李春曦

【關鍵詞】計算機控制 PC 穩(wěn)定性

電梯作為一種安裝在樓宇內部的垂直運輸系統(tǒng)，隨著全國電梯需求市場的不斷擴大，電梯產(chǎn)品在技術、性能、質量上都在不斷發(fā)展，電梯行業(yè)可能成為全球電梯的制造中心，進一步吸納世界其它地區(qū)的電梯產(chǎn)能，服務型收入將逐步成為產(chǎn)品增利的主導，因而出現(xiàn)了綠色環(huán)保電梯、智能化、信息化和高速等新技術，將成為電梯產(chǎn)品發(fā)展的潮流。另外，智能家居，智能樓宇以及物聯(lián)網(wǎng)技術的普及，使得用戶對電梯的功能需求不再是簡單的輸送功能，需要與樓宇的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構成一個完整的，無縫銜接的整體。如，與樓宇的門禁系統(tǒng)，住戶手機的NFC功能實現(xiàn)智能門禁，提高用戶的使用舒適度和樓宇的安全度等。中職電梯實訓尤其要適應這些變化。對實訓用電梯功能進行加強顯得十分必要。

通常而言，為機電產(chǎn)品加入智能控制功能，使用的控制單元無非是單片機、PLC或者是傳統(tǒng)意義上的計算機。單片機和PLC應用范圍比較廣泛，主要是因為它們的成本較低，簡單的功能容易實現(xiàn)，有相對較強的兼容性和穩(wěn)定性。但是這些控制單元由于運算能力比較弱，不太適合于具備復雜功能的信息化產(chǎn)品的控制。我們在此討論使用微機，即傳統(tǒng)的PC機作為控制單元。傳統(tǒng)PC機是區(qū)別于單片機等微機產(chǎn)品，性能接近含應用了奔騰級別CPU（即中央處理器），或更高等級性能的計算機產(chǎn)品技術。其應用于電梯上。由于運算能力遠強于單片機和PLC，易于聯(lián)網(wǎng)以實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的各種管理功能；基于某個操作系統(tǒng)的大型控制軟件容易編寫，易于使用移動互聯(lián)網(wǎng)與用戶的移動通信設備連接，使得用戶的使用舒適度得以提高 。因而具有廣闊的應用前景。但是，在實際的應用當中，PC機容易出現(xiàn)控制系統(tǒng)死機重啟，甚至誤輸出，局部損壞等故障，而且在價格、電磁兼容、使用壽命、軟件穩(wěn)定性方面，比單片機、PLC、DSP等成熟產(chǎn)品還有一段距離，比較難被設計人員所接受和推廣。

普通PC機存在的穩(wěn)定性問題及其解決方法：

1 應對不同級別的產(chǎn)品對設備作出修改和特殊設計

故障案例：電梯轎廂內，有一樓層顯示及媒體廣播的一款一體化液晶顯示的計算機，客戶反映電梯在經(jīng)過驗收后，將會在使用時，該部件一直處于報計算機BIOS設置失敗的黑屏顯示而無法工作。

故障原因分析：其故障產(chǎn)生原因是由于個別現(xiàn)場的電梯閑置時間過久，使儲電池失電，其供電給計算機主板BIOS芯片內保存的數(shù)據(jù)丟失，致使計算機系統(tǒng)尋找正常的引導路徑失敗，從而影響電梯的正常使用。

問題解決分析和思路：很明顯，如果對于家用的計算機來說，只需要換掉電池即可以使得計算機繼續(xù)完成它的工作，但是換電池對于電梯控制來說不是一件小事情。即使電池更換了之后，隔一段時間總會有消耗完的時候。對于工業(yè)級別的計算機來說，最好能夠采用不需要電池維持存儲單元來存儲CMOS信息。經(jīng)過設計改進，該主板BIOS芯片從儲電池供電型，變更為EEPROM失電保存數(shù)據(jù)型芯片后，該類型的故障徹底消除。

PC機作為家用電器設備與控制電梯的工業(yè)控制級設備在穩(wěn)定穩(wěn)定性方面的要求有著比較大的差距，使得一些原本只存在于普通環(huán)境下出現(xiàn)的小故障，在工業(yè)控制環(huán)境下造成比較大的故障。這要求技術人員在進行設計和修改時需要有一定的專業(yè)知識對此類情況進行預見，并且采取相關措施將其防范于未然。

2 應對特殊的技術要求，選擇適合的元件和布線方式完成工程

回顧電梯驅動控制技術的發(fā)展歷程，電梯驅動和控制信息的產(chǎn)生，傳遞，加工和處理有兩種典型方式，經(jīng)歷了模擬信息系統(tǒng)，后發(fā)展到將所有信息，通過數(shù)字電路進行數(shù)字化處理、傳輸、控制，構成數(shù)字化系統(tǒng)電梯。

不管電梯控制如何發(fā)生或變化，實質就是為樓宇提供垂直運輸服務。筆者根據(jù)其功能，進一步展開其實現(xiàn)方式之一，對電梯的控制時序要求。假如其中組成部分出現(xiàn)異常，特別是從部分輸出反饋輸入信號的實時控制回路，反饋去路要求相對更高，一旦出現(xiàn)問題，電梯運行一般作出急停處理，有的伴隨照明回路重新啟動一次，然后進入自救狀態(tài)，尋找最近層樓開門放人。如電梯沒有大問題，不需要手工斷電上電操作復位，電梯能夠自動返回服務狀態(tài)。但是此過程中，乘客在搭乘電梯時候的體驗極為糟糕，假如發(fā)生困人事件，將對乘客對電梯產(chǎn)品的信心和對品牌的印象造成不可挽回的破壞。

其中電梯控制的組成，由多個安全裝置串聯(lián)成為安全回路，在電梯控制中，只給電梯運行，輸入一個硬件外部允許的信號，國家標準詳細地規(guī)范這些人身安全的安全保護裝置要求，以保護人身在事故中免受傷害或降低傷害程序。但安全裝置卻極少介入產(chǎn)品的正常運行，只在危險情況下動作。據(jù)此，設計前必須保證安全裝置的高穩(wěn)定性，另一方面，提高產(chǎn)品正常運行的穩(wěn)定性，則是可減少安全裝置動作的概率。若安全裝置不介入產(chǎn)品的正常運行，則安全裝置的穩(wěn)定性與產(chǎn)品正常運行的穩(wěn)定性是相互獨立的，隨電梯工作應用的不斷成熟，安全回路的設計電路也非常成熟和可靠了。符合產(chǎn)品的法律法規(guī)要求，并能夠通過簡易有效的維護工作，每年就可以通過各技監(jiān)部門的檢驗項目，這也是電梯的應用基本要求之一。

從以往實踐統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，許多計算機產(chǎn)品的元器件損壞，大部分是源于使用設計不合理，元件質量才占將要原因，因此在設計期間是必須掌握好各元件的使用牲。零部件是電梯的基本組成單元，計算機技術產(chǎn)品作為其中的關鍵零部件之一，如何正確使用、規(guī)定和控制是在設計實務中，筆者認為非常重要。

現(xiàn)有產(chǎn)品具有的CPU雙指令處理系統(tǒng)，處理速度更快、尋址能力強、內存刷新頻率高和容量大、總線速度快等技術特點，是高端計算機的基本特征。弄清關鍵零部件的使用牲，也是設計方需要遵循的設計要求：如規(guī)定計算機內部元件的降額準則和安全系數(shù)、關鍵參數(shù)的選取，以及部件、器件的主要技術參數(shù)和使用范圍、條件等。使用頻率、耐壓和電流均有各自的使用范圍，各元件在量產(chǎn)和長期工作的使用過程中，假如超過它們的正常技術范圍外，就會產(chǎn)生隱患，假如超過元件在量產(chǎn)和長期工作的使用過程中，假如超過瓣正常技術范圍外，就會產(chǎn)生隱患，例如現(xiàn)在的RAM芯片耐壓值有限，受到干擾行刺或浪涌作用，對芯片產(chǎn)生機械變形，性能因而不可靠，最終導致芯片發(fā)生故障。

同時，電梯是一個與樓宇建筑融為一體的機電產(chǎn)品，產(chǎn)品的安裝范圍可能涉及整個小區(qū)，雖然計算機的PCI，AGP等總線技術非常成熟，但是要擴展到一定距離要求時，實際應用卻很困難，且電梯著電磁干擾的環(huán)境，必然會影響到總線的調整少量的傳輸數(shù)據(jù)。因此，并行通信技術只應用于電子板內，而串行通信技術更應用于電梯對距離遠，容錯性能要求高，布線少場合。計算機串口通信技術在電梯的應用上，具有重要的意義和發(fā)展的空間，這是由電梯的基本應用要求和計算機的技術特征所決定的。

3 應對產(chǎn)品靈敏度需求，采用良好的電磁兼容設計以減少誤觸發(fā)異常保護動作

數(shù)字產(chǎn)品良好的抗干擾性，特別是計算機產(chǎn)品，在設計上具有重要實用意義和作用。在電梯的使用環(huán)境中，叫會受到不同程度的電磁干擾而可能會影響到正常工作，甚至會損壞。電梯存在的干擾類型主要有電快瞬干擾、雷擊、靜電、輻射等。由于外部的電力設備、內部的曳引機、變頻器等功率負載的開閉合動作，部分高頻率浪涌干擾源，會通過動力線傳導和對線間以電容耦合的形式傳播，且具有線間容性耦合傳導能力強的特點。對電梯的內部控制系統(tǒng)、串行通信電路，MCU控制單元、含放大電路等敏感單元部件會有影響，而計算機高頻電路是明顯的敏感電路，所以采用良好的電磁兼容設計，是實現(xiàn)應用在電梯工業(yè)領域中，最基本要求之一。因此，保證計算機產(chǎn)品的穩(wěn)定性，才能保證電梯整體各控制信號和顯示都沒有錯誤的輸出，乘客和產(chǎn)品才有安全保障。

抗擾性是電梯系統(tǒng)和各電子部件電路能承受電磁干擾影響能力，電磁干擾也稱為“噪聲”，是由于變化的場或其它電刺激信號，對正確電路工作造成干擾，繼而被信號線接收而產(chǎn)生錯誤判斷信號。電梯工作現(xiàn)場的干擾一般都是以脈沖的形式進入微處理器，干擾竄入系統(tǒng)的渠道有三條：空間干擾、過程通道干擾和供電系統(tǒng)干擾。為減少系統(tǒng)的錯誤和故障，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，就必須采用抗干擾措施，提高系統(tǒng)對環(huán)境的適應能力。

良好的抗擾性設計措施，建議消除第三電路和軟件容錯設計處理，例如，計算機部分采用合理的隔離處理、濾波、接地等措施，借鑒單片機抗擾性的成功經(jīng)驗，大部分可移植到計算機產(chǎn)品上。筆者認為，由于硬件處理已趨成熟，軟件也有成功可參考的措施，如何正確辨別干擾的信號或其技術牲，進行容錯設計，可有效解決大部分的干擾，對靈敏度高，響應時間過快的設計，同時也具有越高的出錯機會，特別是識別異常故障信號后產(chǎn)生的保護動作的設計，都不應有過高的靈敏度，元件選用低速器件能滿足工作要求的，就不要選用高速元器件，否則容易導致電梯異常的保護動作，后果嚴重。

當然，對于組成計算機控制系統(tǒng)的另一個重要的部分——軟件設計部分，也是穩(wěn)定性設計的重要一環(huán)，限于本文的篇幅，此部分內容暫不作討論。

4 總結

從上述可見，計算機技術，在電梯技術領域發(fā)展非?？欤瑥碾娞萜髽I(yè)的硬件設備，到企業(yè)管理的軟件系統(tǒng)，都可以看到計算機管理的身影?，F(xiàn)今的電梯產(chǎn)品幾乎也由數(shù)字技術產(chǎn)品組成，如變頻器、控制系統(tǒng)、群控系統(tǒng)、變頻門機、光幕、稱量裝置、語音報站、信息顯示、故障自診斷、遠程監(jiān)控、斷電再平層裝置等等，其實現(xiàn)和控制離不開計算機技術；電梯的安裝、維修、保養(yǎng)工程所用的工具及檢測設備也多有計算機技術的滲透。由此可見，當今的電梯企業(yè)，從電梯的生產(chǎn)加工設，到電梯產(chǎn)品的數(shù)字化控制，再到電梯產(chǎn)品的安裝維護等日常管理，都有計算機技術的滲透，由此我們完全可以預見，將來的電梯產(chǎn)品將發(fā)展成為完全的數(shù)字概念電梯，由計算機進行控制，經(jīng)由物聯(lián)網(wǎng)絡，移動互聯(lián)網(wǎng)絡實現(xiàn)智能樓宇，智能家居的重要組成部分。探索計算機系統(tǒng)在電梯系統(tǒng)中應用的穩(wěn)定性不僅必要，而且十分迫切。

參考文獻

[1]常國蘭.電梯自動控制技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[2]趙巖.工業(yè)計算機控制技術[M].北京：清華大學出版社，2012.

[3]肖軍.DCS及現(xiàn)場總線技術[M].北京：清華大學出版社，2011.