CAN總線通信技術(shù)在電梯監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

冀剛

摘 要

針對(duì)以往人工檢測(cè)電梯故障不及時(shí)、對(duì)故障的檢測(cè)只能是被動(dòng)的以及只能兼容特定型號(hào)的電梯等不足。本文設(shè)計(jì)應(yīng)用CAN 總線通信技術(shù)作為檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，利用 CAN 總線的高速、穩(wěn)定、傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)。并通過(guò)集控中心上位機(jī)運(yùn)行的電梯運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控軟件對(duì)電梯的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，全面的收集電梯信息，同時(shí)對(duì)電梯故障進(jìn)行預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)式報(bào)警。該電梯監(jiān)控系統(tǒng)研究具有很高的應(yīng)用價(jià)值和實(shí)際意義。

【關(guān)鍵詞】電梯監(jiān)控 CAN總線 數(shù)據(jù)采集 軟件設(shè)計(jì)

為了更好保障電梯安全運(yùn)行、及時(shí)排除故障和快速救援，越來(lái)越多的電梯制造單位著手研發(fā)電梯監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)對(duì)。但是系統(tǒng)的兼容性與通用型并不好，這意味著如果要有效的降低電梯故障而引發(fā)的事故，必須要解決將本身不支持電梯監(jiān)控系統(tǒng)的電梯也進(jìn)行監(jiān)控的問(wèn)題。并且當(dāng)前常用的電梯監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)單對(duì)電梯運(yùn)行情況監(jiān)控，包括電梯控制柜的信號(hào)、電梯所處位置、門(mén)接點(diǎn)情況、電路情況、開(kāi)關(guān)門(mén)情況等等，監(jiān)控到的數(shù)據(jù)上傳到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行保存。

本文針對(duì)我國(guó)的電梯監(jiān)控系統(tǒng)的使用情況，綜合國(guó)內(nèi)外其他電梯監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)了一種基于 CAN 總線通信技術(shù)的電梯監(jiān)控系統(tǒng)，整體上對(duì)電梯監(jiān)控系統(tǒng)的模塊角色進(jìn)行抽象、劃分。從上而下的對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行大體的設(shè)計(jì)，并采用 CAN 總線通信技術(shù)對(duì)監(jiān)控電梯運(yùn)行信息獲取。最后在上位機(jī)上實(shí)現(xiàn)電梯監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)電梯信號(hào)采集系統(tǒng)采集到的信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)與監(jiān)控，完成對(duì)電梯的實(shí)時(shí)監(jiān)控，完成故障報(bào)警功能，完成歷史數(shù)據(jù)分析。

1 監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

電梯監(jiān)控系統(tǒng)可以通過(guò)CAN總線技術(shù)對(duì)多個(gè)電梯進(jìn)行監(jiān)控，在監(jiān)控的過(guò)程中，對(duì)采集的電梯數(shù)據(jù)，傳輸至控制中心運(yùn)行在計(jì)算機(jī)中，通過(guò)運(yùn)行在計(jì)算機(jī)上的電梯監(jiān)控軟件對(duì)電梯運(yùn)行情況監(jiān)控，當(dāng)判斷電梯情況異常時(shí)，可以通過(guò)一定的手段通知管理人員或者是電梯維護(hù)人員對(duì)異常進(jìn)行處理。要求故障信息包括電梯的編號(hào)、電梯位置、異常數(shù)據(jù)情況等等。電梯監(jiān)控系統(tǒng)框架如圖 1 所示。

該系統(tǒng)監(jiān)控目標(biāo)主要是那些使用時(shí)間較久，不提供對(duì)外接口支持的故障多發(fā)電梯，所以不可能寄希望于電梯控制器的配合，而為了獲取電梯的運(yùn)行情況信息，則只能在電梯的控制器上添加一套電梯信號(hào)采集系統(tǒng)，這套電梯信號(hào)采集系統(tǒng)為了能夠提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務(wù)，選擇了主要監(jiān)控電梯中的控制器，這意味著電梯中控制器可以獲取到的狀態(tài)或者是輸出狀態(tài)，本監(jiān)控系統(tǒng)也能獲取到，雖然有些特別的信號(hào)獲取不到，但是基本信息是可以獲取的，這對(duì)保障老舊電梯的正常運(yùn)行有著非常重要的意義。

2 CAN總線信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)

電梯信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)是為獲取電梯控制器信號(hào)而設(shè)計(jì)的，它可以獲取電梯控制器的輸入輸出信號(hào)以及附屬部件信號(hào)，并提供給計(jì)算機(jī)中的監(jiān)控系統(tǒng)，是電梯監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。為了更好的實(shí)現(xiàn)信號(hào)獲取器的功能，對(duì)信號(hào)獲取器的設(shè)計(jì)分成了三個(gè)部分，分別是 CAN 總線接口、信號(hào)采集器以及信號(hào)轉(zhuǎn)換器，它們之間的關(guān)系如圖2所示。

信號(hào)采集模塊的硬件組成分為三個(gè)部分，分別是 CAN 總線網(wǎng)絡(luò)部分、單片機(jī)及其外圍電路以及信號(hào)采集電路，為系統(tǒng)上層提供電梯的運(yùn)行數(shù)據(jù)，主要的實(shí)現(xiàn)部分為信號(hào)獲取器。它的構(gòu)成設(shè)計(jì)如圖 3所示。

信號(hào)采集每塊的軟件設(shè)計(jì)主要是基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的，實(shí)現(xiàn)的主要功能有包括：定時(shí)循環(huán)掃描各個(gè)輸入口的輸入信息；根據(jù)撥碼開(kāi)關(guān)確定輸入口信息的意義；生成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)包；可以操作 CAN 總線控制器，包括初始化 CAN 總線控制器和發(fā)送數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)信號(hào)采集模塊的軟件設(shè)計(jì)分為了四個(gè)部分，分別是 CAN 總線收發(fā)、定時(shí)掃描、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)包生成以及硬件看門(mén)狗。

3 電梯監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)控界面設(shè)計(jì)

上位機(jī)監(jiān)控界面負(fù)責(zé)采集并顯示 CAN 總線網(wǎng)絡(luò)上傳來(lái)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)上傳后，配置表管理器會(huì)從讀取配置，并賦予上傳的數(shù)據(jù)具體意義，由數(shù)據(jù)整理模塊整理完畢后，會(huì)交由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)。主界面可以創(chuàng)建三個(gè)后臺(tái)子模塊，分別是用戶(hù)權(quán)限管理器，用于處理用戶(hù)管理方面的后臺(tái)邏輯；數(shù)據(jù)查詢(xún)結(jié)果生成器，用于為數(shù)據(jù)查詢(xún)提供數(shù)據(jù)支持；報(bào)警管理器，用于管理用戶(hù)設(shè)置的各項(xiàng)閾值以及管理人員聯(lián)系方式。該上位機(jī)監(jiān)控界面主要包括登錄界面、現(xiàn)場(chǎng)操作主界面、控制管理界面、任務(wù)管理界面、性能曲線界面、報(bào)警記錄界面、數(shù)據(jù)記錄界面、退出系統(tǒng)界面等共同完成該系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)控和操作管理。

4 結(jié)論

本文利用 CAN 總線的高速、穩(wěn)定、傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)。并通過(guò)集控中心上位機(jī)運(yùn)行的電梯運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控軟件對(duì)電梯的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，全面的收集電梯信息，同時(shí)對(duì)電梯故障進(jìn)行預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)式報(bào)警。通過(guò)在運(yùn)行超15年電梯上監(jiān)控分析，該電梯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有采集數(shù)據(jù)精確、信息傳遞可靠、操控方便等優(yōu)點(diǎn)，為老舊電梯的監(jiān)控提供參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]胡國(guó)彪.基于CAN總線的電梯群控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2009.

[2]毛建明.基于 CAN 現(xiàn)場(chǎng)總線的電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D].上海：上海大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007.

[3]屈偉.兼容AT89S5X和STC系列單片機(jī)的編程實(shí)驗(yàn)板[J].機(jī)電信息，2009（30）：20-21.

[4]黃力明，肖曙.基于總線的電梯監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].中國(guó)電梯，2012，21（04）169-170.

作者單位

邢臺(tái)市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所 河北省邢臺(tái)市 054000