基于双减速位移校正点的中速电梯近站平层系统和方法技术方案

本发明专利技术公开一种中速电梯近站平层系统和方法，系统由楼层和双减速位移校正点编码的码带、“二乘二取二”扫描枪、增量编码器、主控制器、速度控制器、变频器、曳引机、桥厢组成。借助双减速位移校正点，电梯平层时的运行速度V↓，换速距离h↓，→电梯平层的绝对误差↓↓，实现直接停靠平层；电梯匀速运行时，校正理想速度曲线，用户体验佳；楼层采用可靠性编码格雷码，只有门区开关线和第2减速校正点的编码条需沿井道垂直方向精准定位，消除了APS井道内设计绝对位置坐标的技术经济难题；高可靠“二乘二取二”激光扫描枪克服了红外扫码存在的缺点；立足现有中速电梯近站平层解决方案，创新的技术连续性有助于工程实施。

【技术实现步骤摘要】
基于双减速位移校正点的中速电梯近站平层系统和方法
本专利技术属中速电梯的近站平层
特指立足增量编码器，通过“二乘二取二”扫描枪、基于井道码带双减速位移校正点，直接停靠的平层系统和方法。
技术介绍
随着我国经济的快速发展，城市化进程的不断推进，高层建筑日益增多；电梯作为一种垂直公共运输工具，其应用的广度和深度均取得长足的进步。以杭州市为例，2015～2019年期间，新增电梯和电梯保有量见下表。年份20152016201720182019新增电梯量991510511115511747811662电梯保有量89557100068111619129097140759另一方面，乘客对电梯的要求与时俱进：从高效节能转移至安全可靠，继而又转向使用体验，即舒适性；舒适性包括轿厢噪声、轿厢水平振动、平层精度等，其中平层精度的关注度位居舒适性之首。支撑电梯舒适性有二项关键技术：电机的曳引调速技术，以及轿厢的速度控制技术。1903年，OTIS公司推出槽轮式驱动电梯，奠定了电梯的曳引方式。电梯电机的调速方式则先后历经交--直流电机调速，交流变频调速(VVVF)，以及直流变频调速(DCvariablefrequencyspeedregulation)；电机调速技术的持续更新迭代日臻完善。因此，提高电梯平层精度、赢得最佳乘客体验，改进轿厢的速度控制是切实可行的有力抓手。轿厢的速度控制技术分成三类。1、以时间为原则，根据理想速度曲线按时间原则发送速度指令给变频器；属开环控制，平层精度差。2、以相对距离为原则，通过安装曳引机轴上的增量编码器间接获轿厢位置；属速度闭环+位移开环(或有限点位移闭环)控制，平层精度一般。3、以绝对剩余距离为原则，测轿厢在井道中的绝对位置，作为电梯速度控制的给定值；增量编码器测电机(轿厢)的速度，构成速度+位移的双闭环控制，平层精度高。时至今日，以时间为原则的轿厢速度控制日渐式微、不可逆转的被边缘化。以相对距离为原则的轿厢速度控制，牢牢主导着中速电梯的速度控制；以绝对剩余距离为原则的轿厢速度控制，垄断了超高速电梯；两者划江而治，倒也相安无事。参照我国电梯业的惯例，楼层数＜12的电梯速度V＝1.5m/S，楼层数12～22的1.75m/s，楼层数23～32的2.0m/s。V≤1.0m/S、1.0＜V≤2.0m/S、2＜V≤4.0m/S、V＞4.0m/S的电梯分别称为低/中/高速/超高速电梯。不失一般性，本申请讨论V＝1.75m/s的、新增电梯中占比最大的、开始至目的楼层的总层数≤2的中速电梯近站平层系统。近站是指电梯轿厢行驶层站间隔仅一层或者两层的情况。此时，因为行驶距离较短，电梯轿厢还未达到额定速度就要进入减速状态。制造企业为了电梯乘坐舒适性，普遍采取的方法是针对起止楼层间隔的层数采用不同的速度：轿厢行驶间距为一层时，电梯速度取1.0m/S；间距两层时，电梯速度取1.5m/S。为了方便，间隔一层定义为单站、间隔两层定义为双站，单站和双站统称近站。电梯业推荐的理想速度曲线有抛物线-直线型和余弦-直线型速度曲线，本文选择主流的抛物线-直线型理想速度曲线，亦称七段S曲线。从控制理论的视角考量相对/绝对剩余距离为原则的电梯速度控制，绝对剩余距离的绝对定位系统(AbsolutePositionSystem，APS)平层精度具有压倒性优势。知名的APS公司有德国的ELGO、KUEBlER，瑞士的CEDES。ELGO基于磁栅尺、CEDES立足红外光学扫描码带、KUEBlER采用钢带测量尺；国内广泛使用的是KUEBlER钢带测量尺。三家公司的设计理念如出一辙：井道内设计绝对位置坐标，通过传感器读绝对位置坐标，满足轿厢平层的定位要求。必须指出，“井道内设计绝对位置坐标”代价不菲，阻碍APS向中/低速电梯速度控制的渗透。国标GB10058-2009《电梯技术条件》规定，轿厢平层精度±10mm；显然，“井道内设计绝对位置坐标”的精度至少mm级。例如，20层电梯井道长度＞20层×2.8m/层＝56m；设计生产56m、mm级编码精度的码带非易事；56m井道内安装、调试、维护码带的技术门槛和费用不低；高速运行轿厢传感器采集码带编码的技术难度也不小。电梯的平层过程本质上是一个位置定位的控制过程。所谓平层就是电梯停靠楼层时使电梯轿厢地坎与楼层地坎平齐，平层精度是电梯安全性能和定位精度的重要指标。V＝1.75m/s的中速电梯平层系统由增量编码器，上/下平层开关和门区开关，以及安装在轿厢处的传感器组成。中速电梯通过增量编码器间接获取轿厢的位置，由于曳引轮与钢丝绳之间存在滑移、钢丝绳的温度和负荷延展等原因，所获轿厢的位置精度往往低于国标平层精度。因此，中速电梯为了实现平层达标，电梯减速至上或下平层开关时需要降速至爬行速度，最后零速抱闸。爬行低速易导致乘客产生漫长等待的不良体验；同时电机的低速性能通常较差，爬行时无法完全杜绝令人生厌的振动，乘客的不良体验再添一份。针对电梯平层的精度问题，较有代表性的知识产权成果综述如下：·专利技术专利“电梯平层控制方法及应用该方法进行平层控制的电梯”(ZL2017101390431)，提出读取轿厢所在位置的高度标记，高度标记为光栅标尺或条形码；读轿厢经过的高度标记，获取目标楼层平层标记时，停止轿厢运动。·专利技术专利“电梯轿厢绝对位置检测系统及电梯系统”(ZL201710153306.4)，提出系统包括码带、光学读码装置；码带设于井道内沿井道长度方向延伸，沿延伸方向分布多个编码；光学读码装置设于电梯轿厢，读取编码信息进行解码。不难发现，知识产权平层成果的核心与国外同行的APS相似--井道内设计绝对位置坐标。创新仅体现在“高度标记”的编码，码带的信号处理技术细节上。提高中速电梯平层精度，上述成果难觅切入点；因为“井道内设计绝对位置坐标”将大幅增加电梯TCO。审视中速电梯“增量编码器+上/下平层和门区开关”的平层解决方案；请注意，这是多年来行之有效的方案；方案的TCO适中，基本上能满足乘客对平层的要求，尽管存在广受垢病的爬行速度问题。存在即合理，瑕不掩瑜：引用APS否定之，既不科学，也不专业；工程实践表明，鲜见中速电梯APS的成功案例。分析中速电梯平层误差的成因，本申请立足现有的解决方案，提出基于楼层和双减速位移校正点编码的中速电梯近站平层系统和方法。现有技术条件下，电梯抵达目的楼层前通过各门区开关时，利用门区开关已知的位置坐标校正理想速度曲线→消除轿厢位移误差；故平层误差可视为目的楼层前一楼层至目的楼层的行程误差，即平层精度10÷(2.8×103)≈0.3571％(1)；“10”是GB10058-2009平层精度±10mm，“2.8×103”是《国家住宅设计规范》层高2.8m。平层精度0.3571％过于严酷，不得不增设上/下平层和门区开关，使用爬行低速实现准本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中速电梯近站平层系统，其特征在于系统由楼层和双减速位移校正点编码的码带(10)、“二乘二取二”扫描枪(20)、增量编码器(30)、主控制器(40)、速度控制器(50)、变频器(60)、曳引机(70)、桥厢(80)组成，楼层和双减速位移校正点编码的码带(10)包括第1码带(100)、第2码带(200)，“二乘二取二”扫描枪(20)包括第1组扫描枪(1)、第2组扫描枪(2)；电梯的左导轨配置码带框、框槽内嵌入第1码带(100)，电梯的右导轨与左导轨相同，码带朝向电梯轿厢的一侧、沿井道的垂直方向展开；“二乘二取二”扫描枪(20)安装在桥厢(80)的顶部，第1组扫描枪(1)正对第1码带(100)，第2组扫描枪(2)与第1组扫描枪(1)相同；/n电梯运行时桥厢(80)上下移动，带动“二乘二取二”扫描枪(20)运动；“二乘二取二”扫描枪(20)的第1组扫描枪(1)读取第1码带(100)、或第2组扫描枪(2)读取第2码带(200)的楼层和双减速位移校正点编码信息，扫描枪读取的信息输出至主控制器(40)；主控制器(40)借助楼层和双减速位移校正点编码实施二次位移误差校正，通过速度控制器(50)进行二次减速、实现直接停靠的近站平层；扫描枪型号2877CCD、增量编码器型号ERN 1387、主控制器型号MB11MN、速度控制器型号VS11MN、变频器型号VS11MN、曳引机型号PM11、桥厢型号JX11。。/n...

【技术特征摘要】
1.一种中速电梯近站平层系统，其特征在于系统由楼层和双减速位移校正点编码的码带(10)、“二乘二取二”扫描枪(20)、增量编码器(30)、主控制器(40)、速度控制器(50)、变频器(60)、曳引机(70)、桥厢(80)组成，楼层和双减速位移校正点编码的码带(10)包括第1码带(100)、第2码带(200)，“二乘二取二”扫描枪(20)包括第1组扫描枪(1)、第2组扫描枪(2)；电梯的左导轨配置码带框、框槽内嵌入第1码带(100)，电梯的右导轨与左导轨相同，码带朝向电梯轿厢的一侧、沿井道的垂直方向展开；“二乘二取二”扫描枪(20)安装在桥厢(80)的顶部，第1组扫描枪(1)正对第1码带(100)，第2组扫描枪(2)与第1组扫描枪(1)相同；
电梯运行时桥厢(80)上下移动，带动“二乘二取二”扫描枪(20)运动；“二乘二取二”扫描枪(20)的第1组扫描枪(1)读取第1码带(100)、或第2组扫描枪(2)读取第2码带(200)的楼层和双减速位移校正点编码信息，扫描枪读取的信息输出至主控制器(40)；主控制器(40)借助楼层和双减速位移校正点编码实施二次位移误差校正，通过速度控制器(50)进行二次减速、实现直接停靠的近站平层；扫描枪型号2877CCD、增量编码器型号ERN1387、主控制器型号MB11MN、速度控制器型号VS11MN、变频器型号VS11MN、曳引机型号PM11、桥厢型号JX11。。


2.根据权利要求1所述的中速电梯近站平层系统，其特征在于所述的码带(10)包括第1码带(100)、第2码带(200)，第1码带(100)由第1码带的I区编码(110)、II区编码(120)组成，第1码带的I区编码(110)与II区编码(120)相同，并列布置、嵌入至电梯左导轨的码带框槽，第2码带(200)与第1码带(100)相同；第1码带的I区编码(110)由功能码域和楼层码域组成，功能码域的功能码3bit、楼层码域的楼层码5bit，楼层码采用海明距离1的可靠性编码格雷码，I区编码的含义见下表；






码带10沿井道垂直方向安装，具体步骤如下：
①电梯轿厢与1楼楼层平层，“二乘二取二”扫描枪20指向码带10的位置，定义为井道垂直方向参考坐标系的原点，亦称1楼门区开关线；其余楼门区开关线类推；
②X楼门区开关线沿井道垂直方向±10mm，定义为X楼上/下平层开关线；上平层开关线、下平层开关线与门区开关线集成构成矩形，集成构成矩形在井道垂直方向的長度为22mm，X≥1；其中，顶楼无上平层开关线，底楼无下平层开关线；
③X楼门区开关线沿井道垂直方向±S值secondregulate_accelerationpoint，定义为X楼下/上行第二次减速位移校正点；其中，顶楼无下行第二次减速位移校正点，底楼无上行第二次减速位移校正点，S值secondregulate_accelerationpoint取决于减速参数；
④间隔两站时，X楼门区开关线沿井道垂直方向±1楼层，定义为X楼下/上行第一次减速位移校正点；间隔单站时，X-1楼/X楼中间位置线，定义为X楼下/上行第一次减速位移校正点；其中，顶楼无下行第一次减速位移校正点，底楼无上行第一次减速位移校正点。
⑤码带10的每组编码沿井道垂直方向的长度＝2mm，宽度符合“二乘二取二”扫描枪20规范要求；
⑥沿井道垂直方向精准定位门区开关线和第二次减速位移校正点的编码条，精准定位点的总数＝3×floor-2；码带框既可用功能码的无效码，也可用楼层码的无效码，或同时使用功能码的无效码+楼层码的无效码作底色，然后精准定位点的码条“3×floor-2”覆盖之。


3.根据权利要求1所述的中速电梯近站平层系统，其特征在于所述的所述的“二乘二取二”扫描枪包括第1组扫描枪、第2组扫描枪，第1组扫描枪由第1组扫描枪的I区扫描枪、II区扫描枪组成，第1组扫描枪的I区扫描枪与II区扫描枪相同；第1组扫描枪的I区扫描枪与II区扫描枪并列布置，分别正对第1码带的I区编码与II区编码，第2组扫描枪与第1组扫描枪相同；扫描枪的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东洋，杨江，杨建义，王曰海，李琛，吴明光，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33