现代社会随着楼宇建设的越来越高,电梯作为垂直方向必需的运输工具,它的技术发展也是日新月异,尤其是在微机控制系统方面。整个电梯系统是由微观来说是由主机房、轿厢、外呼、井道各个部分组成的一个单一电梯控制系统,宏观来说由外部多台电梯组成的群控系统、远程监控系统共同组成了一个电梯的控制系统。要使电梯在这种复杂的环境中能正常工作,必然是要寻找一种可靠、快速的通讯方式来实现这几个系统之间的信号传递,只有这样才能使整个电
梯系统安全运行得到可靠的保证。
现从单台电梯来讨论,最早电梯通信采用的并行通信(即每个控制信号都需要单独占用一根线向电梯主控制器传输),这样的计算一台十层的电梯,外呼控制电缆如果用七段码显示最少要13芯左右(根据显示方式不同而已),随行电缆(传输主控制器到轿厢的信号线,随着轿厢运动而运动)最少要50芯左右,并且随着楼层数的增加,随行电缆芯数也要跟着增加,这样就很难做到标准化设计,现场布线也异常麻烦,只能是点对点一根一根地接线。后来又发展采用RS-485总线通信, 把它作为主控制器和操纵箱信号、外呼信号之间建立联系的工具。它的通讯方式为命令、响应方式。电梯主控制器定时向各个位置控制器发出查询信号,再由各子控制器回发各自状态。由于RS485采用3根线来实现通信,所以减少很多现场布线,而且使用的电缆芯数也不会随着楼层数而增加,可以用标准的接插件代替现场一根根地接线,但它还是存在以下不足:① 数据传输效率低, 而且主控制器异常繁忙;② 灵活性差,因为当子控制器出现异常时,数据将不能立即上传,必须等待主控制器下发命令;③ 一旦主机出现故障,整个系统将瘫痪。这些不足对于实时性和安全性要求都很高的电梯控制系统来说是足以致命的。基于上述一些原因,我们采用了现在的基于CAN总线的电梯通信控制系统。在这里我讨论一下CAN总线通讯在电梯控制中的运用。CAN现场总线具备以下特点:(1)多主总线,各节点控制器均可在任意时刻主动向网络上的其它节点发送信息;(2)采用独特的非破坏性总线仲
裁技术,优先级高的节点优先传送数据,能满足实时性要求;(3)具有点对点、一点对多点及全局广播传送数据的功能;(4)CAN总线上每帧有效字节数最多为8个,并有其它校验措施,数据出错率极低,万一某一节点出现严重错误,可自动脱离总线,总线上的其它操作不受影响;(5)通信距离远达10km(5kbs/s),通信速率最高可达到1MB/s(40m),节点数目实际可达110个;(6)CAN总线只有两根导线,直接将新节点挂接在总线上即可。在工控领域,能够适应比较苛刻的工作环境。正因为CAN总线这么多优点,所以CAN总线正逐渐成为电梯控制通信方面的理想的总线。
具体的来说,CAN总线在电梯控制系统的运用主要体现在三个方面:即宏观上的单台电梯通信控制系统、群控电梯通信控制系统和电梯远程监控通信系统。首先来研究单台电梯的通信系统,如下图1.0所示:
图1.0
主控板和外围轿厢和外呼控制器之间的通讯连线只有两根,再加上每块外围板子的两根电源线也总共只要布置四根线就可以实现轿厢信号、外呼信号的可靠通信。但是对于上面的CAN构成原理图,构成上比较复杂,必须有两个高速隔离光耦6N137,和一个B0505来实现5V电源的隔离,还需要计算中间电阻大小来构建CAN收发电路,实现起来还是比较复杂的。这样做起来主控制板存在体积偏大,成本偏
高,采购元件也不方便的问题,所以必须还是要简化结构。于是现在采用PHILIPS生产的高速隔离CAN收发器CTM1050,此器件可以很好实现电气、电源之间的完全隔离和独立,提高节点的稳定性和安全性,并且在内部集成了双TVS总线保护单元,可以较好的避免由于浪涌、干扰引起的总线错误和元件故障。这样原理图简化到以下形式:
图1.1
图中虽然比以前的传统设计减少了高速隔离光耦 和隔离电源,但是CAN总线的头和尾的两个120欧姆的终端电阻还是和以前一样是必不可少的。对于电梯上来说一般采用是轿厢那边的节点要加一个终端电阻,还有最底层的外呼节点要加一个终端电阻,这两个电阻对匹配总线阻抗起着相当重要的作用。忽略掉它们,可能会使数据通信的抗干扰性和可靠性大大降低,甚至无法通信,这一点在现场调试中已经得到了充分验证。所以在调试此类CAN系统是在断电时候要确认CANH、CANL之间