胡明勝

（安徽九華山旅游發(fā)展股份有限公司花臺(tái)索道分公司，安徽 池州 242811）

1 引言

鋼絲繩繩位檢測(cè)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱RPD系統(tǒng)）為Doppelmayr公司采用的用于對(duì)索道運(yùn)行過程中鋼絲繩在支架托壓索輪組上位置實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)控的系統(tǒng)。在鋼絲繩偏離正常位置時(shí)，該系統(tǒng)能根據(jù)異常情況的嚴(yán)重程度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)減速或自動(dòng)停車，避免了故障的擴(kuò)大。但因RPD系統(tǒng)靈敏度較高，如果不能對(duì)其系統(tǒng)原理和維護(hù)技巧熟練掌握，往往會(huì)使該系統(tǒng)不能有效的工作。本文試對(duì)其原理和維護(hù)方法進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，供索道同仁參考。

2 RPD系統(tǒng)的主要功能

（1）當(dāng)鋼絲繩編離托壓索輪中心位置時(shí)，索道自動(dòng)減速到1m/s運(yùn)行，并在控制室模擬屏顯示引發(fā)該故障的支架號(hào)和具體位置（圖1）。

（2）當(dāng)鋼絲繩發(fā)生脫索（向外側(cè)脫索或向內(nèi)側(cè)脫索）時(shí)，會(huì)導(dǎo)致鋼絲繩與RPD開關(guān)距離過遠(yuǎn)，索道自動(dòng)停車（圖2）。

（3）當(dāng)托壓索輪輪襯磨損過大（輪子卡死或輪襯老化，圖 3）或托壓索輪掉落（圖 4）時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致鋼絲繩與RPD開關(guān)距離過近或過遠(yuǎn)，索道自動(dòng)停車。

圖1

圖2

圖3

圖4

當(dāng)出現(xiàn)上述故障時(shí)，通過控制室控制柜上的觸模屏（PMI）可查找到發(fā)生故障的RPD和支架的位置。

3 RPD系統(tǒng)的主要部件和工作原理

圖5所示為RPD信號(hào)系統(tǒng)圖。圖6所示為控制原理圖。

圖5 九華山花臺(tái)索道RPD系統(tǒng)信號(hào)傳輸原理

圖6 九華山花臺(tái)索道RPD系統(tǒng)控制原理

3.1 主要部件

由圖5可見，RPD系統(tǒng)是由一臺(tái)PILZ產(chǎn)的緊湊式安全PC系統(tǒng)PSS3047（360A1）、一只電平轉(zhuǎn)換和濾波元件（366A1）和若干個(gè)安裝在支架上的RPD傳感器組成的。

（1）360A1：為主控元件，主要功能是通過A2.8和A2.9發(fā)出繩位脈沖信號(hào)（LOG和AOC）經(jīng)366A1后送到RPD(n)的LOG和AOCin端；通過E4.4和E4.5接受來自RPD（1）傳感器SRA和AOCout端的信號(hào)；通過USER-RS232（3）串口發(fā)出信息經(jīng)366A1電平轉(zhuǎn)換送至 RPD（1）的 Sin端，通過USER—RS232(2)串口接收來自RPD(n)的Sout串行信息（該信號(hào)已經(jīng)過 366A1電平轉(zhuǎn)換），從而實(shí)現(xiàn)和所有支架RPD傳感器的通信；通過其他數(shù)字輸入端口接受復(fù)位、閉鎖等信號(hào)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)減速、自動(dòng)停車、輸出保持和復(fù)位等控制；通過RS485端口實(shí)現(xiàn)與控制柜觸摸屏（PMI）的通信從而實(shí)現(xiàn)人機(jī)通信，包括故障信息查詢，傳感器的診斷和編程等。

（2）366A1：為電平轉(zhuǎn)換和濾波元件，主要功能是將360A1的RS232串行信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后送至各RPD傳感器以實(shí)現(xiàn)串行信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸，同時(shí)在有串行信號(hào)傳輸時(shí)，其面板上的指示燈能發(fā)出顯示（對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管亮）。

（3）RPD1至RPDn：為安裝于支架鋼絲繩入端和出端的用于檢測(cè)鋼絲繩繩位的傳感器（Doppelmayr資料規(guī)定不超過200只），每只RPD傳感器都是一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)，主要功能是：通過Sin接收來自360A1的查詢信號(hào)；通過檢測(cè)元件檢測(cè)鋼絲繩繩位信號(hào)，當(dāng)出現(xiàn)異常繩位信號(hào)時(shí)，將中斷AOC和（或）SRA信號(hào)的傳輸，并通過Sout端口將故障信息發(fā)出，以實(shí)現(xiàn)與360A1的通信。圖7所示為RPD傳感器信號(hào)傳輸原理簡(jiǎn)圖和AOC及SRA波形圖。

3.2 RPD系統(tǒng)初始化過程中的信號(hào)傳輸和控制流程

圖7 RPD傳感器及繩位信號(hào)波形

（1）系統(tǒng)正常時(shí)：當(dāng)索道控制系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)（電鑰匙打開），360A1和所有的RPD傳感器開始加電自檢，360A1自檢正常后，持續(xù)向RPD(n)發(fā)送LOG和AOC信號(hào)；如RPD（n）自檢正常且鋼絲繩繩位正常，即會(huì)將收到的LOG和AOC信號(hào)復(fù)制并通過輸出端口送出至前一只 RPD，依次類推，最后由RPD（1）將其送回360A1；360A1在收到且僅需收到SRA繩位信號(hào)后，即通過其串口輸出端發(fā)出總查詢信號(hào)，該信號(hào)會(huì)按RPD（1）至RPD（n）順序送至系統(tǒng)所有的傳感器，每個(gè)RPD傳感器在收到該信號(hào)后，會(huì)返回一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，360A1在接受到所有RPD的應(yīng)答信號(hào)后，控制A2.16和A2.17輸出“1”，RPD系統(tǒng)初始化結(jié)束。此時(shí)對(duì)應(yīng)的信息為“RPD故障數(shù)量=0，SRA信號(hào)正常，AOC信號(hào)正?！薄?/p>

（2）SRA信號(hào)異常時(shí)：如因RPD（x）、鋼絲鋼繩位或硬件連接線路異常導(dǎo)致 SRA信號(hào)傳輸中斷，則RPD（1）—RPD（x）因未收到SRA信號(hào)而向 360A1發(fā)出“傳感器無反饋” 故障信息，RPD（x）同時(shí)會(huì)中斷AOC信號(hào)傳輸，360A1則因無法收到從RPD（1）返回的SRA和AOC信號(hào)（其中因未收到SRA信號(hào)會(huì)延時(shí)發(fā)出查詢信號(hào)），且會(huì)根據(jù)相關(guān) RPD傳感器發(fā)回的故障信息控制 A2.16和A2.17輸出“0”，對(duì)應(yīng)的信息為“RPD故障數(shù)量=x，傳感器無反饋，SRA信號(hào)故障，AOC信號(hào)故障”，RPD系統(tǒng)初始化失敗。

（3）AOC信號(hào)異常時(shí)：如因RPD（x）、鋼絲鋼繩位或硬件連接線路異常導(dǎo)致導(dǎo)致 AOC信號(hào)傳輸中斷，則系統(tǒng)能完成初始化，并控制A2.16輸出“1”， A2.17輸出“0”。此時(shí)對(duì)應(yīng)的信息為“RPD故障數(shù)量=0，SRA信號(hào)完好，AOC信號(hào)故障”。

（4）串行信號(hào)中斷時(shí)的初始化過程：如因RPD(x)本身問題或硬件連接線路問題導(dǎo)致 RPD(x)至RPD(x+1)之間的串行信號(hào)中斷，則對(duì)應(yīng)的信息為“RPD故障數(shù)量=n，串行信號(hào)中斷，SRA信號(hào)故障，AOC信號(hào)故障”，并控制 A2.16和 A2.17輸出“0”，RPD系統(tǒng)初始化失敗。需要說明的是，RPD（1）—RPD(x)是因?yàn)閭鞲衅鲬?yīng)答信號(hào)無法送回360A1，RPD（x+1）—RPD（n）是因?yàn)槲词盏?60A1的查詢信號(hào)而不會(huì)提供應(yīng)答信號(hào)。

3.3 系統(tǒng)運(yùn)行過程中的信號(hào)傳輸和控制流程

（1）系統(tǒng)工作正常時(shí)：繩位信號(hào)（AOC和SRA）在系統(tǒng)中持續(xù)循環(huán)，A2.16和 A2.17輸出“1”， 此時(shí)對(duì)應(yīng)的信息為“RPD故障數(shù)量=0，SRA信號(hào)正常，AOC信號(hào)正?！?。此時(shí)僅在系統(tǒng)發(fā)出查詢信號(hào)時(shí)，360A1才會(huì)和RPD傳感器進(jìn)行串行通信。

（2）AOC信號(hào)異常時(shí)：如因某幾只（設(shè)為 x只）RPD傳感器處鋼絲繩偏離中心，則對(duì)應(yīng)的RPD傳感器通過Sout發(fā)出故障信息和地址信息，同時(shí)會(huì)中斷 AOC信號(hào)的傳輸；360A1能據(jù)此實(shí)現(xiàn)故障定位，同時(shí)控制A2.17輸出“0”；此時(shí)對(duì)應(yīng)的信息為“RPD故障數(shù)量=x，SRA信號(hào)正常，AOC信號(hào)正?！?。如是因硬件接線問題造成 AOC信號(hào)中斷，360A1會(huì)因未接收到AOC信號(hào)而控制 A2.17輸出“0”，但此時(shí)RPD傳感器不會(huì)發(fā)出串行信號(hào)，此時(shí)對(duì)應(yīng)的信息為“RPD故障數(shù)量=0，SRA信號(hào)完好，AOC信號(hào)中斷”。

（3）SRA信號(hào)異常時(shí)：如因某幾只（設(shè)為x只）RPD傳感器距離過近（如托索輪襯磨損）或過遠(yuǎn)（如脫索），則對(duì)應(yīng)的RPD傳感器通過Sout發(fā)出故障信息和地址信息，同時(shí)會(huì)中斷SRA和AOC信號(hào)的傳輸；360A1能據(jù)此實(shí)現(xiàn)故障定位并控制 A2.16和A2.17輸出“0”； 此時(shí)對(duì)應(yīng)的信息為“RPD故障數(shù)量=x，SRA信號(hào)故障，AOC信號(hào)故障，鋼絲繩距離太近（或脫索）”。如是因硬件接線問題造成 RPD（x）處SRA信號(hào)中斷，所有未接收到SRA信號(hào)的RPD傳感器通過Sout發(fā)出故障信息和地址信息會(huì)將故障信息及自己的地址信息通過Sout發(fā)送至360A1，360A1能據(jù)此實(shí)現(xiàn)故障定位，同時(shí)控制 A2.16輸出“0”；此時(shí)對(duì)應(yīng)的信息為“RPD故障數(shù)量=x，SRA信號(hào)故障，AOC信號(hào)正常，傳感器無反饋”。

（4）串行信號(hào)傳輸回路中斷時(shí)：假設(shè)在 RPD（x）處的串行信號(hào)中斷，因正常運(yùn)行時(shí)RPD傳感器與360A1無串行通信行為，故系統(tǒng)不能檢測(cè)到該故障。此時(shí)如出現(xiàn)AOC和（或）SRA信號(hào)故障，360A1控制A2.17和（或）A2.16輸出“0”。當(dāng)發(fā)生繩位故障的傳感器為RPD（x+1）—RPDn時(shí)，系統(tǒng)能顯示故障信息；反之，對(duì)于 RPD（1）—RPD（x），系統(tǒng)不能顯示故障信息（因360A1接收不到RPD發(fā)出的串行信息）。

需要注意的是，即使系統(tǒng)初始化失敗，在故障排除后，仍可通過查詢功能恢復(fù)RPD系統(tǒng)的正常工作。

3.4 其他控制過程說明

（1）A2.16輸出“1”時(shí) 361K1吸合；A2.17輸出“1”時(shí)361K2吸合。

（2）360A1的A2.16輸出“0”時(shí)361K1釋放，索道自動(dòng)停車，同時(shí)其閉觸點(diǎn)接通過 360A1的 E0.6和A2.0而使E0.6輸入為“1”；A2.17輸出“0”時(shí)361K2釋放，索道自動(dòng)減速到1m/s，同時(shí)其閉觸點(diǎn)接通過360A1的E0.7和A2.1而使E0.7輸入為“1”。

（3）當(dāng)RPD系統(tǒng)及繩位正常時(shí)，如360A1接收到復(fù)位信號(hào)（E0.0輸入為“1”），且此前如RPD故障數(shù)不為零，則360A1發(fā)出查詢信號(hào)，在接收到所有 RPD傳感器應(yīng)答信號(hào)后，進(jìn)行復(fù)位操作：如SRA信號(hào)正常且E0.6輸入為“1”，則A2.16輸出“1”，361K1吸合，索道可重新啟動(dòng)運(yùn)行。 如AOC正常正常且E0.7輸入為“1”，則A2.17輸出“1”，361K2吸合，索道可恢復(fù)正常速度運(yùn)行。如接收到復(fù)位信號(hào)時(shí)RPD故障數(shù)為零，則360A1僅對(duì)A2.16和（或）A2.17進(jìn)行復(fù)位操作而不發(fā)出查詢信號(hào)。

（4）當(dāng)取消RPD保護(hù)系統(tǒng)（此時(shí)E0.2和E0.3輸入為“0”），此時(shí)360A1將會(huì)顯示“SRA信號(hào)正常（或故障）/解除，AOC信號(hào)正常（或故障）/解除”，所有繩位信息及對(duì)A2.16和A2.17均效，僅是不再能控制索道減速（或停車）。

4 RPD系統(tǒng)自身故障診斷和維護(hù)

4.1 故障位置診斷

可通過觸摸屏查看故障數(shù)量、位置，并結(jié)合RPD診斷編程功能（具體操作見Doppelmayr電氣操作維護(hù)手冊(cè)）來實(shí)現(xiàn)故障定位。需要說明的是，即使是串行信號(hào)線斷開導(dǎo)致RPD系統(tǒng)初始化失敗，都仍可進(jìn)行編程來實(shí)現(xiàn)故障定位，這是因?yàn)榇行盘?hào)的流向和繩位信號(hào)的流向相反，而RPD傳感器只要能收到360A1發(fā)出的串行信號(hào)就可實(shí)現(xiàn)繩位信號(hào)編程輸出。舉例來說，如RPD（x）與RPD（x+1）之間的串行信號(hào)中斷，當(dāng)對(duì)RPD（1）—RPD（x）進(jìn)行繩位編程時(shí)，RPD傳感器能接收到360A1發(fā)出的編程信息，并能將按其要求編程的繩位信號(hào)返回系統(tǒng)；而對(duì)RPD（x +1）—RPD（n）傳感器進(jìn)行編程時(shí)，RPD傳感器因無法接收到360A1發(fā)出的編程信息，故不執(zhí)行編程操作，從而確定故障位置。同時(shí)串行信號(hào)和繩位信號(hào)的逆向傳輸很好地實(shí)現(xiàn)了所有信號(hào)在某處中斷（常因傳感器電纜接頭松動(dòng)）時(shí)的故障診斷。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)維修

先檢查對(duì)應(yīng)RPD傳感器是否固定良好，電氣接頭有無松動(dòng)，與鋼絲繩的位置是否調(diào)整正確（鋼繩位于傳感器上平面中心位置，鋼絲繩底距傳感器距離為15±0.5mm），如有問題進(jìn)行處理。如經(jīng)上述處理后仍未排除故障，則可使用多貝瑪亞提供的RPD信號(hào)檢測(cè)工具對(duì)懷疑有問題的傳感器的輸入輸出信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，若信號(hào)輸入正常輸出異常，則更換該RPD并對(duì)該傳感器的初始化操作。

4.3 需要注意的問題

（1）不要忽試了對(duì)360A1和366A1的檢查，必要時(shí)可用示波器檢查各輸入作出點(diǎn)的波形是否正常。

（2）如在維修過程中對(duì)某兩只RPD傳感器進(jìn)行了對(duì)調(diào)，需對(duì)傳感器進(jìn)行地址初始化，否則發(fā)生繩位故障時(shí)將顯示錯(cuò)誤的故障位置，例如在僅將1#RPD（2號(hào)支架1號(hào)位置）和6#RPD（4號(hào)支架2號(hào)位置）進(jìn)行了對(duì)調(diào)后系統(tǒng)工作正常，此時(shí)如2號(hào)支架1號(hào)位置出現(xiàn)繩位故障時(shí)，系統(tǒng)顯示的故障位置為4號(hào)支架2號(hào)位置。

（3）在關(guān)閉RPD系統(tǒng)電源后不要馬上進(jìn)行開機(jī)操作，否則RPD系統(tǒng)將可能出現(xiàn)誤動(dòng)作。

5 結(jié)論

RPD系統(tǒng)屬一個(gè)微型的PC控制系統(tǒng)，掌握其原理和維修技能對(duì)于使用該系統(tǒng)的客運(yùn)行索道的完全運(yùn)行非常重要。因資料較少且水平有限，如有謬誤，望行業(yè)專家指正。

胡明勝（1974-），本科學(xué)歷，電氣工程師，一九九四年起在安徽九華山索道從事設(shè)備管理和維護(hù)工作，先后任電氣工程師、技術(shù)部經(jīng)理、技術(shù)總監(jiān)；2008年起全程參與九華山花臺(tái)客運(yùn)索道建設(shè)，現(xiàn)任九華山旅游發(fā)展股份有限公司花臺(tái)索道分公司技術(shù)總監(jiān)。