都会造成非常不舒服的感觉。

附图说明

下面将对照实施例并结合附图对本发明加以详细说明。图中示出：

图1为根据本发明的第一实施例在电梯设备中采用的传感***的示意图；

图2为信号流程图，说明来自图1所示的传感***的信号是如何被处理成与安全相关的竖井信息的；

图3为根据本发明的第二实施例在电梯设备中采用的传感***的示意图；

图4为信号流程图，说明来自图3所示的传感***的信号是如何被处理成与安全相关的竖井信息的；

图5为根据本发明的第第三实施例在电梯设备中采用的传感***的示意图；

图6为信号流程图，说明来自图5所示的传感***的信号是如何被处理成与安全相关的竖井信息的；和

图7位图1-6的实施例的总***结构的综览图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的第一实施例的电梯设备。电梯设备包括轿厢2，所述轿厢沿设置在竖井4内的导轨(图中未示出)垂直移动。利用缆索或皮带10将轿厢2与对重8连接，利用安装在电机12的输出轴上的曳引轮16对所述缆索或皮带10进行承载和驱动。由电梯控制器11对电机12和利用电机实现的轿厢4移动进行控制。乘客被输送给所需的楼层，并通过沿竖井以规律的间隔安装的楼层门6。曳引轮16、电机12和控制器11被安装在竖井4上面的单独的机房内或也可以安装在竖井上面的区段内。

在任何通常的电梯设备中，轿厢4在竖井4内的位置对于控制器11来说是非常重要的。因此需要生成竖井信息的设备。在本例中这种设备由安装在轿厢4上的绝对位置编译码器18构成，所述编译码器18与在整个竖井高度上延伸的齿带20连续驱动啮合。在EP-B1-1278693中披露了这样一种***，所以在此不再赘述。主要旨在校准，有一块磁铁24安装在竖井4的每个停靠楼层高度上。在首次学习运行时磁铁24对安装在轿厢4上的磁铁检测器22进行激活和因此被绝对位置编译码器18记录的相应的位置作为电梯设备的楼层门6位置被存储。在对大楼进行调整时，磁铁25和磁铁检测器22用于相应地重新调整这些存储的位置。这时可以由绝对位置编译码器18直接获得控制器11所需的所有与安全不相关的竖井信息。

通常的电梯设备还包括一个限速器，所述限速器用于当轿厢4的运行速度超过预定的速度时，采用机械方式使接合在轿厢4上的安全制动器动作。在图1所示的本发明的实施例中没有限速器，而是在曳引轮26上设置有一个增量脉冲信号发生器26，用于对曳引轮的速度进行连续检测。另外也可以将增量脉冲信号发生器26安装在电机12的轴上。当然在电梯中采用的许多电机12已经具有一个增量脉冲信号发生器26，用于将速度和转子位置信息反馈给为电机12供电的变频器。增量脉冲信号发生器26输出有关曳引轮16旋转的精确的信息。每当曳引轮16旋转一定角度时，将产生一个脉冲，因此脉冲频率将精确地说明有关曳引轮12旋转速度。

本实施例的原理在于，对增量脉冲信号发生器26、绝对位置编译码器18和磁铁检测器22(三个独立的单路传感器***)加以应用，以便提供所有的必要的信息，而不仅仅是与安全不相关的信息。

如图2所示三个独立的单路传感器***18、22和26输出的信号首先提供给数据验证单元30。其中增量脉冲信号发生器26和绝对位置编译码器18的输出的信号在模件32内接受一致性的检验，以便确保其稳定。当确定出任何一个信号发生漂移时，则相应的模件32将切断电机12的电源，启动与电机12连接的制动器14，从而实现应急掣停。模件32也可以输出一个故障信号，说明进行检测的传感器出现故障。

位置比较器34作为输入接收来自磁铁检测器22的位置信号和来自绝对位置编译码器18的检测出的位置信号X_ABS。另外将来自增量脉冲信号发生器26输出的检测出的速度信号X’_IG馈送给积分器33和得出的信号X_IG被输入给位置比较器34。

在位置比较器34内，对来自增量脉冲信号发生器26的位置信号X_IG，和来自绝对位置编译码器18的位置信号X_ABS对应于来自磁铁检测器22的位置信号X_SM进行校准。在增量脉冲信号发生器26与绝对位置编译码器18之间的主要的差别在于，增量脉冲信号发生器26对任何增量产生的都是标准脉冲，而绝对位置编译码器18对每一种角增量生成的是专门的唯一的位图形。该“绝对”值与采用增量脉冲信号发生器26不同，不需要基准程序。因此一旦对大楼进行改建，尽管可以采用竖井磁铁24和磁铁检测器22对与被绝对位置编译码器18记录的相同的被存储的楼层门6的位置进行重新调整，很显然，绝对位置编译码器18了解门所在的高度精确的位置和因此不必采用磁铁检测器22做进一步的校准。另一方面，由于来自增量脉冲信号发生器26的信号说明曳引轮位置和缆索或皮带10在曳引轮16上的任何滑移都会自动地使增量脉冲信号发生器26偏离与实际轿厢位置的校准，所以需要不断地用磁铁检测器22进行连续的校准。该校准是在位置比较器34内进行的，每次轿厢4上的磁铁检测器22需对竖井磁铁24进行检测。

除了上述的校准程序外，位置比较器34的主要目的在于连续地将来自增量脉冲信号发生器26的位置信号X_IG与来自绝对位置编译码器18的相应的位置信号X_ABC进行不断的比较。当两个信号的差大于或等于整个竖井高度HQ的1％时，则通过对电机12断电和启动制动器14实现应急掣停。在有些罕见的情况下，例如当缆索10出现断裂时，该应急掣停将不足以使轿厢4停止移动。在这种情况下，位置比较器34对来自增量脉冲信号发生器26和绝对位置编译码器18通过差分器35馈送的加速度信号X”_IG和X”_ABS进行监视，以便保证轿厢的减速至少应达到0.7m/s²。如果不是这种情况，则位置比较器34对安装在轿厢4上安全制动器28的释放器(图1)进行电气激励，从而使安全制动器与导轨摩擦啮合和使轿厢4停止移动。例如在EP-B1-0508403和EP-B1-1088782中对电梯的安全制动器的电气释放器做了披露。

另外，下述的公式中表述的条件得到满足和对应于独立的传感器信号X_IG得到验证的来自绝对位置编译码器18的信号X_ABS可以作为安全相关的位置信号X。

$\frac{X_{\mathrm{ABS}}-X_{\mathrm{IG}}}{\mathrm{HQ}}<1\%$

尽管在下面的说明中详细地表述了如何采用安全相关的位置信号X对电梯的安全进行监视，很显然，所述信号X也可以与必要的竖井信息一起提供给控制器11。

数据验证单元30还包括速度比较器36，其中来自增量脉冲信号发生器26的检测出的速度信号X’_IG作为输入信号。来自绝对位置编译码器18的检验测信号被馈送给差分器35，以便提供表示速度的另一输入信号X’_ABS。两个速度值X’_IG和X’_ABS在速度比较器36中不断地相互比较和在偏差超过5％时，通过对电机12断电和启动制动器14实现应急掣停。在启动应急掣停后大约两秒钟，速度比较器36对安全制动器28进行释放。

另外，满足下述两个公式中描述的条件和来自绝对位置编译码器18的经对应于独立的传感器信号X’_IG验证的信号X’_ABS可以作为安全相关的速度信号X’加以应用。

$\frac{{X^{\&prime;}}_{\mathrm{ABS}}-{X^{\&prime;}}_{\mathrm{IG}}}{{X^{\&prime;}}_{\mathrm{ABS}}}<5\%$ 和 $\frac{{X^{\&prime;}}_{\mathrm{IG}}-{X^{\&prime;}}_{\mathrm{ABS}}}{{X^{\&prime;}}_{\mathrm{IG}}}<5\%$

与采用安全相关的位置信号X相同，可以将安全相关的速度信号X’馈送给控制器11，提供必要的竖井信息，以及用于对电梯的安全进行监视。

来自磁铁检测器22的信号X_SM与来自位置比较器34的安全相关的位置信号X和来自速度比较器34的安全相关的速度信号X’一起被馈送给安全监视单元38。这些安全相关的信号X和X’不断地与存储在位置和超速暂存器39内的额定值进行比较。当例如安全相关的速度信号X’大于额定超速值时，安全监视单元38可以做出一相应的反应。另外还向安全监视单元提供监视楼层门6条件的门触点的和来自轿厢们控制器或轿厢们触点的通常的信息。当电梯工作期间出现不安全的条件时，安全监视单元38可以通过对电机12断电和启动制动器14实现应急掣停，和必要时，对安全制动器28进行释放，使轿厢4停止移动。

在对电梯设备进行安装时，电梯轿厢4进行“学习”运行，在学习运行时技术人员以非常慢的速度(例如0.3m/s)移动轿厢4。当轿厢4移动通过楼层门6时，安装在轿厢上的磁铁传感器22对与之配合的竖井磁铁24进行检测和安全监视单元38通过将来自绝对位置编译码器18的相应的验证位置信号X存储在相应暂存器38内对每个位置加以确认。另外对以每个磁铁24为基准的±20cm的区作为门开启区被存储，在所述区内门6可以安全可靠地在电梯设备正常的工作条件下开始开启。最上面的和最下面的磁铁24表示轿厢运行路径的极限，根据所述极限可以计算出整个运行距离或竖井高度HQ。然后可以对最大允许速度曲线(最大额定速度取决于轿厢2所在的位置)加以定义并存储在相应的暂存器38内。

如上所述，对来自三个传感器***的信号在数据验证单元30内进行不断的比较以及对来自增量脉冲信号发生器26和绝对位置编译码器18的信号的一致性的检验保证了可以立刻识别出任何一个传感器***的故障，并启动应急掣停。另外，当数据验证单元30通过比较器34和36检查出缆索在很大程度上出现滑移，则将立刻启动应急掣停。当应急掣停失效，不能明显地对轿厢制动，则位置比较器将对安全制动器28进行释放。

安全监视单元38对控制器11的工作故障进行检测。当控制器允许轿厢以过量的速度运行时，则通过在安全监视单元38内对来自数据验证单元30的安全相关速度信号X’与超速暂存器39的比较将对此判定为故障，和安全监视单元38将启动应急掣停。

图3和4示出本发明的第二实施例，其中第一例中的竖井磁铁24和磁铁检测器22被通常的对称设置在停靠楼层高度上面和下面120mm处的区标志以及安装在轿厢2上的用于检测标志44的光学阅读器42取代。另外，绝对位置编译码器18被安装在轿厢4上的加速度检测器取代。

在本实施例的数据验证单元46中，来自增量脉冲信号发生器26的信号X_IG与来自光学阅读器42的位置信号X_ZF进行比较并对应于后者进行校准。连续的的标志44之间的距离ΔX_ZF被存储并与来自增量脉冲信号发生器26的相应的距离ΔX_IG进行比较。当该比较表明所述两个距离的偏差增大到等于或大于2％时，则通过对电机12断电和启动制动器14实现应急掣停。另外在应急掣停启动后对***的减速进行监视，以便确保来自两个增量脉冲信号发生器26的信号(中的至少一个)，和加速度测量器18说明至少为0.7m/s²的加速度，表明应急掣停足以使轿厢2停止运行。如果不是这种情况，则安装在轿厢2上的安全制动器28(图1)被释放，以便以摩擦配合方式与导轨啮合和因此停止轿厢4的移动。

另外，当满足下式中表示的条件和来自增量信号发生器26的并对应于独立的传感器信号X_ZF经验证的信号X_IG被用于作为安全相关的位置信号X。

$\frac{\mathrm{\&Delta;}{X}_{\mathrm{ZF}}-{\mathrm{\&Delta;X}}_{\mathrm{IG}}}{\mathrm{\&Delta;}{X}_{\mathrm{ZF}}}<2\%$

数据验证单元46还包括一个速度比较器50，其中来自增量脉冲信号发生器26的检测出的速度信号X’_IG作为输入信号。来自加速度测量器40的信号X”_ACC被馈送给积分器33，以便提供表示轿厢2垂直速度的另一输入信号X’_ACC。在速度比较器50中两个速度值X’_IG和X’_ACC不断地进行相互比较和当两者的偏差大于5％时，通过对电机12断电和启动制动器14实现应急掣停。在本例中，在启动应急掣停之后大约两秒钟速度比较器36对安全制动器28进行释放。

另外，满足在下面两式中所示的条件和来自增量脉冲信号发生器26的并对应于独立的传感器信号X’_ACC经验证的信号X’_IG可以作为安全相关的速度信号X’。

$\frac{{X^{\&prime;}}_{\mathrm{ACC}}-{X^{\&prime;}}_{\mathrm{IG}}}{{X^{\&prime;}}_{\mathrm{ACC}}}<5\%$ 和 $\frac{{X^{\&prime;}}_{\mathrm{IG}}-{X^{\&prime;}}_{\mathrm{ACC}}}{{X^{\&prime;}}_{\mathrm{IG}}}<5\%$

来自加速度测量器40的加速度信号X”_ACC与来自位置比较器48的安全相关的位置信号X和来自速度比较器50的安全相关的速度信号X’一起被馈送给安全监视单元52。当在电梯工作期间出现不安全的条件时，安全监视单元52将通过断开电机12的电源和启动制动器14实现应急掣停，必要时，启动安全制动器28，使轿厢停止移动。

图5和6示出已有的电梯设备，所述电梯设备根据本发明的另一实施例进行技术改造。已有的电梯设备包括通常的限速器，所述限速器是检测电梯轿厢2速度的常规的和可靠的装置。限速器具有与轿厢2连接的和被上导轮56和下导轮58导向的缆索54。在通常的***中，上导轮56上安装有离心开关，所述离心开关安装在上导轮56上并被设定在当轿厢2达到预定的超速值时开始动作。在本实施例中这些开关被安装在上导轮56上的增量脉冲信号发生器60取代。

对来自导轮上的增量脉冲信号发生器60的、来自曳引轮上的增量脉冲信号发生器6的和来自光学阅读器42的信息的处理与上面的例子相同，其中在数据验证单元62内信号被验证和比较，以便将安全相关的位置信号X和安全相关的速度信号X’提供给安全监视单元68。

图7为上述实施例的***结构的综览图。三个独立的单路传感器***被连接成一个安全监视单元，所述安全监视单元在上面所述的实施例中包括一个数据验证单元和安全监视单元。安全监视单元生成安全相关的位置和速度信息，所述信息被用于通过对电机停止供电、启动制动器和/或启动安全制动器，将电梯置于安全条件下。

制动器不必安装在电机上，但可以构成安全制动器的一个组成部分。当安全制动器由四个模件组成时，例如可以通过启动四个模件中的两个模件实现通常的制动。

基于对本发明实施例的所有描述，很明显，来自数据验证单元和安全监视单元的信号可以用于为电梯控制器11提供必要的竖井信息11以及实现电梯的安全相关的目的。

另外，还可以联想到，本发明同样也适用于作为曳引设备的液压电梯设备。

Claims (10)

1.一种用于监视电梯安全的方法，所述电梯具有轿厢(2)，所述轿厢被驱动装置(12)驱动，包括如下步骤：

a)检测轿厢(2)的运行参数(X_ABS，X”_ACC，X’_IGB)；

其特征在于，

b)检测所述驱动装置(12)的运行参数(X’_IG)；

c)对运行参数(X_ABS，X”_ACC，X’_IGB，X’_IG)进行比较，当两个参数之间的偏差大于给定值时，启动应急掣停，否则将输出其中的一个运行参数作为验证信号(X；X’)；

d)将验证信号(X；X’)与预定的容许值进行比较；

e)当验证信号(X；X’)超过允许值时，启动应急掣停。

2.按照权利要求1所述的方法，其中在步骤b)和c)之间还有一个对一个或两个检测出的运行参数(X_ABS，X”_ACC，X’_IGB，X’_IG)进行转换的步骤，以便使其两者与第一物理量相对应。

3.按照权利要求2所述的方法，其中同时针对第二物理量进行步骤a)至e)。

4.按照上述权利要求中任一项所述的方法，还包括在启动应急掣停后对轿厢(2)减速的监视，和当所述减速低于特定的值时，启动安全制动的步骤。

5.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其中检测出的轿厢的运行参数(X_ABS，X”_ACC，X’_IGB)或驱动装置的运行参数(X’_IG)是位置、速度或加速度。

6.一种电梯设备的安全监视***，所述电梯设备具有轿厢(2)，所述轿厢被驱动装置(12)驱动，包括：

第一传感器(18、40、60)，用于表示轿厢(2)的运行参数(X_ABS，X”_ACC，X’_IGB)；

至少一个暂存器(39)，存储有容许的运行参数值，

其特征在于还包括：

第二传感器(26)，用于表示驱动装置(12)的运行参数(X’_IG)；

第一比较装置(34、36、48、50、64、66)，用于对参数(X_ABS，X”_ACC，X’_IGB，X’_IG)进行比较，当两个参数的偏差大于一给定值时，将导致应急掣停，否则将输出检测出的其中的一个运行参数作为验证信号(X；X’)；和

第二比较装置(38、52、68)，用于将验证信号(X；X’)与存储在暂存器(39)内的容许的运行参数进行比较，当验证信号(X；X’)超过容许值时，启动应急掣停。

7.按照权利要求6所述的***，其中还包括转换装置(33、35)，所述转换装置用于对检测出的一个或两个运行参数(X_ABS，X”_ACC，X’_IGB，X’_IG)进行转换，以便使两个运行参数与第一物理量相对应。

8.按照权利要求6或7所述的***，其中还包括减速监视器，当启动应急掣停后减速低于特定值时，所述减速监视器将启动安装在轿厢(2)上的安全制动器(28)。

9.按照权利要求6至8中任一项所述的***，其中第一传感器(18、40)安装在轿厢(2)上。

10.按照权利要求6至8中任一项所述的***，其中第一传感器(60)安装在与轿厢(2)连接的一限速器(54、56、58)上。

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