关于电梯控制系统抗干扰分析及解决措施

关于电梯控制系统抗干扰分析及解决措施

范俊俊

浙江省特种设备科学研究院  浙江杭州  310000

摘要：电梯控制系统大量使用的场所容易受到外部和内部电磁干扰。控制系统性能的不稳定会导致电梯故障频发，大大降低电梯的舒适性和安全可靠性。电磁环境恶化给电梯运行环境带来的影响已不容忽视。对于已经选用或投入使用的电梯，其设计或选用的控制电路、控制方式、系统组成均已成型并进入使用过程。随着电磁环境进一步恶化、设备老化等因素，必须保证或改善电梯的电磁兼容性。

关键词： 电梯控制系统；抗干扰分析；措施

引言

 接地线和接地体合称为接地装置。电气上的“地”,是指电位等于零的地方。电气设备的接地部分,如接地的外壳和接地体等,与零电位的“大地”之间的电位差,称为接地部分的对地电压。当电气设备发生接地故障时,就有电流通过接地体向大地作半球形散开,这一电流称之为接地电流。接地电流向大地散流过程中遇到的电阻,称为接地电阻。电梯控制系统是一个比较复杂的弱电控制系统,随着电力电子装置在电梯控制中的广泛应用,其抗干扰和各种接地保护措施也日益显得重要。在电梯控制系统中,接地保护主要包括信号接地保护、安全接地保护和防雷击接地保护等。

1磁干扰分析

电梯电控系统产生电磁干扰的主要原因有:电梯电控系统的传输通道或耦合路径、电磁干扰源、敏感设备等。电磁干扰源可以不含任何与任何信号电磁现象无关的信息;它可能是电磁噪声，也可能是其他无用的信号;它是由电压和电流的急剧变化引起的，而电梯控制系统受到的干扰源来自于系统外部设备和系统内部设备两个方面，也就是系统内干扰和系统间干扰。控制系统内部的干扰源主要是印制板电路中的电子元件和集成芯片包等，只要有脉冲电流流过，都有可能向外发射电磁波，对周围的其他设备产生电磁干扰；同时系统外部所带来的干扰源主要是控制系统的通信设备和电子设备也会产生相互严重干扰，也可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，造成设备不能工作甚至烧毁。因此，控制系统中任何一个电子设备都可能成为一个干扰源。电磁干扰按传播途径可以分为辐射干扰和传导干扰两种。辐射干扰是通过空间以电磁波形式把其信号耦合（干扰）到另一个电路网络。如电子元件的信号线、集成电路的引脚、各类接插接件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源，能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作；传导干扰是指通过一般的导体传播，把一个电路网络上的信号干扰到另一个电路网络信号上。

2电梯控制系统抗干扰的措施

2.1隔离技术

隔离技术主要是通过隔离元件把噪声、电磁干扰信号的路径切断，从而达到抑制噪声干扰的效果。现电梯控制系统常采用的隔离技术，主要包括磁电隔离、光电隔离、机电隔离等。其控制系统也相应分布在控制柜、井道和轿厢三个空间；控制信号传输和线路连接较远，容易受到电磁干扰。因此在控制系统的各单元之间的线路连接、远程信号传输、电源输送等设备上广泛地采用屏蔽隔离措施，绝大多数电路都能够取得良好的抑制噪声的效果，使设备符合电磁兼容性的要求。因此在进行这些设备的安装时，应尽量远离控制系统减少干扰。低压电线电缆应避免与其他控制电缆长距离平行走线，例如曳引电动机的电缆与旋转编码器电缆尽量保持间距；低压电源线尽量与信号线保持距离等。如果相互产生干扰的电缆布线交叉时，应尽可能使它们按架空或线套管等隔离布置，充分利用布线技术改善电磁干扰。实践证明，屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效办法。因此，在电梯安装维护时，应充分重视。例如：信号线采用双芯屏蔽线，并与主控电路和控制电路分离，不设置在同一管（槽）内；屏蔽罩必须可靠接地；动力输出线采用钢管屏蔽或采用屏蔽电缆等等。

2.2诊断技术

诊断技术实质上是一种检测技术。所谓诊断,就是将测试取得的诊断信号与设定的标准相比较,或利用事先确定的征兆与故障之间的对应关系,来确定故障的种类和部位,进而达到排除故障甚至预防故障的目的。例如,对于电梯控制系统中的单片机,受外界干扰时可能会产生程序弹飞这一问题,可以设置监视跟踪定时器来监视程序运行状态。定时器的定时时间稍大于主程序正常运行一个循环的时间,而在主程序正常运行过程中执行一次定时器时间常数刷新操作,这样,只要程序正常运行,定时器就不会出现定时中断,而当程序弹飞或失常时,则因无法按时刷新定时器时间常数而导致定时中断,利用定时中断服务程序将系统复位[1]。

2.3　电梯控制系统的硬件抗干扰措施

电梯的运行现场往往有各种各样的干扰源，这些干扰源会干扰微处理器的正常工作，使工作状态出现错误，进而电梯可能发生死机、乱层、顶楼、深底甚至失控，危及人们的生命财产安全。为了提高系统可靠性，降低系统出现故障的几率，有必要对硬件采取一些抗干扰的措施，以提高系统对外界干扰的承受能力。常见的三种干扰及其抑制措施有串模干扰、共模干扰、接地技术。串模干扰是串连于信号源回路中的干扰，大部分的干扰源由信号输入线上感应或接收产生 。电梯串行通讯系统中的信息引线大部分使用双绞线，不仅能够降低生产成本，而且能够有效减少串模干扰的影响。因为双绞线中每一个绞线环向的互反特点，从而使各电磁环路的电磁感应相互抵消。此外，选用低通滤波器能够可靠抑制电源发出的高次谐波。共模干扰是因为微处理器地、放大器地和信号源地之间的电位差而出现的干扰 。在平衡传输中，对使用差动输入构造的接收单元来说，共模干扰不会影响其工作。然而，在不平衡传输构造中，共模干扰将会转变为差模干扰而对接收单元起作用，且不平衡的水平越大，影响越大。电梯控制系统是一种相对复杂麻烦的弱电控制系统，接地技术是抗干扰途径中的重要一个步骤。所以，对接地务必慎重处理。针对电梯控制系统的特点，需使用相对的接地方式

[2]。 

2.4电梯控制系统提高可靠性实施方案

电梯控制系统的可靠性关系到电梯的安全运行。除了控制系统的软硬件措施外，物联网还可以用于远程监控和大数据计算，以提高其可靠性能。针对电梯控制系统的可靠性问题，可以选择采用计算机控制技术和网络通讯技术对电梯进行远程监控。采用传感器采集电梯运行数据，通过微处理器进行非常态数据分析，它能 24 小时不间断对网络中电梯进行远程监视，并实时分析和记录电梯的运行状况，从而根据故障记录自动统计电梯控制系统故障率。经由 GPRS 网络、局域网或 485通讯传输等多种方式，实现电梯故障报警、质量评估、隐患防范等功能，从而在实施可靠性检测的基础上，设计一种预见性电梯故障诊断系统。该预见性电梯故障诊断系统主要由检测终端、通信终端、后台服务器及监控软件组成。它是将控制柜中的信号经计算机处理后，获得电梯控制系统运行情况和发生故障的信息，从而通过专用网络，传输到远程能够提供专业电梯服务的中心，以便掌握电梯运行情况，特别是电梯控制系统发生故障情况。通过实施此方案，可实现提高电梯控制系统的运行可靠性[3]。

结束语

通过从以上几个方面探讨了有关电梯控制系统的抗干扰问题，主要分析了隔离、诊断技术措施。鉴于电梯设备因品牌不同其控制系统的具体构成差异较大，未做更详细地讨论，但是其基本原理和结构模块对于通过对抗干扰措施解决电磁兼容性的问题是相同的。经验认为电梯控制系统的抗干扰措施根本在硬件结构，因此合理组合运用抗干扰技术十分重要。

 参考文献：

 [1]孙伟. 电梯控制系统设计与对等群控调度算法研究[D].苏州大学,2013.

[2]孙后环.电梯控制系统的可靠性设计[J].南京建筑工程学院学报(自然科学版),2001(01):31-36.

[3]郭金玉,陈国呈.电梯控制系统中召唤和应答信号的实现[J].微计算机信息,2000(01):58-60.