謝 哲

（日立電梯（中國）有限公司，廣州 511430）

0 引言

隨著工業(yè)智能化的不斷發(fā)展，電子板成為工業(yè)產(chǎn)品中的重要組成部分，而為了保證工業(yè)產(chǎn)品的品質(zhì)，電子板的合格品率成為重點(diǎn)關(guān)注的參數(shù)[1]?？紤]到電子板制作環(huán)節(jié)中可能存在的疏漏，保證電子板合格率，規(guī)避產(chǎn)品品質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，電子板的檢驗(yàn)環(huán)節(jié)不可或缺。而電梯作為特種安全設(shè)備，為確保其產(chǎn)品內(nèi)含的電子板功能正常，因此，需要針對(duì)不同的電子板制作專用的工裝檢測設(shè)備。本文主要介紹了一款電梯位置控制板的功能檢測專用工裝的設(shè)計(jì)內(nèi)容。

1 電梯位置控制板電路基本組成與工作原理

電梯位置控制板包含后備電池充供電回路、RS485/CAN通訊回路、總線通訊回路、旋轉(zhuǎn)編碼器差分信號(hào)檢測回路、指示燈控制回路及電壓轉(zhuǎn)換回路等。

電梯位置控制板的功能是準(zhǔn)確識(shí)別轎廂在井道內(nèi)的位置，實(shí)現(xiàn)電梯的微動(dòng)平層功能；并能在電梯供電系統(tǒng)故障時(shí)，仍能保持一定時(shí)間內(nèi)的電梯位置數(shù)據(jù)等，可以與普通增量式編碼器或磁柵尺井道信息系統(tǒng)配合使用。

配置磁柵尺井道信息系統(tǒng)時(shí)，磁柵尺井道信息系統(tǒng)將轎廂絕對(duì)位置信息通過CAN 通訊實(shí)時(shí)發(fā)送到電梯位置控制板后，電梯位置控制板再通過總線將位置信息傳輸?shù)诫娞葜骺匕逯校瑥亩鴮?shí)現(xiàn)對(duì)轎廂絕對(duì)位置的讀取。

配置普通增量式編碼器時(shí)，編碼器安裝在電梯限速器輪上，將脈沖信號(hào)傳送到帶后備電池的電梯位置控制板進(jìn)行存儲(chǔ)和傳送，當(dāng)電梯電源停電時(shí)，轎廂的實(shí)際位置也可以通過對(duì)安裝在限速器輪上的增量式編碼器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)，并將位置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在電梯位置控制板中，當(dāng)電梯電源重新上電后，電梯位置控制板再將存儲(chǔ)的轎廂位置數(shù)據(jù)送到電梯主控板中，從而可以確認(rèn)轎廂的實(shí)際位置。

2 電梯位置控制板工裝整體設(shè)計(jì)

本次控制板的工裝主要由針床模組、上蓋模組、箱體模組等組成。工裝整體布置結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。上蓋模組覆蓋在被測板之上，主要作用是扣緊被測板，使其測試點(diǎn)與針床上的探針接觸良好，并避免檢測人員在測試過程中誤觸到帶電被測板，降低操作風(fēng)險(xiǎn)；針床模組主要是用于放置被測控制板，并在所需測試點(diǎn)布置探針，探針另一端連接到箱體模組中的工裝測試主控板；箱體模組則包含檢測硬件模塊以及操作按鈕、指示燈、散熱風(fēng)扇等模塊[2]。

圖1 工裝整體布置結(jié)構(gòu)圖

3 電梯位置控制板工裝硬件設(shè)計(jì)

電梯位置控制板的專用工裝硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)圖如圖2 所示。除被測板以外，工裝硬件部分由多路輸出型開關(guān)電源、旋轉(zhuǎn)編碼器、主控板及RS485/CAN 檢測板、繼電器板和轉(zhuǎn)接板等3塊輔助檢測板構(gòu)成，以下將對(duì)各個(gè)功能的檢測設(shè)計(jì)做詳細(xì)說明。

圖2 電梯位置控制板的總體硬件結(jié)構(gòu)圖

3.1 電池供電功能及充電功能檢測設(shè)計(jì)

為了檢測電梯位置控制板的充電功能、充電故障檢測功能、電池供電回路狀態(tài)，開發(fā)了一塊轉(zhuǎn)接板來實(shí)現(xiàn)對(duì)不同電路情況的測試。板上主要包含五路繼電器的控制回路。K1繼電器連接一個(gè)電阻后接地，K1閉合時(shí)，用來模擬正常充電狀態(tài)；K2繼電器的作用是將電梯位置控制板上的電壓檢測信號(hào)連接到主控板上的A/D 端口，以便主控板對(duì)電梯位置控制板充電接口的電壓進(jìn)行檢測；K3繼電器的作用是直接連接電池接口正負(fù)極，從而模擬充電接口短路的情況；K4繼電器的作用是導(dǎo)通后給電梯位置控制板提供15 V電壓用于測試正常供電模式，K5 繼電器的作用是導(dǎo)通后給電梯位置控制板提供5 V電壓用于測試電池供電模式。充電檢測模式與相應(yīng)模式下繼電器的動(dòng)作狀態(tài)如表1所示[3]。

表1 充電檢測模式表

先利用主控板的輸出信號(hào)控制轉(zhuǎn)接板的繼電器，給被測電梯位置控制板的電池充電接口配置不同的負(fù)載，模擬相應(yīng)的故障狀況，再由主控板通過模擬量輸入回路檢測充電接口的電壓是否正常，通過總線通信讀取被測板的數(shù)據(jù)，判斷被測板的電池充電功能是否正常響應(yīng)，并將對(duì)應(yīng)的判斷結(jié)果通過主控板上的數(shù)碼管將數(shù)值顯示出來。

3.2 RS485/CAN通信功能檢測設(shè)計(jì)

RS485/CAN 檢測板為該電梯位置控制板的非標(biāo)版本，通過將此款電子板的嵌入式主控芯片STM32 及FPGA 程序的非標(biāo)處理，將此非標(biāo)板的功能設(shè)置成主機(jī)模式，發(fā)送電梯位置數(shù)據(jù)來模擬電梯正常運(yùn)行狀態(tài)。

使用非標(biāo)板模擬安全盒與被測電梯位置控制板進(jìn)行CAN通信。當(dāng)非標(biāo)板收到被測板通過CAN 通信發(fā)送的數(shù)據(jù)包時(shí)，被測板上相應(yīng)指示燈亮，否則指示燈滅。當(dāng)非標(biāo)板通過CAN通信發(fā)送變化的位置信息給被測板，被測板上相應(yīng)指示燈亮，否則指示燈滅。

使用非標(biāo)板模擬上位機(jī)與被測電梯位置控制板進(jìn)行RS485通信。被測板收到非標(biāo)板通過RS485通信發(fā)送的數(shù)據(jù)包時(shí)，回復(fù)RS485 數(shù)據(jù)包。非標(biāo)板收到正確相應(yīng)的RS485 數(shù)據(jù)包后，通訊成功指示燈亮，否則指示燈滅。

3.3 總線通訊檢測設(shè)計(jì)

總線接口包含地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制信號(hào)，主要作用為將獲取的電梯位置信息傳遞給電梯總控制板[4]，并接收主控制板發(fā)送的指令并執(zhí)行。用工裝主控板來模擬電梯總控制板與被測板進(jìn)行信息傳輸。

由于此款電梯位置控制板包含2 種總線接口，以應(yīng)對(duì)不同的整梯配置要求，因此，需要設(shè)計(jì)一款繼電器板用來做數(shù)據(jù)排線的切換，以保證2個(gè)接口及相關(guān)回路狀態(tài)良好?？偩€接口檢測示意圖如圖3所示。主控板通過讀取和寫入被測電梯位置控制板所有地址的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷。當(dāng)所有地址的數(shù)據(jù)讀取和數(shù)據(jù)寫入都正常時(shí)，電梯位置控制板的總線口功能正常；否則，輸出對(duì)應(yīng)的故障標(biāo)志。對(duì)不同接口的檢測需利用繼電器板切換一次再檢測，但檢測邏輯相同[5-6]。

圖3 總線接口檢測示意圖

3.4 旋轉(zhuǎn)編碼器檢測設(shè)計(jì)

使用旋轉(zhuǎn)編碼器并安裝手柄，連接在被測板的旋轉(zhuǎn)編碼器接口。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)編碼器手柄，編碼器輸出到被測板的脈沖數(shù)據(jù)遞增，此數(shù)據(jù)再由被測板傳遞給工裝主控板，并利用主控板上的數(shù)碼管顯示對(duì)應(yīng)數(shù)字；逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)編碼器手柄，編碼器輸出到被測板的脈沖數(shù)據(jù)遞減，相應(yīng)主控板上數(shù)碼管示數(shù)消失，這表明被測板旋轉(zhuǎn)編碼器部分的回路正常。若數(shù)碼管顯示代表故障的數(shù)字，則表明此處電路存在故障。

4 電梯位置控制板工裝總體軟件設(shè)計(jì)

本次工裝涉及到多個(gè)功能的檢測，且每個(gè)功能需要的檢測數(shù)據(jù)都不相同。在切換不同的檢測步驟時(shí)，需避免檢測數(shù)據(jù)的覆蓋，設(shè)置合理的判斷時(shí)間等，工裝軟件測試流程圖如圖4所示。

圖4 工裝軟件測試流程圖

在充電回路的檢測程序中，需利用工裝主控板的模擬量與數(shù)字量轉(zhuǎn)換回路對(duì)充電接口的電壓及電流進(jìn)行檢測。同時(shí)，控制繼電器切換充電回路不同檢測狀態(tài)時(shí)，需要控制被測板的重啟。由于重啟后，電梯位置控制板需要系統(tǒng)初始化等，因此，合理設(shè)置檢測時(shí)間間隔變得十分關(guān)鍵。

在總線接口的檢測程序中，包含諸多信號(hào)的獲取，基于被測板的自身邏輯設(shè)計(jì)，會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)狀態(tài)循環(huán)的現(xiàn)象，而不同數(shù)據(jù)循環(huán)間隔不同，在判斷最終狀態(tài)前需預(yù)留充足的檢測時(shí)間；每步檢測中都包含數(shù)碼管數(shù)顯程序，并在檢測的最后做出顯示結(jié)果，這樣可以避免檢驗(yàn)人員實(shí)時(shí)判斷被測板狀態(tài)而造成漏判等[7-8]。

5 結(jié)束語

本次工裝設(shè)計(jì)，在硬件上，既有專為此工裝設(shè)計(jì)的電子板，又將現(xiàn)有電子板非標(biāo)化后合理應(yīng)用，精簡硬件結(jié)構(gòu)；在軟件上，對(duì)工裝主控板的程序進(jìn)行調(diào)整，控制每個(gè)功能的檢測時(shí)間，避免系統(tǒng)重復(fù)啟動(dòng)等問題，使工裝的檢測效率得到大大地提高，有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

電梯位置控制板專用工裝是基于實(shí)際生產(chǎn)需要而進(jìn)行研發(fā)的一款測試設(shè)備，可完成對(duì)此控制板基本功能的狀態(tài)檢測。設(shè)計(jì)方案中，充分考慮檢測人員的操作便捷性，簡化測試步驟，提高測試效率，有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。當(dāng)然，本工裝設(shè)備缺乏通用性，在以后的工裝設(shè)計(jì)中，可更加考慮檢測的兼容性，工裝硬件模塊化，縮短工裝設(shè)計(jì)周期。