九華山花臺索道鋼絲繩繩位檢測系統的工作原理及維護技巧

本文以安徽九華山花臺客運索道鋼絲繩繩位檢測系統(RPD系統)為例,簡要分析了Doppelmayr的鋼絲繩繩位檢測系統的功能、原理及維護技巧，以供從事該類設備維護的技術人員工作時參考。

鋼絲繩繩位檢測系統（以下簡稱RPD系統）為Doppelmayr公司採用的，用於對索道運行過程中鋼絲繩在支架託壓索輪組上位置實現動態監控的系統，在鋼絲繩偏離正常位置時，能根據異常情況的嚴重程度實現自動減速或自動停車,避免了故障的擴大。

但因RPD系統靈敏度較高，如不對其系統原理和維護技巧進行熟練掌握，往往會使該系統不能有效的工作，本文試對其原理和維護方法作一簡要分析，供索道同仁參考。

一、RPD系統的主要功能

1. 鋼絲繩編離託壓索輪中心位置時，索道自動減速到1m/s運行，並在控制室模擬屏顯示引發該故障的支架號和具體位置（圖1）；

2. 鋼絲繩發生脫索（向外側脫索或向內側脫索）時，會導致鋼絲繩與RPD開關距離過遠，索道自動停車（圖2）

3. 因託壓索輪輪襯磨損過大（因輪子卡死或輪襯老化，圖3），或託壓索輪掉落（圖4）時，將會導致鋼絲繩與RPD開關距離過近或過遠，索道自動停車。

圖1

圖2

圖3

圖4

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

二、RPD系統的主要部件和工作原理

圖5為RPD信號系統圖，圖6為控制原理圖。

1. 主要部件

由圖5可見，RPD系統是由一臺PILZ產的緊湊式安全PC系統PSS3047（360A1）、一隻電平轉換和濾波元件（366A1）和若干個安裝在支架上的RPD傳感器組成。

1)360A1：主控元件。

主要功能是通過A2.8和A2.9發出繩位脈衝信號(LOG和AOC)經366A1後送到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；通過USER—RS232(3)串口發出信息經366A1電平轉換送至RPD(1)的Sin端, 通過USER—RS232(2)串口接收來自RPD(n)的Sout串行信息(該信號已經過366A1電平轉換),從而實現和所有支架RPD傳感器的通訊；通過其他數字輸入埠接受復位、閉鎖等信號，實現自動減速、自動停車、輸出保持和復位等控制；通過RS485埠實現與控制櫃觸控螢幕（PMI）的通訊從而實現人機通訊,包括故障信息查詢、傳感器的診斷和編程等。2)366A1：電平轉換和濾波元件。主要功能是將360A1的RS232串行信號進行電平轉換後送至各RPD傳感器以實現串行信號的遠距離傳輸,同時在有串行信號傳輸時,其面板上的指示燈能發出顯示（對應的發光二極體亮）。

3)RPD1至RPDn：為安裝於支架鋼絲繩入端和出端的用於檢測鋼絲繩繩位的傳感器（Doppelmayr資料規定不超過200隻）。

每隻RPD傳感器都是一個單片機系統，主要功能是:通過Sin接收來自360A1的查詢信號；通過檢測元件檢測鋼絲繩繩位信號,當出現異常繩位信號時將中斷AOC和(或)SRA信號的傳輸並通過Sout埠將故障信息發出以實現與360A1的通訊。

圖7為RPD傳感器信號傳輸原理簡圖和AOC及SRA波形圖。

2. RPD系統初始化過程中的信號傳輸和控制流程

1) 系統正常時：

當索道控制系統起動時（電鑰匙打開），360A1和所有的RPD傳感器開始加電自檢，360A1自檢正常後，持續向RPD(n)發送LOG和AOC信號；如RPD（n）自檢正常且鋼絲繩繩位正常，即會將收到的LOG和AOC信號複製並通過輸出埠送出至前一隻RPD，依次類推，最後由RPD（1）將其送回360A1；360A1在收到且僅需收到SRA繩位信號後，即通過其串口輸出端發出總查詢信號，該信號會按RPD（1）至RPD（n）順序送至系統所有的傳感器，每個RPD傳感器在收到該信號後，會返回一個應答信號，360A1在接受到所有RPD的應答信號後，控制A2.16和A2.17輸出「1」，RPD系統初始化結束。此時對應的信息為「RPD故障數量=0，SRA信號正常，AOC信號正常」。2) SRA信號異常時：

如因RPD（x）、鋼絲鋼繩位或硬體連接線路異常導致SRA信號傳輸中斷，則RPD（1）—RPD（x）因未收到SRA信號而向360A1發出「傳感器無反饋」 故障信息，RPD（x）同時會中斷AOC信號傳輸。

360A1則因無法收到從RPD（1）返回的SRA和AOC信號(其中因未收到SRA信號會延時發出查詢信號)，且會根據相關RPD傳感器發回的故障信息控制A2.16和A2.17輸出「0」，對應的信息為「RPD故障數量=x，傳感器無反饋，SRA信號故障，AOC信號故障」， RPD系統初始化失敗。

3) AOC信號異常時：如因RPD（x）、鋼絲鋼繩位或硬體連接線路異常導致導致AOC信號傳輸中斷，則系統能完成初始化，並控制A2.16輸出「1」， A2.17輸出「0」。 此時對應的信息為「RPD故障數量=0，SRA信號完好，AOC信號故障」。

4) 串行信號中斷時的初始化過程：如因RPD(x)本身問題或硬體連接線路問題導致RPD(x)至RPD(x+1)之間的串行信號中斷，則對應的信息為「RPD故障數量=n，串行信號中斷，SRA信號故障，AOC信號故障」」，並控制A2.16和A2.17輸出「0」，RPD系統初始化失敗。

需要說明的是RPD（1）—RPD(x)是因為傳感器應答信號無法送回360A1，RPD（x+1）—RPD（n）是因為未收到360A1的查詢信號而不會提供應答信號。

3. 系統運行過程中的信號傳輸和控制流程

1) 系統工作正常時：繩位信號（AOC和SRA）在系統中持續循環， A2.16和 A2.17輸出「1」， 此時對應的信息為「RPD故障數量=0，SRA信號正常，AOC信號正常」。此時僅在系統發出查詢信號時，360A1才會和RPD傳感器進行串行通訊。

2) AOC信號異常時：如因某幾隻（設為x只）RPD傳感器處鋼絲繩偏離中心，則對應的RPD傳感器通過Sout發出故障信息和地址信息，同時會中斷AOC信號的傳輸；360A1能據此實現故障定位，同時控制A2.17輸出「0」； 此時對應的信息為「RPD故障數量=x，SRA信號正常，AOC信號正常」。

如是因硬體接線問題造成AOC信號中斷，360A1會因未接收到AOC信號而控制A2.17輸出「0」，但此時RPD傳感器不會發出串行信號，此時對應的信息為「RPD故障數量=0，SRA信號完好，AOC信號中斷」。

3)SRA信號異常時：如因某幾隻（設為x只）RPD傳感器距離過近（如託索輪襯磨損）或過遠（如脫索），則對應的RPD傳感器通過Sout發出故障信息和地址信息，同時會中斷SRA和AOC信號的傳輸；360A1能據此實現故障定位並控制A2.16和A2.17輸出「0」； 此時對應的信息為「RPD故障數量=x，SRA信號故障，AOC信號故障,鋼絲繩距離太近(或脫索)」。

如是因硬體接線問題造成RPD（x）處SRA信號中斷，所有未接收到SRA信號的RPD傳感器通過Sout發出故障信息和地址信息會將故障信息及自己的地址信息通過Sout發送至360A1，360A1能據此實現故障定位，同時控制A2.16輸出「0」； 此時對應的信息為「RPD故障數量=x，SRA信號故障，AOC信號正常，傳感器無反饋」。

4)串行信號傳輸迴路中斷時：假設在RPD（x）處的串行信號中斷，因正常運行時RPD傳感器與360A1無串行通訊行為，故系統不能檢測到該故障。此時如出現AOC和（或）SRA信號故障，360A1控制A2.17和（或）A2.16輸出「0」。當發生繩位故障的傳感器為RPD（x+1）—RPDn時，系統能顯示故障信息；反之，對於RPD（1）—RPD（x）, 系統不能顯示故障信息(因360A1接收不到RPD發出的串行信息)。

需要注意的是：即使系統初始化失敗，當故障排除後，仍可通過查詢功能恢復RPD系統的正常工作。

4. 其他控制過程說明

1)A2.16輸出「1」時361K1吸合； A2.17輸出「1」時361K2吸合。

2)360A1的A2.16輸出「0」時361K1釋放，索道自動停車，同時其閉觸點接通過360A1的E0.6和A2.0而使E0.6輸入為「1」； A2.17輸出「0」時361K2釋放，索道自動減速到1m/s,同時其閉觸點接通過360A1的E0.7和A2.1而使E0.7輸入為「1」。

3)當RPD系統及繩位正常時，如360A1接收到復位信號（E0.0輸入為「1」），且此前如RPD故障數不為零，則360A1發出查詢信號，在接收到所有RPD傳感器應答信號後，進行復位操作：如SRA信號正常且E0.6輸入為「1」，則A2.16輸出「1」，361K1吸合，索道可重新啟動運行。 如AOC正常正常且E0.7輸入為「1」，則A2.17輸出「1」， 361K2吸合，索道可恢復正常速度運行。如接收到復位信號時RPD故障數為零，則360A1僅對A2.16和（或）A2.17進行復位操作而不發出查詢信號。

4)當取消RPD保護系統（此時E0.2和E0.3輸入為「0」），此時360A1將會顯示「SRA信號正常（或故障）/解除，AOC信號正常（或故障）/解除」，所有繩位信息及對A2.16和A2.17均效，僅是不再能控制索道減速（或停車）。

三、 RPD系統自身故障診斷和維護

1. 故障位置診斷

可通過觸控螢幕查看故障數量、位置，並結合RPD診斷編程功能（具體操作見Doppelmayr電氣操作維護手冊）來實現故障定位。需要說明的是，即使是串行信號線斷開導致RPD系統初始化失敗，都仍可進行編程來實現故障定位，這是因為串行信號的流向和繩位信號的流向相反，而RPD傳感器只要能收到360A1發出的串行信號就可實現繩位信號編程輸出。

舉例來說，如RPD（x）與RPD（x+1）之間的串行信號中斷，當對RPD（1）—RPD（x）進行繩位編程時，RPD傳感器能接收到360A1發出的編程信息，並能將按其要求編程的繩位信號返回系統。

而對RPD（x +1）—RPD（n）傳感器進行編程時，RPD傳感器因無法接收到360A1發出的編程信息，故不執行編程操作，從而確定故障位置。

同時串行信號和繩位信號的逆向傳輸很好地實現了所有信號在某處中斷（常因傳感器電纜接頭鬆動）時的故障診斷

2. 現場維修

先檢查對應RPD傳感器是否固定良好，電氣接頭有無鬆動，與鋼絲繩的位置是否調整正確（鋼繩位於傳感器上平面中心位置，鋼絲繩底距傳感器距離為15±0.5 mm），如有問題進行處理。

如經上述處理後仍未排除故障則可使用多貝瑪亞提供的RPD信號檢測工具對懷疑有問題的傳感器的輸入輸出信號進行檢測，如信號輸入正常輸出異常，則更換該RPD並對該傳感器的初始化操作。

3. 需要注意的問題

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

2) 如在維修過程中對某兩隻RPD傳感器進行了對調，需對傳感器進行地址初始化，否則發生繩位故障時將顯示錯誤的故障位置，例如在僅將1#RPD（2號支架1號位置）和6#RPD（4號支架2號位置）進行了對調後系統工作正常，此時如2號支架1號位置出現繩位故障時，系統顯示的故障位置為4號支架2號位置；

3) 在關閉RPD系統電源後不要馬上進行開機操作，否則RPD系統將可能出現誤動作。

（編自《電氣技術》，原文標題為「 Doppelmayr鋼絲繩繩位檢測系統工作原理及維護技巧」，作者為胡明勝。）