电梯线型绝对值编码器井道定位系统.docx

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1、电梯线型绝对值编码器井道定位系统电梯线型绝对值编码器井道定位系统何小虎李楚平导语：绝对值编码器直接测量轿厢在井道的位置并实时反应给控制系统，无需借助其他开关就可以实现井道位置的实时获取，井道开关位置和楼层位置均可以专用软件设置，并且由于位置是绝对的，不存在错层问题、楼层位置丧失问题。【摘要】绝对值编码器直接测量轿厢在井道的位置并实时反应给控制系统，无需借助其他开关就可以实现井道位置的实时获取，井道开关位置和楼层位置均可以专用软件设置，并且由于位置是绝对的，不存在错层问题、楼层位置丧失问题。采用绝对值编码器可省去井道开关及其附属安装组件，可以大大降低系统的故障率和安装调试难度，并确保井道的整洁；

2、从整体上看，低的故障率和简易的安装调试可大大提升电梯产品的形象，另外，绝对值编码器可以解决在高速梯系统中由于机械滑移造成的平层精度问题，其平安性可以知足高速梯对速度及位置的监视要求。相比开关定位系统，绝对值编码器以安装调试简单、平安可靠等上风逐渐在电梯行业快速普及。关键词：电梯控制系统绝对值编码器井道定位1工程背景增量型旋转编码器可以提供驱动器所需要的电机的运行信息，还可以提供应控制系统所需要的增量型位置脉冲信号，是目前应用最广泛的电梯定位系统。但是增量型旋转编码器作为电梯定位系统必须借助一系列开关辅助才能实现完好的平层调整，这一系列开关大大增加了电梯的故障率和调试难度及安装难度，并且未能从根

3、本上解决电梯的轿厢位置误差累计导致的错层问题，另一方面由于井道开关的故障导致的平安事故偶有发生。在一些严格要求不错层的场合那么只能使用绝对定位系统。以绝对值井道信息系统替换原有增量型编码器加井道开关方式实现楼层定位，作为井道信息系统的另一个选择。并具有多种上风：井道信息不会丧失，不存在错层问题、能实现真正意义上的间隔停靠、减行程应用，采用绝对值编码器可以具有TUV认证，并且可以通过SIL3平安等级认证、在安装维护的角度考虑，绝对值编码器安装简单，可降低对井道开关的维护，减少维护费用、知足标准的需求：新的消防标准提出消防员电梯必须是不错层的电梯。绝对值编码器是一个解决方案绝对值编码器在知足根本井

4、道定位功能之外，还可扩展以下功能：电子平安钳、配合符合A3要求的制动器实现UCMP功能、检测门回路短接检测功能、井道去除极限开关。其扩展性相比开关定位系统更加灵敏且可靠。2系统设计2.1定位方式比照常规井道系统定位系统定位装置包括：平层开关、插板、减速开关、门区开关再平层或者提早开门时需要、限位开关非必须、极限开关等组成；绝对值编码器井道定位系统能直接输出轿厢位置及速度信息，去掉平层开关，门区开关及接线，去掉减速开关及接线，如图1所示。基于绝对值编码器井道定位系统有如下上风：1干净井道，除两端，中间不需任何支架开关和连线，极大的降低了安装工时和故障率；2安装维护方便：在30分钟内完成安装；3编

5、码装置的安装已经考虑了平安应用，极其可靠，仅需要常规的清洁，根本不需要维护；4位置绝对，永不错层；5知足标准要求，适用于消防员电梯现场。图1线型绝对值编码器编码装置安装示意图2.2通讯总线选择绝对值编码器与电梯控制系统的通讯接口主流的有CAN、CANopen、SSI等，总所周知，CAN属于工业控制现场总线，是目前国际上应用最广泛的开放式现场总线之一，CAN协议只定义了物理层和数据链路层，并未对应用层做规定，本身并不完好，而CANopen协议是CAN-in-Automation定义的标准之一，CANopen协议被以为是基于CAN的工业系统中占指导地位的标准。CANopen协议包括了标准的应用层标

6、准和通讯标准，在CANopen的应用层，设备间通过互相交换信息对象进展通讯。CANopen支持CAN2.0A11位和CAN2.0B29位标示符，而且报文的优先级只能通过它的大小来区分，通常节点地址较小的报文优先级更高，假设需传送快速响应的事件，那么需通过预定义和特殊功能对象，如同步、时间标记对象、紧急事件；经过数据对象用于传输实时数据，优先级高于效劳数据对象，这对电梯控制系统需要实时获取电梯位置信息而报文数据量不大的应用场合需求较吻合。图2电梯控制系统CAN总线节点主流的电梯控制系统采用CAN总线通讯，电梯系统中的外呼通讯终端、轿厢通讯终端、轿顶通讯终端、轿厢显示终端、底坑检修终端等都作为CA

7、N的子节点挂接在CAN总线上；采用CANopen协议的绝对值编码器可方便连接到电梯控制系统总线上，如图2所示，而无需增加额外的通讯转换板或通讯转接线。2.2绝对值编码器传感方式选择线型绝对值编码器根据传感原理，主流的可分为：磁栅原理、二维码扫描原理、红外原理。磁栅定位方式主要通过获取磁钢带上带有的磁编码数据，将磁编码数据转换成位置信息，最终实现绝对的井道位置，目前精度能到到0.25mm，知足电梯位置偏向精度要求；二维码扫描方式由安装在井道中布置满二维码的码条和读头组成，每个二维码带唯一位置信息，可通过手机蓝牙获取；光电原理一般采用红外直射或者反射原理，通过在钢带上发射红外信号，根据接对方收端或

8、反射接收端获取的0和1信号组合成实时的位置信息，如图3所示。图3绝对值编码器按原理分类图由于电梯控制系统对噪音有一定的要求，接触式定位方式因不可防止产生噪音而不被群众所承受。非接触式中超声波根本没有厂家使用，采用直射光电原理的产品，市面上主流的有德国库伯勒Limes系列产品，采用反射光电原理主要的产品主要由瑞士CEDES的APS产品，而采用磁感应原理的产品主要是德国的ELGO。各种方式各有优缺点，二维码扫码方式对光照和碎屑较敏感，不适用在观光梯等应用场合应用；磁感应原理受铁屑影响较大，在初期安装时，需要额外维护；光电原理轻易受制于反射或者直射通路上的灰尘或者垃圾颗粒的干扰。因此，使用绝对值编码

9、器时需根据实际应用场景进展公道选择。3工作原理3.1传感层原理绝对值编码器关键局部主要由读头和编码装置组成，编码装置由带有绝对位置信息的钢带/磁带组成，如图4所示。读头负责扫描和读取编码装置上的绝对位置数据，由于编码是唯一的，因此读头实时读到的井道位置信息也是唯一确定的。以光电型绝对值编码器为例，光电原理的编码装置码尺上带地址编码格栅和时钟编码格栅，读头上分别有对应的扫描单元，扫描数据进信号处理单元，经数据单位处理后输出电梯的运行方向、位置及速度信息。地址编码格栅沿长度方向按一定的序列规那么排列编码，时钟编码格栅一般为连续交替设置的正单元和负单元。在平安性要求较高的场合，可采用冗余设计，即双套

10、读头和双套信号处理单元，双通道数据偏向允许值必须限制在设定值范围内，否那么系统以为本次数据异常，可记录相关事件或者进入故障保护形式。图4绝对值编码器组成示意图3.2系统级原理绝对值编码器和电梯控制系统通过CAN通讯进展数据及命令交互，轿厢的位置和速度的信息以每10ms一个数据包的频率更新到控制系统，电梯控制系统考虑了数据异常情况下的紧急停靠。控制系统可选择使用绝对值型轿厢井道定位信息，电梯运行速度曲线的位置和速度反应由绝对值型定位装置提供。电梯控制系统中增加打滑故障判定条件，即当旋转编码器有速度反应，而轿厢位置没有速度反应和位置变化，那么判定为打滑；在电梯控制系统中增加速度相关的故障条件，如通

11、过给定和轿厢反应速度比拟作为低速度或者超速故障子码条件。在平安要求较高的应用场合，采用双通道数据比拟机制，双通道数据误差不超过设定值，通过5ms任务周期性执行，连续误差超过4次那么记录数据误差。通过使用绝对值编码器反应速度作为比拟对象作为判定电梯超速或者低速故障的根据；在电梯控制系统和绝对值编码器通讯中设置心跳监测机制，绝对值编码器与电梯控制系统周期心跳交互，假设失联时间超过设定值，那么进入故障保护状态。3.3平安功能实现原理国标GB7588-2003第一号修改单提出UCMPUnintendedcarmovementprotection平安要求，即装备提早开门或者再平常功能的电梯需安装电梯轿厢

12、意外挪动保护装置。传统井道开关定位系统实现这一要求通过在平层开关中间加装一对门区开关，并配置提早开门板实现UCMP功能，而绝对值编码器采用绝对定位方式取代开关定位，因此需在不加装门区开关的前提下实现UCMP功能，需要绝对值编码器输出门区信号，并实如今电梯意外脱离门区的情况下输出切断信号，绝对值编码器必须提供该平安功能组件，否那么无法知足国标要求。绝对值编码器一般通过平安继电器输出一组信号至电梯控制系统，配合知足A3要求的制动器实现完好的UCMP功能。4完毕语安装简便化、系统智能化、使用平安化是电梯将来开展的方向，相比开关式井道定位系统，绝对值编码器在安装简便、井道干净、调试方便、永不错层、平安性更高等方面上风明显，近年来在电梯高速梯4.0m/s领域，绝对值编码器已经初露锋芒，将来在低速梯领域，随着行业竞争、元器件的降本及电梯平安要求的不断进步，绝对值编码器将会越来越普及。参考文献： 1任淑梅,蒋圣平,郝晓剑.用位置敏感传感器进展位移测试的技术研究J.测试技术学报,2002,16(2). 2姜重然,陈文平,徐斌山.CAN总线位定时和同步的研究与设计J.低压电器,2020年03期. 3金超,夏继强,满庆丰.CANopen对象字典的分析与详细实现J.单片机与嵌入式系统应用,2021年08期.