扶梯自診斷調節控制安全保護裝置制造方法
【專利摘要】一種扶梯自診斷調節控制安全保護裝置，解決了現有技術無法滿足SIL2要求的問題，包括帶有外部接口的金屬殼體及主控電路板，其技術要點是：主控電路板采用復合式雙通道自診斷結構，每個傳感器的輸入接口分別與各控制處理單元連接，然后通過輸出邏輯處理單元分別連接各輸出電子接口和相應輸出繼電器，控制處理單元通過各自的通訊模塊相互連接，將自身的數據與對方傳過來的數據進行定時交換。其結構簡單，設計合理，僅用少量電子器件構成完全獨立的、通過各自通訊模塊相互進行數據交換的雙通道自診斷電路控制，使用兩個邏輯門便實現了多通道冗余結構，在降低成本的同時，大大提高了控制系統的安全性和可靠性。
【專利說明】扶梯自診斷調節控制安全保護裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于確保自動扶梯及自動人行道運行安全的保護裝置，特別是一種自動扶梯及自動人行道用的超速、逆轉、梯級缺失、扶手帶速度監控、機房蓋板監控、制動器動作監控及制停距離監控的扶梯自診斷調節控制安全保護裝置。屬于自動扶梯及自動人行道運行監控領域。
【背景技術】
[0002]隨著大型商場、超市、機場和地鐵站等客流量集中的地方，自動扶梯和自動人行道越來越普及，為此，自動扶梯的安全運行與否直接關系到人們的生活質量乃至涉及生命安全。
[0003]傳統自動扶梯及自動人行道的可編程安全電路板一般由傳感器、輸入接口、邏輯處理單元、輸出接口和繼電器等比較簡單的電路來實現的，并把它歸為安全電路。但是有一些安全保護措施比較復雜，例如當自動扶梯或自動人行道發生超速、逆轉，梯級踏板缺失和扶手帶與踏板速度偏差過大時，斷開安全電路，使扶梯停止運行，防止乘客受到傷害。必須通過可編程電子系統來實現。
[0004]鑒于目前我國自動扶梯和自動人行道乘坐人數多，使用強度大、事故頻發等特點，國標《GB16899-2011自動扶梯和自動人行道的制造與安裝安全規范》中，對電氣/電子/可編程電子安全相關系統的功能安全提出了新的要求，應符合《GB/T 20438.2-2006電氣/電子/可編程電子安全相關系統的功能安全第2部分:電氣/電子/可編程電子安全相關系統的要求》的規定，相關安全功能包括扶梯驅動的主電機超速、驅動主機的意外逆轉運行、梯級或踏板的下陷/缺失，應防止啟動、左右扶手帶速度偏離梯級、踏板的實際速度超過-15%且持續時間超過15秒、檢查制停距離是否超出最大允許值的1.2倍、檢查桁架區域檢修蓋板的打開或樓層板的打開或移走、檢查附加制動器的動作、檢查梯級或踏板的缺失、檢查工作制動器的打開，以上功能均要求具有SIL2等級。
[0005]據相關專利報導，如公布號為CN102372222A的“自動扶梯及自動人行道的逆轉、超速及失速保護安全電路”中，公開了包括輸入控制模塊、采用多個可編程邏輯器件的控制處理模塊，如CPLD和輸出執行模塊等構成的電路結構，其實現非操縱逆轉保護，并且能夠實現超速和失速保護。在公布號為CN202766071U的“自動扶梯和自動人行道安全系統”中，記載的安全系統包括專用電源、控制板、傳感器及開關等，其通過邏輯處理單元的冗余設置來提高系統的安全性。但是上述兩個專利只是采用雙MCU冗余設計，其輸入、輸出并非采用標準的雙通道設計，安全性較低。而且兩個MCU獨立工作，相互沒有聯系，容易造成錯誤的檢測狀態；當雙MCU都失效時，系統無法檢測出故障，可靠性很低。邏輯處理單元MCU的輸出直接連接控制繼電器，其控制信號容易受到干擾，造成誤動作。以上問題導致目前所用的自動扶梯和自動人行道的安全保護裝置無法滿足安全功能認證SIL2的要求，實用性較差。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種扶梯自診斷調節控制安全保護裝置，解決了現有技術無法滿足SIL2要求的問題，其結構簡單，設計合理，僅用少量電子器件構成完全獨立的、通過各自通訊模塊相互進行數據交換的雙通道自診斷電路控制，使用兩個邏輯門便實現了多通道冗余結構，在降低成本的同時，大大提高了控制系統的安全性和可靠性。
[0007]本發明所采用的技術方案是:該扶梯自診斷調節控制安全保護裝置包括帶有外部接口的金屬殼體及組裝在殼體內的主控電路板，其技術要點是:所述主控電路板采用復合式雙通道自診斷結構，每個檢測信號的傳感器的第一、第二輸入接口分別與可編程控制器組成的第一、第二控制處理單元連接，然后通過由與或門組成的輸出邏輯處理單元分別連接第一、第二輸出電子接口，第一輸出電子接口分別與第一、第二輸出繼電器連接，第二輸出電子接口分別與第三、第四輸出繼電器連接，第一、第二控制處理單元通過各自的通訊模塊相互連接,將自身的數據與對方傳過來的數據進行定時交換。
[0008]所述第一、第二控制處理單元的相互連接的通訊模塊每隔50毫秒交換一次檢測數據及計算數據。
[0009]所述輸出邏輯處理單元包含一個與邏輯門和一個或邏輯門。
[0010]本發明的優點和所產生的積極效果是:由于本發明采用了復合式雙通道自診斷結構，每個通道包含相對獨立的傳感器一個輸入接口、一個使用功能強大的可編程控制器作為控制處理單元、一個輸出電子接口和一對輸出繼電器，輸出邏輯處理單元獨自采集兩路傳感器信號，然后進行運算，并使兩個通道的控制處理單元通過自帶的通訊模塊連接，定時交換輸入數據和運算數據，相互交換輸入信號、控制信息及故障信息，實現自診斷功能，以發現潛在的危險及故障，所以其結構簡單，設計合理，僅用少量電子器件構成完全獨立的、通過各自通訊模塊相互進行數據交換的雙通道自診斷電路控制，便實現了多通道冗余結構。因采用一個與邏輯門和一個或邏輯門電路，對輸出邏輯處理單元的輸出信號進行邏輯輸出處理，經輸出繼電器形成4通道的邏輯輸出結構，故大大降低了通道之間的共因失效因數，使得安全保護器的每小時危險失效概率滿足SIL2要求，系統安全性、可靠性高，具有非常的實用價值。因此，本發明解決了現有技術無法達到SIL2要求的問題，從根本上滿足了新國標對自動扶梯可編程電子安全系統的要求，所有安全功能均達到Sil2等級。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]以下結合附圖對本發明作進一步描述。
[0012]圖1是本發明的一種自診斷調節控制電路結構圖。
[0013]圖中符號說明:Sf Sn傳感器、Jl傳感器第一輸入接口、J2傳感器第二輸入接口、MCUl第一控制處理單元、MCU2第二控制處理單元、DISI第一通訊模塊、DIS2第二通訊模塊、LOG輸出邏輯處理單元、OUTI第一輸出電子接口、0UT2第二輸出電子接口、KAl、KA2第一輸出安全繼電器、KA3、KA4第二輸出安全繼電器。
【具體實施方式】
[0014]以下結合圖1對本發明作進一步詳細說明。該扶梯自診斷調節控制安全保護裝置包括帶有外部接口的金屬殼體(圖中未示出)及組裝在殼體內的主控電路板等件。其中主控電路板采用復合式雙通道自診斷結構。在復合式雙通道中，每個檢測信號的傳感器SfSn的第一輸入接口 J1、第二輸入接口 J2分別與可編程控制器組成的第一控制處理單元MCU1、第二控制處理單元MCU2連接。然后第一控制處理單元MCUl、第二控制處理單元MCU2通過由與或門組成的輸出邏輯處理單元LOG分別連接第一輸出電子接口 0UT1、第二輸出電子接口 0UT2。第一輸出電子接口 OUTl分別與第一輸出繼電器連接KA1、第二輸出繼電器KA2連接，第二輸出電子接口 0UT2分別與第三輸出繼電器KA3、第四輸出繼電器KA4連接。第一、第二控制處理單元MCUl、MCU2通過各自的第一通訊模塊DISl、第二通訊模塊DIS2相互連接，將自身的數據與對方傳過來的數據進行定時交換。第一控制處理單元MCU1、第二控制處理單元MCU2的相互連接的第一通訊模塊DISl、第二通訊模塊DIS2，每隔50毫秒交換一次檢測數據及計算數據。輸出邏輯處理單元LOG包含一個與邏輯門和一個或邏輯門。
[0015]如圖1所示，傳感器第一和第二輸入接口 Jl和J2連接輸入傳感器Sf Sn，將檢測到的信號分別輸入給第一、第二控制處理單元MCUl和MCU2，用于檢測自動扶梯及自動人行道的運行狀態。所述信號分為主控制系統指令信號和自動扶梯和自動人行道實際運行狀態信號。主控制系統指令信號包括扶梯運行指令信號、檢修指令信號、運行方向信號、制動器及附加制動器動作信號、慢速指令信號和段速切換信號；自動扶梯和自動人行道實際運行狀態信號包括主機速度信號、扶手帶速度信號、梯級脈沖信號、制動器及附加制動器開關信號、樓層蓋板信號和驅動鏈斷鏈信號。采用標準的雙通道結構，實現了輸入信號的隔離。
[0016]由可編程控制器構成的第一和第二控制處理單元MCUl和MCU2，對輸入脈沖信號進行運算處理，結合開關量輸入信號和預先設定的扶梯運行的參數計算出扶梯的運行狀態和當前的運行速度、左右扶手帶速度或制停距離，然后與預先設定的超速閥值、速度偏差閥值或制停距離閥值進 行比較，當自動扶梯處于安全的運行狀態時，MCUl和MCU2分別輸出一高電平信號和一低電平信號，兩個高電平信號進入與邏輯門，兩個低電平信號進入或邏輯門。與邏輯門輸出高電平信號接到安全繼電器ΚΑ1?(Α4的正向端，或邏輯門輸出的低電平信號接到安全繼電器ΚΑ1?(Α4的負向端，高低電平信號的電壓差將驅動安全繼電器ΚΑ1?(Α4動作，接通自動扶梯的安全回路和附加制動器電源，使自動扶梯運行。如果進入與邏輯門的兩個高電平信號有一個為低，與邏輯門將輸出低電平，進入或邏輯門的兩個低電平信號有一個為高，或邏輯門將輸出高電平，使安全繼電器ΚΑ1?(Α4斷開。通過這樣的邏輯冗余處理保證兩個邏輯處理通道，如果有一個發生故障，本安全保護裝置將斷開自動扶梯安全回路和附加制動器電源，使扶梯停止運行。而且當停止自動扶梯和自動人行道運行時，通過這樣的邏輯冗余處理可以防止因為電磁干擾、電源電壓故障或程序錯誤導致的誤啟動。
[0017]MCUl和MCU2通過自帶的通訊模塊連接，每隔50毫秒兩個通道的可編程控制器之間交換一次數據，包括輸入信號和運算結果，通過比較輸入信號，可以發現傳感器輸入端的故障。通過比較運算結果，可以發現MCUl和MCU2的潛在故障，并給出故障信息。即使兩個通道都存在故障，也可以通過比較故障內容來確定系統的實際運行狀態，實現自診斷功能，進一步提高自動扶梯和自動人行道的安全性。
【權利要求】
1.一種扶梯自診斷調節控制安全保護裝置，包括帶有外部接口的金屬殼體及組裝在殼體內的主控電路板，其特征在于:所述主控電路板采用復合式雙通道自診斷結構，每個檢測信號的傳感器的第一、第二輸入接口分別與可編程控制器組成的第一、第二控制處理單元連接，然后通過由與或門組成的輸出邏輯處理單元分別連接第一、第二輸出電子接口，第一輸出電子接口分別與第一、第二輸出繼電器連接，第二輸出電子接口分別與第三、第四輸出繼電器連接，第一、第二控制處理單元通過各自的通訊模塊相互連接，將自身的數據與對方傳過來的數據進行定時交換。
2.根據權利要求1所述的扶梯自診斷調節控制安全保護裝置，其特征在于:所述第一、第二控制處理單元的相互連接的通訊模塊每隔50毫秒交換一次檢測數據及計算數據。
3.根據權利要求1所述的扶梯自診斷調節控制安全保護裝置，其特征在于:所述輸出邏輯處理單元包含一個與邏輯門和一個或邏輯門。
【文檔編號】B66B29/00GK103832913SQ201410068185
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年2月27日 優先權日:2014年2月27日
【發明者】馬剛, 崔玉石, 黃征, 毛鶴同, 李振才 申請人:沈陽博林特電梯集團股份有限公司