自動扶梯的電子安全系統的製作方法

2023-07-13 03:34:56

專利名稱：自動扶梯的電子安全系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種乘客輸送系統，特別涉及一種包括連接與安全有關的部件的通信總線的安全系統。自動扶梯或移動通道之類典型乘客輸送器包括一桁架、許多在該桁架內閉合迴路中行進的串接踏板和驅動這些踏板的機器。
背景技術：
自動扶梯和移動通道包括監測速度的傳感器、檢測缺失踏板的傳感器、監測磨損的裝置之類的裝置；用於專用裝置的啟動器和交通信號燈之類的輸出裝置。各裝置包括與中央控制器連接的接口裝置即傳感器、開關或啟動器的組合。為了確保傳感器的連續運行，典型的乘客輸送器包括監測每一傳感器並對每一傳感器作出響應的安全系統。
現有自動扶梯安全系統使用由開關和接觸器的串聯電路構成的安全鏈實現。該安全鏈操縱繼電器(或接觸器)來處理傳給自動扶梯馬達的功率。該鏈中任一接觸器的動作都會使主電源與馬達的連接斷開。接觸器的串聯和用於檢查的電橋造成需要用較高電壓來減小該鏈上電壓損耗效應的長鏈。
由於該安全鏈串接，因此無法確切知道故障發生在哪一環節。在維修和檢查時，有時需要在該安全鏈中用橋接手工進行測試和找出故障。電橋的手工連線和拆線費時費力。此外，由於串接而很難進行遠距檢查。
因此需要有一種部件數和製造成本減少、同時便於操作的改進的安全系統。

發明內容
按照本發明設計的一種自動扶梯系統改進了檢查和診斷工作，提高了自動扶梯運行的安全性並在檢測到不安全狀況時能安全降低性能。該安全系統包括便於在基於微處理器的安全控制器或「總線主控器」之間交換控制和數據信號的通信總線。其他包括與傳感器、接觸器和開關連接的總線節點的各種部件與檢測器、各種部件和其他安全設備一起確保該自動扶梯系統的安全運行。
由軟體控制的該總線主控器操縱在該整個自動扶梯系統中分布有總線節點的通信總線。周期性輪詢這些總線節點以確定與這些總線節點連接的傳感器、接觸器和開關的狀態。該微處理器可運行在若干不同方式如維護、檢查、正常運行、性能下降運行和應急運行方式之一下。在適當時刻，總線主控器把信號輸出到自動扶梯控制系統和自動扶梯驅動和制動系統。
如出現不安全狀況，總線主控器生成合適輸出傳給自動扶梯控制和驅動系統。安全控制器可啟動中斷自動扶梯運動的裝置。該總線主控器和有關部件提供一種可中央控制並且安裝時間、質量、製造成本和運行特性大大改進的電子安全系統。
本領域普通技術人員從以下對當前優選實施例的詳細說明中可清楚看出本發明的各特徵和優點。伴隨詳細說明的附圖可簡要說明如下。


該附圖為按照本發明設計的自動扶梯系統的電子安全系統的示意圖。
具體實施例方式
該附圖示出自動扶梯系統10。從以下說明顯然可知，本發明可應用於例如移動通道的其他乘客輸送器。該自動扶梯系統10一般包括延伸在下層14和上層16之間的桁架12。許多串接的踏板18與步進鏈20連接並在該桁架12內的閉合迴路中行進。一對扶欄22上有扶手24。機器26驅動這些踏板18和扶手24。該機器26一般位於上層16下方的機器空間28中。
電子安全系統30包括與例如總線主控器34電子安全控制器連通的自動扶梯控制器32、自動扶梯動力系統36和操縱該機器26的驅動和制動系統38。
該總線主控器34經過總線40與許多總線節點42連通。該總線主控器34最好使用公知為控制區域網(CAN)總線的通信協議實現。
每一總線節點42與至少一個傳感裝置44連接。例如傳感器的傳感裝置44、開關、接觸器和其他輸入或輸出裝置分布在整個自動扶梯系統10中。傳感裝置44最好包括傳感器例如踏板18的速度傳感器、檢測缺失踏板18的傳感器、檢測步進鏈20和踏板18過度磨損的限位開關和監測扶手24速度的傳感器。傳感裝置44中還有例如每一層14、16中檢測自動扶梯上是否有乘客並觸發踏板18速度改變的開關和每一層中啟動埋置在踏板18中的輪椅平臺的開關。此外，其他傳感裝置44例如監測電子安全系統30的狀態的傳感器44′最好經總線40通信。除了與該安全總線連接的安全裝置，也可在該總線上連接例如交通信號燈或操作面板的非安全部件以節省裝配工作。
該總線主控器34不斷處理來自與傳感裝置44通信的總線節點42的數據。在預定狀況下，總線主控器34經過輸入/輸出連接器35向自動扶梯控制器32發出信號。自動扶梯控制器32向自動扶梯驅動和制動系統38發出合適控制信號以便執行例如切斷自動扶梯驅動系統、啟動制動器和作出詳細診斷的合適措施。
總線節點42分布在整個自動扶梯系統10中以便與各種把數據傳給總線節點42的傳感裝置44通信。數據收集傳感裝置44按照由特定總線節點42監測的傳感器、接觸器或開關的數量可與該總線節點42串聯、並聯或串並聯。但是最好是許多傳感器、接觸器或開關互相併聯，從而在該總線節點42接收這些裝置之一的輸入時知道哪一個特定裝置把信息傳給它。這一結構使得在該總線節點上執行的軟體程序可正確指出產生數據信號的來源和狀況。這大大優於串聯電路，在串聯電路中，軟體程序只可能指出數據信號由哪一路串聯電路發出。
電力由總線節點42傳給傳感裝置44。由於總線節點42與傳感裝置44之間的距離很短，因此可使用低壓，在這種情況下為直流24V。
重要的是，可用軟體程序自動測試傳感裝置44。這一特徵無需手工檢查，從而檢查時間縮短。還可及時開展維護的例行程序，把注意力集中在其他關鍵維護區上。總線主控器34根據已知邏輯確定是否存在不安全狀況。
本領域普通技術人員顯然可看出，總線40的設計非常靈活，隨著因處理新數據合適改動軟體可如所需增減總線節點42。某些節點42還可有備用輸入/輸出容量以與另加的傳感器44連接。總線40的模件性使得可比現有技術改進的方式作出這類修正。
總線主控器34最好包括微處理器48，該微處理器經過微處理器系統總線50與只讀存儲器(ROM)52、隨機存取存儲器(RAM)54、備用電源(BATT)56、邏輯單元58和輸入/輸出通信埠(I/O)60通信。這些器件可用普通部件、普通集成電路、普通軟體或這三者的組合實現。本領域普通技術人員可從這各種方案中作出選擇。應該指出，儘管在該實施例中將ROM 52用作非易失存儲器，但也可使用例如EPROM的其他類型的非易失存儲器。微處理器48執行存儲在ROM 52中的軟體程序。ROM 52中還有自動扶梯結構數據表。
易失存儲器可例如設計成快閃記憶體ROM，從而可從一維護計算機PC(未示出)下載軟體更新。可用該方法實現代碼或數據改動。儘管易失存儲器存儲裝置在該實施例中為ROM 52，但其他存儲裝置可包括硬碟、CD ROM、DVD、RAM、ROM或其他光可讀存儲器、磁存儲器或集成電路。
總線主控器34經I/O埠60經總線40與總線節點42通信。總線40可為單總線(總線A)，也可為雙冗餘總線(總線A和總線B，未示出)。因此，總線主控器34可如本領域普通技術人員所公知地經總線A或總線B(未示出)與任一總線節點42通信。儘管在該實施例中只示出一條總線和一個微處理器，但本發明可有其他結構，詳情參見作為參考材料包括在此的題為「自動扶梯的電子安全系統」的美國專利6,173,814。
總線主控器34與總線節點42之間的通信最好由軟體設定，從而不管總線節點42是否提供數據總是定期與一總線節點42連通。定期通信使得運行在總線控制器34上的軟體可再次確認經總線40與總線節點42的通信是否順暢。這些周期性信息包括來自各總線節點42進行的硬體檢查中的狀態信息。
在正常運行模式的實施例中，在相同數據集上輪詢每一總線節點42兩次，然後該軟體程序比較兩數據集確定它們是否相同。如兩數據集不匹配，ROM 52中的軟體程序再次輪詢該總線節點42確定其可靠性。軟體程序可確定不匹配數據只是一次性異常或可確定存在需要修復的通信故障。ROM 52中的軟體程序在確定與總線節點42的通信變得不可靠時可與自動扶梯控制器32通信而停止自動扶梯系統10的運行。在另一實施例中，總線主控器34經冗餘通信繼電器62與驅動和制動系統38直接通信。因此如自動扶梯控制器32出現故障，總線主控器34可立即停止自動扶梯系統10的運行。
該軟體程序最好在例如檢查和維護模式、正常運行模式和應急運行模式的各種模式下運行。它執行各種例行程序或例如輪詢各總線節點42來獲取通信狀態和數據。該程序還向自動扶梯控制器32和驅動和制動系統38輸出控制信號。
總線輪詢由主控器(在該例中為總線主控器34)與其從屬設備(在該例子中為總線節點42)的周期性相互作用實現。可用各種方式檢測總線40的故障。一個例子為超時，即如在預定時間中總線節點42對總線控制器34的通信不作響應，總線主控器34即可認為該總線節點42出現故障。另一種方法是對在總線40上輸送的每一信息標記有增大排序的ID號。如總線主控器34收到的信息ID的次序不對，則可確定信息已失去或輸送出現故障。在這種情況下總線主控器34確定出現故障。
也可使用回波技術，此時，總線主控器34期望從與之通信的各總線節點42收到經該總線發出的每一通信信息的回覆。如總線主控器34收不到該目標總線節點42的回覆，則可確定該節點42出現故障。
在位監測方式中，每一總線節點42監測總線40以確定總線40上是否存在所發送的位。該總線節點42一旦知道所輸送信息沒有輸送到總線主控器34，則該總線節點42通知總線主控器34出現故障。也可使用位填充技術證實信息的完整性，此時，按照預定算法，發射機在輸送若干數量邏輯水平相同的位後插入相反邏輯的填充位。
另一種技術為循環冗餘碼校驗校驗和，此時在每一信息中插入校驗和來證實信息完整性。信息也可格式化，從而每一信息必需與位長和/或欄位的預定格式相配。也可使用回復檢查，此時，至少一個接收器必須對收到的任何輸送信息作出回復。這些通信技術中的許多通信技術以CAN總線標準實現，但最好使用上述附加技術來提高通信效率和可靠性。
在檢查模式中，該軟體可臨時在該安全鏈中裝配「軟體橋」分別測試各種傳感器、接觸器或開關。因此無需用硬體連線橋接傳感器、接觸器或開關。較之現有技術的重大改進是該程序可使用時間函數或當該軟體程序退出檢查模式並回到正常運行模式時自動除去該「軟體橋」。無論何種情況，操作員在檢查或維修工作中無需進行機械橋接的接線和拆線工作。
在該說明下，本領域普通技術人員可開發出實現本發明結果所需軟體代碼。
上述說明是例示性的而非限制性的。可根據上述說明對本發明作出種種改型和變型。以上說明了本發明優選實施例，但是，本領域普通技術人員可在本發明範圍內作出某些改型。因此，可在由後附權利要求的範圍內以上述說明之外的方式實施本發明。因此本發明的真正範圍和內容應由後附權利要求確定。
權利要求
1.一種乘客輸送安全系統，包括一控制裝置；以及一與所述控制裝置通信的安全控制器，所述安全控制器經過一總線與多個總線節點通信，每一所述總線節點接收來自至少一個傳感器的數據，所述安全控制器可響應從所述多個總線節點收到的所述數據向所述控制裝置發出一信號。
2.如權利要求1所述的乘客輸送安全系統，其特徵在於，所述安全控制器包括一執行具有多種運行方式的安全程序的微處理器。
3.如權利要求2所述的乘客輸送安全系統，其特徵在於，所述安全程序包括一檢查和維護模式，該模式使得所述至少一個傳感器失效、隔離或橋接以斷定來自所述安全系統的響應。
4.如權利要求1所述的乘客輸送安全系統，其特徵在於，所述至少一個傳感器包括多個與一共同總線節點通信的傳感器。
5.如權利要求4所述的乘客輸送安全系統，其特徵在於，所述多個傳感器與所述共同總線節點串聯。
6.如權利要求4所述的乘客輸送安全系統，其特徵在於，所述多個傳感器與所述共同總線節點並聯。
7.如權利要求2所述的乘客輸送安全系統，其特徵在於，所述安全程序包括響應一選定運行模式來使得一種功能停止。
8.如權利要求1所述的乘客輸送安全系統，其特徵在於，所述安全控制器包括一執行一安全程序的微處理器；一存儲所述安全程序和預定數據的只讀存儲器；一隨機存取存儲器；一備用電源；以及至少一個與所述總線和所述自動扶梯控制器通信的輸入/輸出埠。
9.如權利要求1所述的乘客輸送安全系統，其特徵在於，所述安全控制器包括一與自動扶梯驅動和制動裝置直接通信的冗餘通信繼電器。
10.如權利要求1所述的乘客輸送安全系統，其特徵在於，所述至少一個傳感器包括一與安全無關的部件。
11.如權利要求1所述的乘客輸送安全系統，其特徵在於，所述安全系統與多個獨立自動扶梯驅動器和制動裝置獨立通信。
12.一種乘客輸送安全系統，包括一控制裝置；一與所述控制裝置通信的驅動器和制動裝置；以及一與所述驅動器和制動裝置和所述控制裝置通信的安全控制器，所述安全控制器經過一總線與多個總線節點通信，每一所述總線節點接收來自至少一個傳感器的數據，所述安全控制器包括一微處理器，該微處理器確定是否存在不安全狀況，如是，所述微處理器響應從所述多個總線節點收到的所述數據向所述驅動器和制動裝置發出一停機信號並進一步向所述自動扶梯控制器發出一狀態信號。
全文摘要
一種自動扶梯安全系統在電子安全總線上監測許多傳感器、接觸器和開關。分布在整個自動扶梯系統中的許多總線節點在安全總線上與總線主控器保持通信。這些總線節點與自動扶梯系統各部位上的傳感器、開關、接觸器、檢測器、各部件和其他安全設備連接，把狀態信息傳給總線主控器。總線主控器最好包括一微處理器，該微處理器在感知到不安全狀況時向自動扶梯控制器和驅動器和制動系統發出控制信號，使得該自動扶梯安全停機。
文檔編號B66B27/00GK1780782SQ01817152
公開日2006年5月31日 申請日期2001年6月19日 優先權日2000年8月11日
發明者S·斯潘哈克, R·亨克爾, J·格溫納 申請人:奧蒂斯電梯公司