自动扶梯控制系统的安全性方案研究——以武汉市自动扶梯为例

周秀珍

(长江工程职业技术学院，湖北 武汉 430212)



自动扶梯控制系统的安全性方案研究
——以武汉市自动扶梯为例

周秀珍

(长江工程职业技术学院，湖北 武汉 430212)

通过分析现有自动扶梯控制系统的研究方向，结合目前武汉市内自动扶梯特点和运行情况，分析出自动扶梯因为盖板松动或梳齿卡住，立即停止时而可能引起的安全性事故，并提出合理化建议；对自动扶梯所存在的两种安全隐患进行控制系统的安全性方案研究，提出采用西门子S7-200PLC为控制核心，采用MCGS监控自动扶梯和变频器降速的解决方案，并对MCGS监控界面和立即停止进行设计，以提高自动扶梯运行安全性；最后对方案进行总结，提出今后研究的方向。

自动扶梯；控制系统；安全性；监控；立即停止

自动扶梯也称电动扶梯，是带有循环运行阶梯，多见于超市、商场、地铁入口等人员密集性公共场所，用于向上或向下倾斜运送乘客。它带来很多的便利性，其运行的安全性也是人们一直关注的问题。

1 现有自动扶梯控制系统研究方向分析

目前对自动扶梯控制系统研究存在很多方向,有从节能性上研究；有从控制核心进行研究；有从控制系统的检测与监督进行研究；也有从提高安全性上进行研究。

从节能性上研究的，多采用变频器，根据不同的情况改变自动扶梯运行的速度，如空载时停止，有人时开始加速的策略。

从控制方式研究的，控制的方式多种多样，有通过传统继电器控制运转电机，也有用PLC驱动电机运动，还有用ARM控制等形式。

还有从检查与监督进行研究的，要求必须符合国家标准，定期检查各项指标，指标应该达到什么标准。

也有从提高安全性上进行研究的，如紧急按钮的设置，检修模式和运行模式的切换，传感器的使用等。

2 武汉自动扶梯运行情况研究

武汉的商场，购物中心也不断增加；武汉的地铁更是修得如火如荼，近几年来每年至少一条线开通；还有城际铁路等公共场所和设施的建设，自动扶梯不可避免的成为人们的必经之路。

武汉自动扶梯使用的场所，最早多见于公共场所，如公园，火车站，商场超市等。通过调研和实地走访光谷家乐福店、光谷步行街卖场、大润发江汉路店、家乐福建设店、武汉王府井、大洋百货中山大道店、沃尔玛中山大道店，江夏中百广场等。了解到商场内自动扶梯的高度以1层楼高度居多，根据商业楼层的标准，一层楼高约为6m到9m；而有些大超市如光谷家乐福和一些商场如江夏中百广场，也可见跨2层楼自动扶梯，高度大概12m到18m左右。自动扶梯在商场超市，发生的事故多为盖板松了，人掉到电梯被吞；或是小孩不小心摔倒，手指被卡到电梯台阶的齿梳。此时，必须要求自动扶梯能立即停止。基于这个原因，从安全性能上考虑，建议在自动扶梯控制系统上，提出增加一个MCGS实时安全监控界面的设计方案，该方案能监控盖板等异常情况，并能实现立即停止控制。

随着武汉城市的不断建设，武汉地铁快速发展，自动扶梯高度越来越高。如街道口地铁站，循礼门地铁站等各地铁站，因为高架，地下通道，地下商场，多地铁换乘等多种综合原因，地铁离地面或者是轻轨离地面距离多为3层，或者是高达7层多高度超过22.4m。多数地铁口的自动扶梯比商场的扶梯要长且更陡，乘坐起来感觉不太舒适。如广埠屯的电梯长达50m，提升高度为18m；而地铁3号线配置的一台华中地区提升高度最高的自动扶梯，该扶梯安装于地铁3号线与轻轨1号线的换乘站宗关，提升高度达22.465m，相当于7层楼高，是循礼门换乘站最长自动扶梯的两倍多。随着电梯越来越高，越来越陡，因此除了要在自动扶梯的底部和顶部装立即紧急停止按钮，很多自动扶梯还在电梯中部安装了停止按钮；而地铁的便利性带来了乘坐的人数的剧增，也增加了安全隐患，经常会在新闻上看到类似的场景发生。新闻1(发布于2014年2月，来源于荆楚网)：地铁循礼门站的超长扶梯再次“惹祸”。一名女子和随行的小孩双双跌倒，女子头破血流被120紧急送医。地铁值班人员介绍，这部电梯经常有乘客摔倒，已安排专人守在该扶梯的上下入口处，提醒乘客并进行紧急帮扶。新闻2(发布于2016年5月，来源于搜狐新闻：武汉地铁自动扶梯突然有人尖叫往下跑多人翻滚受伤近日，武汉武昌广埠屯地铁出口的自动扶梯，发生了一幕乘客忽然尖叫着向下跑，工作人员紧急按停，不少乘客翻滚下落受伤的场面。

自动扶梯在设计上确实也能便利实现立即停止，但是却引来了另外一个问题，停得太快，冲量太大，自动扶梯很大容易将乘客带摔倒。基于这个原因，建议在控制系统的停机控制上增加变频控制，将立即停止变成立即减速停止，减少冲量给人带来的损伤。

3 自动扶梯控制系统的安全性方案设计

3.1 总体框架的设计

基于对武汉自动扶梯的调研，为增加其控制系统的安全性，我们研究的总体设计框图如图1所示：采用西门子S7-200为每部自动扶梯电机的控制核心，通过选用各种传感器检测自动扶梯盖板是否松动等作为其输入对象。通过组态网络软件MCGS将每部电梯的实时运行情况采集到监视界面，并能实现对各电机的立即停止。当自动扶梯立即停止时，不是直接立即停止，而是通过变频器控制减半速之后再停止。

图1 总体设计框图

3.2 MCGS监控界面设计

MCGS监控界面主要是对自动扶梯的运行的异常状态进行监控，有手动维修和常态运行监控两个界面。常态运行监控的界面包括自动扶梯上下盖板情况是否盖好，以及是否有异物卡住，以及复位和立即停止按钮。具体见图2所示。

图2 基于MCGS的自动扶梯运行监控界面

扶梯监视界面中的盖板状态主要通过各种传感器采集转换后传给PLC，PLC然后再给触摸屏，触摸屏根据具体情况进行显示。当发生异常状态，自动扶梯现场没有人能按下立即停止按钮时，工作人员来不及赶往现场，则可以通过触摸屏来直接实施立即停止，提高电梯运行的安全性。

3.3 立即停机设计

由于考虑到比较长和比较陡的自动扶梯，直接立即停止对乘客产生冲量所造成的摔倒等伤害，在对电梯实施立即停止的时候，PLC不直接控制电机断电，而是采用变频器变速停止，具体PLC与变频器连接简图如图3所示。此处采用西门子MM420的变频器，通过设置变频器的参数，设置多段速调速，这里设置两段速，电梯停止时，先降半速，然后再从半速直接停止，这样自动扶梯电机稍微平滑一些停止，以减少对乘客的直接伤害。

图3 PLC与变频器硬件接线图

4 小结

自动扶梯的控制系统的安全性涉及到很多方面，仅仅只针对当自动扶梯盖板松动和梳齿卡住时两个异常状态给乘客带来的危险，以及对于又高又陡的自动扶梯立即停止引起乘客易摔倒，而进行的安全性方案设计研究，其有效的提高了电梯运行的安全性，但肯定也会存在一些问题。如采用变频器将立即停止改为降半速停止，也必然增加停止时间而引起没有立即停止而造成的危害，如何解决这个问题，这将是后序研究工作考虑的方向。

[1]张晴.自动扶梯功能安全系统的研发[D].苏州大学,2013:6-26.

[2]杨柳春等.基于MCGS的自动扶梯变频节能监控系统设计[J].自动化与仪器仪表,2014(7):88-89.

[3]潘相晨.自动扶梯的制停距离[J].中国特种设备安全,2012(12):47-48.

[4]禹柳飞等.基于PLC的自动扶梯电气控制系统的设计[J].工业控制计算机,2008(2):86-87.

[5]刘保迅.电梯远程监控系统研究进展[J].自动化仪表,2014(3):12-16.

[责任编辑：刘良瑞]

Study on Security Scheme of Escalator Control System ——Taking the Escalators in Wuhan City as an Example

Zhou Xiuzhen

(ChangjiangEngineeringVocationalCollege,Wuhan430212Hubei)

Through analysis on the direction of the existing escalator control system, combined with the current Wuhan City escalator characteristics and operation situation, the author made an analysis on the escalator security accident because of the loose cover or comb stuck when immediately stop, and put forward reasonable suggestions. Then the author studied the safety scheme on the two kinds of security risks that exist on the escalator control system, using SIEMENS S7-200PLC as the control core, applying the solution MCGS for monitoring the escalator and inverter speed reduction, and designing the monitoring interface of MCGS and immediately stop, in order to improve the operation safety of the escalator; at the end of the project are summarized, put forward the research direction for the future.

Escalator; Control system ;security; Monitoring; Stop immediately

2017-03-08

长江工程职业技术学院课题“自动扶梯控制系统的安全性研究”(JKY2015-04)。

周秀珍，女，湖北武汉人，硕士，讲师。研究方向：自动化。

TP202+.1

A

1672-1047(2017)02-0105-03

10.3969/j.issn.1672-1047.2017.02.29