电梯安全回路故障排除智能实训平台研究

吕晓梅，聂子龙，陈鸿杰，周兆鹏，李浚钜，钟陈石

广东工程职业技术学院，广东 广州 510520

1 研究背景

随着我国房地产行业的快速发展，电梯行业随之逐步进入了高速发展的阶段。根据相关报告，截至2017年底，中国的电梯保有量562.7万台，全行业新生产电梯和自动扶梯80.7万台，我国已成为全球最大的电梯市场和电梯制造大国。

2 研究目的

国务院办公厅在2018年2月9日印发的《国务院办公厅关于加强电梯质量安全工作的意见》（国办发〔2018〕8号）中提出，进一步强化质量安全意识，以改革创新为动力，以落实生产使用单位主体责任为重点，以科学监管为手段，预防和减少事故，降低故障率，不断提升电梯质量安全水平，让人民群众安全乘梯、放心乘梯，满足人民日益增长的美好生活需要。支持鼓励电梯生产企业自主创新和科技进步，促进企业科技研发和维保服务能力提升，推动电梯生产企业由制造型企业向创新型、服务型企业转型，引导电梯维保企业连锁化、规模化发展。

我国大力发展电梯行业相关科学技术，以期推动电梯行业整体技术进步。可见，电梯行业是国家、社会及人民群众重点关注的行业，涉及民生和群众安全。电梯质量安全事关人民群众生命财产安全和经济社会发展稳定，从业人员的技能水平是电梯质量安全控制的关键点，特别是电梯维修保养人员的技能水平。

为了有效、快速地提高电梯维修保养人员的技能水平，我国各所学校都在陆续开发电梯相关专业，以促进电梯行业人员的发展。鉴于电梯设备的复杂性和维修保养技能的高要求，电梯维修保养人员的技能培养需要较长的时间。为了提升竞争力和增加人才储备的数量，电梯企业也已经将电梯维修保养人员的培养计划前置到了校企合作学校的专业课程中，培养学习的主要内容是电梯故障排除的实训实习。

然而，作为一名在校的学生，缺少电梯的实操经验，如何能够快速掌握电梯的专业理论知识，并且能够运用到实际练习当中，提高动手能力呢？于是市面上各种模拟教具应运而生。但是由于缺乏电梯企业的技术支撑，某些电梯模拟教具与实际电梯相差甚远，容易误导学生对专业知识的学习。

3 研究思路

笔者所在团队结合电梯行业的相关标准要求，在企业专家和学校教师的共同指导下，设计并制作出了一套切合实际的电梯实训平台。考虑到电梯的安全回路是电梯整个电气系统中最重要的基础，为了让电梯专业学习者更加牢固地掌握电梯专业理论知识，提升电梯维修保养的核心技能，笔者所在团队设计了一套电梯安全回路故障排除智能实训平台。这个平台既可以讲解介绍电梯安全回路的构成和各部分安全开关的作用，又可以让学习者动手实践操作，排除各种模拟故障，提高专业知识的掌握和动手能力。

在实际工作中，电梯技术人员通常进行电梯安全回路故障排除的地点分别在机房、轿顶、井道内部和底坑。学习者在学习电梯基础知识的初期，很难将这些不同空间的故障信号源紧密联系起来学习。

该设计的思路是搭建一个控制实训平台，参考电梯智能控制系统及安全回路控制的设计理念，通过采集模拟信号等方式，将电梯各个安全开关控制点的信号，通过智能控制或者人工控制的方式，搜集反馈到这个实训平台上。同时通过设置不同的故障显示灯，模拟出真实的电梯故障现象，供学习者研究电梯的安全回路设计和掌握排除电梯故障的技能，从而提高电梯专业知识水平和维修保养的技能。

该设计参考了校企合作电梯企业的真实安全回路的电路图，这样能够学习和掌握真实的电梯电气原理图，更加贴近于真实的工作环境。同时，此安全回路电路图是今后制作实训平台的基础，也是后续学习分析电梯安全回路故障的依据资料，还是制作完成的实训平台的使用说明书内容之一。另外，此电路图参考了电梯行业最先进的智能技术和设计思路，可让学习者学习电梯行业最新的前沿技术，从而为今后走上电梯行业相关工作岗位打下坚实的基础。

参考企业的安全回路电路图的信号点，制作一个模拟电梯故障排除的操作平台，把处于不同空间、不同位置的各个操作开关和按钮汇集在一个平台上，还包括故障显示，既贴近于企业实习实际工作状态，又便于教学和实操练习。此平台包含以下要素：安全回路控制指示灯、多功能人机操作界面、电梯Bio通信协议8路I/O接口、工业级DC24V开关电源、实操平台需要使用的AC220V电源、电梯安全回路电路板接口，操作平台及接口如图1所示。其中，安全回路指示灯与真实电梯的控制面板操作一致，便于排查故障。多功能人机操作界面能够有效识别模拟电梯当前的运行状态，学习者在实操过程中，根据故障现象和显示状态，可以快速查找故障原因，从而能及时进行检查和维修，便于学员学习操作。电梯Bio通信协议8路I/O接口是目前电梯行业中普遍使用的通信接口，既便于学习掌握，又可为今后该平台增加其他各类实操提供接口，使得这个实训平台具有可扩展性。该实训平台采用工业级DC24V开关电源为主控板供电，这是借用了校企合作企业的专利技术，提供低电压作为闭环安全回路控制电源，降低了学习者实操时的安全风险，使得操作练习过程中更加安全可靠。同时，这也是企业真实使用的电路板，实操练习更加贴合现场，效果更。

图1 操作平台及接口

4 研究成果

根据调研，在目前国内各学院的电梯专业教学教具设备中，尚无同类的产品。将此电梯故障排除智能操纵平台引进课堂，将各种常见的电梯安全回路故障集成在一个可操作的实训平台上，既便于教师讲解和学生动手操作，又可以大幅度提升教学质量和学生的实训能力。另外，学习者通过真实设备的操作练习和学习，知识面得到拓宽，接触到了最前沿的行业信息。

同时，因为这个实训平台的可扩展性，可以推广至其他开设电梯专业的学校，共同提升电梯行业从业人员的技能水平，提升笔者所在学校的社会服务能力，而这个平台也可以反过来用于企业内部员工的技术培训，学校的教学与企业内部的培训紧密结合可有效提高企业员工培训效果，让电梯维修人员快速提升专业技能水平。

电梯安全回路故障排除智能实训平台的成功开发，为学校电梯专业提供了良好的实训设备，将电梯的常见故障集成在一个操纵平台上，便于教师讲解和学生动手操作，既可以用于学校内部和其他院校相关专业的课程教学、演示、操作，又可以用于企业员工和社会人员的技术培训，大幅度提高了培训效率，提升了培训质量，缩短了培训周期，节省了培训费用。同时，也体现出了校企合作的优势，学院与合作企业共同开发实训平台，使学校的研发优势与企业的产品优势相结合，拓展学院的社会服务能力。这个设备的开发也为其他机电类专业的教学提供了更多的思路，可以参考这个模式，提高教学质量和社会服务能力。