（浙江省特种设备科学研究院 浙江杭州 310000）
摘要：电梯是国家认可的专用设备，服务于城市建设的各个角落，与人们的生活息息相关。但是，电梯工作现场难免会有一些干扰，或人为或事故。电梯可靠性问题越来越受到国内外专家学者和电梯行业的关注。基于此，本文主要对电梯控制系统可靠性的冗余设计进行分析探讨。
关键词：电梯控制系统；可靠性；冗余设计
前言
可靠性是产品在规定的条件下、规定的时间内，完成规定功能的能力。电梯的可靠性是评价电梯性能的重要指标之一，在满足系统约束条件下，系统单元部件冗余数的适当选择可使整个系统可靠性为最优。所以，本文对电梯的可靠性、安全性进行分析，有极其重大的必要性和现实指导意义。
1、可靠性模型
系统可靠性模型是系统的可靠性结构模型及数学模型，是从可靠性角度表示系统各单元、元件之间的逻辑关系。在工程设计中，可将可靠性模型分为基本可靠性和任务可靠性。基本可靠性定义为产品在规定条件下无故障的工作时间或几率，其模型用来估计产品及其组成单元所需要的维修及保障要求，由于系统中任一单元发生故障，都需要维修或更换，故基本可靠性可视为度量使用费用的一种模型，是全串联模型。任务可靠性定义为产品在规定任务内，完成规定功能的能力。其模型用来估计产品在执行任务过程中完成规定功能的概率，描述完成任务过程中产品各单元的预定作用，是一种度量工作有效性的模型。系统储备单元越多，任务可靠性就越高。
具体设计中，需要在人力、物力、费用和任务之间进行权衡。为了提高任务可靠性而大量采用储备单元，则其基本可靠性必然降低，即需要增加许多人力、设备、备件等来维修这些储备单元；为了减少维修及后勤保障要求而采用全串联无储备单元，必然降低任务可靠性。如何在基本可靠性和任务可靠性之间进行权衡是可靠性设计的关键。需要根据具体任务要求，对产品进行深入、细致的分析，包括分析系统电路的工作原理、环境条件；分析各单元、元器件失效对产品的影响；分析产品各组成部分的功能与可靠性之间的依存关系等，得出可靠性逻辑框图，建立数学模型，进而进行可靠性预计、分配和定量的估计。
2、可靠性电梯控制系统中的关键技术
设置的目的是为了能取代继电器、执行逻辑、计时、计数和其它控制功能，以此来建立一个灵活的可编程和控制的电梯控制系统。PLC——来自微电子技术方面、计算机技术方面、自动控制技术方面和通信技术方面以及新一代的顺序控制器方面的基础控制系统装置。国际上有关于PLC的相关规定：“它是一种电子系统，是一种可编程的逻辑控制器，它可以进行数字运算操作，这种设置是专为在工业环境中使用。”用来在其内部存储器中进行执行、运算、定时、计数和算术运算操作的指令，并通过数字化方式来模拟输入和输出，可以控制各种类型的机械生产过程和可编程逻辑控制器及相关设备，这些都与电梯控制系统形成一个有机地整体，更要区别于扩充其功能的设计原则。
3、电梯控制系统的软件提高可靠性的措施
设计电梯控制系统时，为了提升系统可靠性，在软件设计和硬件设计方面都要认真考虑。通过使用冗余设计，添加抗干扰设施等方法，能够有效提高系统硬件的安全可靠性。然而，要让系统全部达到理想中的可靠性，上述方法明显不足够。所以，系统的可靠性不单要考虑硬件可靠性，还需要讨论提高软件的可靠性措施。
电梯控制系统的软件抗干扰措施：设置自检程序、指令冗余技术、设置软件陷阱等技术。在系统开机运行时，首先进行硬件自检程序。如果硬件有故障发生，则系统终止运行并报警输出。
此外，还可以在系统内部添加内部状态标志。当控制系统运行时，重复查询这些设置的状态标志是否异常。若有异常及时发现，停止系统运行并纠正错误，从而保证电梯控制系统运行的可靠性。
电梯控制系统的微处理器遭到干扰或运行异常指令时，常常会把操作数默认为操作码来运行命令，导致正确的程序执行流程被打乱，从而判断到错误的指令上，不容易回到正确代码上，即程序弹飞现象。因此，编程开发时，确保尽可能多地书写单字节指令，并在重要的地方键入几个单字节指令；也可将把单字节指令反复使用，即指令冗余技术。指令冗余技术显然会降低控制系统微处理器的运行效率，但随着微处理器的不断发展，至今的技术已经达到执行几条指令绝无影响的程度。
设置软件陷阱是在非程序区设置一些陷阱程序。当控制系统正常运行时，不会进入此非程序区；当程序出现弹飞现象时，就可能遇到这些陷阱。在陷阱区的代码处添加复位指令，可以强令程序回到初始状态重新运行，防止发生“死机”情况。软件陷阱的设置需要结合电梯控制系统本身的特点，电梯控制方式不同，设置的方法也不同。PLC控制系统可以采用NOP或者跳出指令实现，对于微机版或者一体机的电梯控制系统，可以在编程时结合情况设置一些跳出与返回指令实现。
看门狗定时复位技术（WATCHDOG）工作机理设置。看门狗本身是独立工作的，工作时基本不依赖于CPU。然而，CPU在一定的时间间隔内和看门狗数据交换，以表明系统运行正常。如果CPU卡在一个无限循环，因为超过指定的时间间隔，即数据交换失败，系统启动复位指令的复位，以保证电梯控制系统的稳定可靠。对于电梯控制系统在软件编程时的抗干扰措施，需要重点输出信号，如起动、加速、减速、平层准确度、停车、开关门及到位等指令。考虑进行重复输出技术，可保证系统的可靠性。
4、电梯控制系统提高可靠性实施方案
电梯控制系统的可靠性关系电梯的安全运行。除了控制系统的软硬件措施外，也可采用物联网远程监控，利用大数据运算提高其可靠性能。
针对目前电梯控制系统可靠性问题，可以选择采用计算机控制技术和网络通讯技术对电梯进行远程监控。采用传感器采集电梯运行数据，通过微处理器进行非常态数据分析，它能24小时不间断对网络中电梯进行远程监视，并实时分析和记录电梯的运行状况，从而根据故障记录自动统计电梯控制系统故障率。经由GPRS网络、局域网或485通讯传输等多种方式，实现电梯故障报警、质量评估、隐患防范等功能，从而在实施可靠性检测的基础上，设计一种预见性电梯故障诊断系统。
该预见性电梯故障诊断系统主要由检测终端、通信终端、后台服务器及监控软件组成。它是将控制柜中的信号经计算机处理后，获得电梯控制系统运行情况和发生故障的信息，从而通过专用网络，传输到远程能够提供专业电梯服务的中心，以便掌握电梯运行情况，特别是电梯控制系统发生故障情况。通过实施此方案，可实现提高电梯控制系统的运行可靠性。
5、结语
在设计过程中，我们不仅使系统满足功能要求，而且必须使其有效地执行功能。即在满足系统约束条件下，确定系统最优部件的可靠度和最优的冗余数，从而使整个系统可靠性为最优。本文论述了电梯控制系统可靠性技术研究方法，通过对电梯控制系统可靠性分析，提出了有参考价值和可行性的实施方案。
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