舊電梯改造中應(yīng)用串行通訊控制系統(tǒng)的可行性分析

金來(lái)伍 郭貝

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展及城市化的建設(shè)，高層建筑電梯的使用越來(lái)越頻繁，已成為人民日常必須的垂直運(yùn)輸交通工具，便利了人們的生活。但電梯因使用頻繁不可避免的出現(xiàn)磨損、老化，降低了其運(yùn)行性和安全性。及時(shí)對(duì)舊電梯進(jìn)行現(xiàn)代化技術(shù)的改造勢(shì)在必行，以提高其使用性能及安全系數(shù)。本文就分析了舊電梯改造中應(yīng)用串行通訊控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，簡(jiǎn)述了其工作原理及具有應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，旨為舊電梯的系統(tǒng)改造提供些許參考。見下文。

關(guān)鍵詞：舊電梯改造串行通訊控制系統(tǒng)可行性

隨著城市高層建筑的增加，電梯的日常使用量頻繁，易使電梯出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損，如主機(jī)齒輪磨損、中央控制系統(tǒng)老化、控制程序不穩(wěn)等[1]。且隨著新技術(shù)的日新月異，部分舊電梯的控制系統(tǒng)瀕臨淘汰，配件停產(chǎn)，維修服務(wù)出現(xiàn)障礙，使電梯的安全性無(wú)法保證。所以，對(duì)舊電梯的控制系統(tǒng)改造非常重要。隨著計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合發(fā)展，電梯控制技術(shù)的潮流趨向于網(wǎng)絡(luò)化及智能化，對(duì)舊電梯的改造注重在通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，主要對(duì)改變舊電梯的呼梯信號(hào)、電纜量、電梯控制柜變化上[2]。應(yīng)用串行通訊控制系統(tǒng)，可通過其故障自診功能，提高電梯控制柜隨層站變化穩(wěn)定性，降低電梯的故障發(fā)生率，使電梯的安全穩(wěn)定性得以提升。

1 舊電梯改造中應(yīng)用串行通訊控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

串行通訊是新型的集中控制分散電梯的系統(tǒng)，近年來(lái)對(duì)其推廣應(yīng)用較廣泛。具體是指數(shù)據(jù)流通過串行方式經(jīng)一條信息道傳輸，信號(hào)源點(diǎn)均連到接收端，實(shí)現(xiàn)一根數(shù)據(jù)通訊線路的共用[3]。傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)中，其運(yùn)算均集中在中央控制器，使其運(yùn)算量大，影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)速度，難以提高電梯的工作性能及效率。且電梯井內(nèi)布線繁雜，信號(hào)線多，縱橫交錯(cuò)，安裝維護(hù)不便。導(dǎo)致這些缺陷的原因是各信號(hào)的信號(hào)點(diǎn)均需對(duì)應(yīng)中央控制器，使信號(hào)線量多，浪費(fèi)成本，增加維護(hù)難度，降低運(yùn)行可靠性。近年來(lái)隨著串行通訊控制系統(tǒng)的應(yīng)用，對(duì)電梯實(shí)現(xiàn)了分步式控制，將其控制分為若干模塊，各控制器分別控制功能，而各控制器經(jīng)總線技術(shù)進(jìn)行信息交換、傳遞，實(shí)現(xiàn)控制器件插接化。相較于傳統(tǒng)的舊電梯的集中統(tǒng)一控制系統(tǒng)，克服了其并行傳輸缺點(diǎn)，大大減少了信號(hào)線數(shù)量，隨行電纜重量減少，使電梯曳引條件更易滿足，運(yùn)行安全性更高。且串行通訊系統(tǒng)的各分控制器可完成呼梯、內(nèi)選、顯示等各項(xiàng)工作，減輕了主控制器的運(yùn)行負(fù)擔(dān)，提高其運(yùn)行效率。其次，串行通訊還減少了可編程邏輯控制器PLC的輸入及輸出點(diǎn)數(shù)。使控制柜內(nèi)的點(diǎn)數(shù)不會(huì)因?qū)诱驹黾映霈F(xiàn)大的改變，也減少了電梯井道內(nèi)的電纜，能確?？刂乒竦臉?biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)附加值。

2串行通訊控制系統(tǒng)的工作原理

目前市場(chǎng)上常見的串行通訊系統(tǒng)是RS-485通信方式，它是物理接口，經(jīng)主站從站查詢通訊方式，通訊速度快，通訊波率在短距離可達(dá)10Mb-ps[4]。單臺(tái)多層電梯應(yīng)用該串行通訊控制系統(tǒng)時(shí)，其主控制器、轎廂、廳門、負(fù)荷控制器均是經(jīng)過RS-485串行總線連接，其建立的總線結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)現(xiàn)處理。使主控機(jī)與廳門、轎廂控制器實(shí)時(shí)進(jìn)行信息的交換，也可實(shí)時(shí)收集負(fù)荷傳感器的數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)中的主站主控制器負(fù)責(zé)電梯的整體通訊網(wǎng)絡(luò)，對(duì)作為從站的廳門、轎廂、負(fù)荷控制器工作進(jìn)行整體管理及調(diào)度。從站根據(jù)主站的命令執(zhí)行操作，同時(shí)做好響應(yīng)及反饋。主站可對(duì)任意從站進(jìn)行選擇性的信息交換，建立信息互通。被選擇的從站能接收到主站信息，也能對(duì)主站發(fā)送信息，實(shí)現(xiàn)彼此的信息傳遞互通。廳門、轎廂、負(fù)荷控制器各自均有RS-485串行總線接口的模塊，該接口有RS-485接發(fā)器、控制邏輯、串行通訊控制器，經(jīng)此接口模塊可串行掛接總線，以創(chuàng)建串行的通信接口。串行通訊控制系統(tǒng)中的主控制器是Motorola Coldfire MCF5206型微處理器，有兩個(gè)串行通信控制器，為廳門通信接口和轎廂、負(fù)荷通信接口，能直接與RS-485通信總線進(jìn)行數(shù)據(jù)接收發(fā)送，同時(shí)能建立獨(dú)立數(shù)據(jù)通道。MCF5206是可編程的，能支持多通訊協(xié)議，不僅可同步RS-485協(xié)議，還可支持異步通訊協(xié)議。串行通信控制器在同步通訊協(xié)議時(shí)，各接口模塊均有自己的地址號(hào)，主站總線有信息時(shí)，與幀地址有同樣的站號(hào)模塊才能接收該信息。而總線有信息接收時(shí)，串行通信控制器會(huì)先讀取幀地址號(hào)，若站號(hào)相同才會(huì)接收。

3串行通訊控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)

為了實(shí)現(xiàn)通信，要將TTL信號(hào)和RS-485信號(hào)相互轉(zhuǎn)換。一般在通信硬件設(shè)計(jì)中經(jīng)MAX485來(lái)實(shí)現(xiàn)。MAX485經(jīng)+5V單電源供電以支持RS-485總線，其內(nèi)置有接收、發(fā)送器，經(jīng)半雙工通信，把接收的RS-485電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為TTL電平信號(hào)，并將發(fā)送的TTL電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為RS-485電平信號(hào)。MAX485芯片有使能端，在各控制器串行接口掛接MAX485芯片及協(xié)議轉(zhuǎn)換，即可實(shí)現(xiàn)串行通信控制。因該串行通信方式是半雙工，信號(hào)發(fā)送、接收無(wú)法同時(shí)進(jìn)行，使其具有使能端。串行通信過程經(jīng)主機(jī)掃描從機(jī)進(jìn)行，按需要設(shè)定定時(shí)器值，當(dāng)其定時(shí)中斷時(shí)，主機(jī)響應(yīng)進(jìn)行中斷處理程序。主機(jī)先對(duì)轎廂控制器進(jìn)行掃描，向其發(fā)送運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)（所在樓層、運(yùn)行方向），轎廂控制器無(wú)需應(yīng)答。主機(jī)向轎廂發(fā)送數(shù)據(jù)采集信號(hào)時(shí)，轎廂再作出應(yīng)答，將數(shù)據(jù)傳回主機(jī)。然后主機(jī)再掃描廳門，對(duì)串行通信單元廳門控制器發(fā)送運(yùn)行狀態(tài)，使其刷新顯示，廳門此時(shí)不需應(yīng)答，待收到主機(jī)數(shù)據(jù)采集信號(hào)后，識(shí)別幀地址號(hào)，若相同則將信息傳至主機(jī)作出響應(yīng)。

其次，要做好軟件設(shè)計(jì)。一般轎廂的按鈕信號(hào)與廳門是有順序的。若前一個(gè)轎廂、廳門控制器未完成掃描，程序即無(wú)法運(yùn)行下一個(gè)掃描程序，會(huì)延長(zhǎng)下一個(gè)的等待時(shí)間?；诖耍瑢?duì)每個(gè)控制器進(jìn)行時(shí)間分配設(shè)置，以有限的時(shí)間等待法避免該問題。把每個(gè)控制器的時(shí)間設(shè)置為4ms。若某個(gè)控制器掃描等待應(yīng)答時(shí)間超過設(shè)置的時(shí)間時(shí)，主控器串聯(lián)通信程序即會(huì)對(duì)該按鈕信號(hào)采集進(jìn)行放棄，直接進(jìn)入下一個(gè)控制器，以提高電梯的運(yùn)行效率。

4 總結(jié)

通過綜述可知，對(duì)舊電梯改造中應(yīng)用串行通訊控制系統(tǒng)具有一定可行性?？蓽p少電梯的井道內(nèi)電纜線，減少成本及安裝維修難度。且轎廂、門廳、負(fù)荷控制器經(jīng)微處理器實(shí)現(xiàn)了分布式控制，經(jīng)RS-485串行接口連接到整個(gè)控制系統(tǒng)，并通過MAX485信號(hào)互轉(zhuǎn)傳輸及相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)，使電梯的運(yùn)行更加智能、高效化。

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