电磁干扰解决方案

    随着电梯控制系统数字化和集成化，电梯的电磁辐射和抗干扰问题也随之而来。

电梯的工作场所存在大量的干扰源，如供电系统的电流往往不是纯净50Hz的正弦波，而可能含有高次谐波或尖峰高压成分;控制柜主电脑与各节点微处理器(轿内操纵箱、轿顶控制箱、各层站呼梯面板等)的前后通道及其传输线之间容易窜入干扰信号;调压调频调速电梯变频器产生的高次谐波和电磁干扰等。因此必须着力解决电梯控制系统的电磁兼容性的问题。

一、利用软件来达到电磁抗干扰

1、利用软件陷阱

微处理器受到干扰后，往往会把操作数当作操作码来执行，使程序的正确执行顺序被搅乱且“乱飞”即程序弹飞。在非程序块中设置一些先进程序，当有干扰侵入程序弹飞时就掉入这些陷阱，在非程序区用反复命令来填满。在陷阱处强令程序进入初始状态，避免出现故障死机等现象，当电梯正常运行时不会进入该非程序块。这样无论程序计数器失控后指向哪一字节，最终都能让程序回到初始复位状态。

2、利用看门狗定时复位技术

将看门狗定时复位技术设置为监视跟踪定时器，以监视程序运行状态。定时器的定时间隔稍大于程序正常运行一个循环的时间，而在主程序正常运行过程中执行一次定时器时间内常数刷新操作。这样只要程序正常运行，定时器就不会出现定时中断。而当电梯控制系统中的微处理器受到外界干扰，产生程序弹飞或故障死机失常时，则无法按时刷新定时器内常数而导致定时中断，利用定时中断服务程序将系统复原。

3、利用开机自检技术

电梯控制柜通电后，主电脑首先进行包括各输入、输出端口，各节点内的通讯，电梯目前的状态、位置、安全回路、门回路等正常与否的自检。一旦发现错误，则进入故障状态，封锁正常的快车运行，直到故障排除，才能进入正常运行程序。之后，主电脑始终监视着电梯的速度、位置及门回路和安全回路的状态。一旦发现情况异常，主电脑便立即发出指令切断快车运行回路，然后慢车平层，并进行自我故障排除或停梯报警。

4、利用指令冗余法

软件编程时应尽可能多采用单字节指令，并在关键的地方人为地插入一些单字节指令，或将有效单字节指令重复多写，这便是指令冗余。微处理器受到干扰后，往往会把操作数当作操作码来执行，使程序的正确执行顺序被搅乱。若程序弹飞到某一单字节指令上，则可自动纳入正确轨道。

5、利用反复指令采样延时法

针对干扰的随机性，编程时可以采取反复输出指令的办法来克服输出干扰。即在数据或控制信号输出后，以最快的速度、最短的周期反复输出原来的指令信息。这样当电梯控制系统接收到错误信息后，还未来得及作出有效的反应，错误信息已被纠正。

当电梯控制系统的干扰来自各层呼梯按钮和轿内操作按钮时，由于干扰信号一般为持续时间很短的尖峰脉冲，因此在满足采样要求的前提下，将采样延时一定时间，等输入信号稳定后再进行取样并输入微处理器，即可消除输入干扰。这样可提高电梯控制系统的可靠性和安全性。

二、利用硬件来达到电磁抗干扰

1、利用电磁干扰滤波器

在变频器电源输入端串接抗电磁干波器扰滤波器，该滤波器是一种电感加电容型滤。VVVF电梯大多采用脉宽调制技术，通过高频半导体开关器件来产生一定宽度和极性的高频电压脉冲控制信号。由于开关控制的非线性，必然导致系统的非线性，从而产生高次谐波，产生尖峰电流和脉动电压。滤波器内的电感能阻止脉动电流，电容则能对脉动电压进行吸收。

为了使该滤波器能更有效地发挥作用。安装时还应注意滤波器尽量靠近变频器安装，且二者之间尽可能用扁平导线连接，以减少高频阻抗;滤波器输入输出端均有接地点，该接地点要与其外壳相连;滤波器与电源连接前必须先接地。

2、利用接地法

这里所讲的接地，并非一般意义上的安全接地，而是抗干扰用的接地。在高频区域，二者有着显著的差别。抗电磁干抗接地要求有很低的高频阻抗。下面就电梯控制系统的特点，提出一些接地方法。

拟量输入信号与屏蔽的接地分为5种情况。①不同的接地点之间应用扁平地线连接在一起(扁平线比圆线具有较低的高频阻抗);②如果信号源端与差分放大电路端都必须接地，则对信号必须采用变压器或光电隔离等措施，且屏蔽体在信号源端接地;③如果信号源不接地，差分放大电路端接地，则屏蔽体应在放大器端接地，且接地应保证从放大器到大地的电阻应符合要求;④如果信号源需接地，差分放大器端不接地，则屏蔽体应在信号源端接地;⑤如果可以选择在信号源端或放大电路端接地，则可将信号线与屏蔽层在信号源处接地。

路板内的信号接地分为2种情况。①对于纯数字电路的电路板，各器件可以允许多点接地，但地线应尽可能粗，并尽量减少串联接地的情况。尤其对于高频信号器件，电路中应采取大面积直接接地，以减少电路间的互相影响;②对于采用模拟放大器、模拟开关、D/A转换器等高精度模拟器件的电路板，接地必须严格要求。所有模拟器件(包括可能的输入、输出)的接地端必须单点并联接地，各地线应尽量宽，避免串联接地形成环路。

3、利用隔离法

共模干扰是由于微处理器地、放大器地和信号源地之间存在电位差而产生的干扰，也称为纵向干扰或共态干扰。

在平衡传输中，对于采用差动输入结构的接受单元而言，共模干扰不起作用。但是，在不平衡传输结构中，共模干扰将会转换为差模干扰而对接收单元造成影响，而且不平衡程度越大，影响就越严重。

4、利用阻抗匹配法

长线传输干扰是过程通道干扰的主要因素。电梯控制系统传输线上的信息多为数字脉冲，它在传输线上传输时会出现延时、畸变、衰减及产生波反射现象。一般，采用终端或始端阻抗匹配，可以消除长线传输中的波反射或把它抑制到最低限度。

5、利用双绞线法

串模干扰是串联于信号源回路中的干扰，也称横向干扰或正态干扰。产生串模干扰的原因有分布电容的静电耦合、长线传输的互感、空间电磁场引起的磁场耦合以及50Hz工频的高次谐频干扰等。采用双绞线作为信号线可以部分抑制外界信号干扰，用双绞线作为电梯串行通讯系统中的信号引线，不但可以降低成本，而且可以有效地控制串模干扰。这是由于双绞线中每个绞线环绕方向的互反特征，从而使各个小环路的电磁感应互相抵消。另外，采用低通滤波器可以有效地抑制电源高次谐波。

6、利用分设法

将电梯的控制线路、信号线路、驱动线路和电源线路分开敷设，可将它们相互间的电磁辐射干扰有效降低。

三、结语

为了贯彻GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》所要求的电磁兼容性条款，保障电梯、自动扶梯和自动人行道的正常、安全运行，我们必须采用“软”“硬”兼施的方法提高电梯、自动扶梯和自动人行道控制系统的可靠性和安全性。