探究電梯樓層及轎廂CAN總線通訊設計

李玉璽

摘 要：近年來，我國高層建筑的數量不斷增多，電梯的使用范圍也越來越廣泛。電梯是一種用于高層建筑的專業運輸設備，涉及電子技術、通訊技術、計算機技術和建筑工程的多個學科領域。從總體上看，一個國家的電梯生產技術和使用數量已經成為現代化程度的重要標志之一。通訊技術在電梯的設計和制造中發揮著巨大的作用，直接影響著電梯運行的安全性和穩定性。本文研究分析了CAN總線在電梯設計中的應用情況，并提出了具體的設計方案。

關鍵詞：電梯；通訊；CAN總線；設計

1 走進CAN總線

1.1 CAN總線的基本內涵

CAN的英文全稱是“controller area network”，其中文含義為局域網控制器的現場總線。CAN總線可以實現分布式控制及通信網絡的實時支持，具有功能強大、質量好、安全穩定等突出優點。由于CAN總線具有其他通訊技術無法比擬的優越性，其使用范圍也有原來的汽車通訊逐步擴展到地下通訊、電梯通訊等各個領域，市場占有率呈逐年上升趨勢。

1.2 CAN總線的特點

CAN總線作為一種現代通訊手段，其突出特點主要體現在以下幾個方面。一是：多主的工作模式。CAN通訊網絡中，任何一個節點都可以隨時發送信息給其他節點，信息的發送順序無主次之分，通訊方式靈活多樣，不受站點的約束。二是：CAN通訊網絡的節點信息，可依據實際情況，劃分為不同等級，可以滿足不同狀態下實時通訊的需求。三是：CAN通訊網絡的靈活性較強，只需要借助報文濾波，就可以實現點對點、一點對多點的信息傳輸，不需要額外的調整或設置。四是CAN總線的功能強大，直線信息傳輸距離可以達到10千米，最高通信速度可達到1Mbps。

1.3 CAN總線的通訊原理

CAN總線的通訊功能主要是通過CAN控制器實現。CAN控制器主要包括核心模塊、驗收濾波器、信息緩沖器和接口管理邏輯。從本質上講，CAN總線是一種多主總線，每個節點機均可以成為主機；通訊的物理介質為同軸電纜、光導纖維、雙絞線等。CAN總線的傳輸距離可達到10千米，最高速度為1Mbps。值得說明的是，CAN總線具有糾錯能力，能夠實現通訊錯誤的自動處理。如發送過程中信息破壞可重新發送；節點發生錯誤時可自動退出CAN總線通訊網絡。CAN的通訊原理可參考圖1。

2 電梯CAN總線設計方案

2.1 電梯控制系統設計方案

一個完整的電梯控制系統應該包括：主機節點、外呼節點和轎廂節點三個部分。電梯的主機節點可使用TMS320LF2407作為核心處理器，TMS320LF2407處理器是一個16位的CA處理器，具有獨立的CAN控制模塊和變頻調速功能。外呼節點、轎廂節點可使用具有CAN總線控制功能的51單片機。外呼節點和轎廂節點的主要功能在于控制電梯門的開關、指示燈的閃爍以及傳輸信號的發送和接收。CAN總線控制器在接收信號時，會對信號的標示符進行篩選，只有標示符相符的信號才能被接收。

2.2 通訊網絡設計原理

電梯通訊網絡使用TI TMS320LF2407作為主機節點，外呼節點和轎廂節點使用型號為P87C591的單片機。CAN總線控制器由SJA1000和物理接口兩個部分組成，其具體結構如圖2所示。

2.3 各個通訊節點之間的控制協議

電梯CAN總線通訊控制系統可以實現主機節點、轎廂節點、外呼節點之間的信息傳遞。主機節點向其他節點所傳遞的信息多為電梯的運行方向、電梯所處的實時位置、以及電梯的運行狀態。不同的控制信息由不同的接收郵箱，不同郵箱在通訊中所發揮出的功能也是不僅相同的。一般而言，電梯CAN總線的通訊控制系統多由5個郵箱組成，這五個郵箱分別負責外界信息的接收、轎廂信息的接收、電梯運行狀態的廣播、外界呼叫信息的應答、信息的清除。

2.4 CAN總線通訊系統的軟件設計

電梯CAN總線通訊軟件設計主要包括初始化控制器、信息發送和信息接收三個主要部分。在電梯CAN總線通訊系統的設計過程中，有關設計人員應對TMS320LF2407系統中CAN模塊進行初始化操作。初始化的目的在于配置CAN總線設備在通訊工作中所使用的波特率、采樣頻率；設置有效的初始值、標示符、數據傳輸類型。值得注意的是，郵箱方向決定郵箱的工作狀態，數據的調試應以電梯的使用情況相適應。

3 工作展望

CAN總線作為一種現代通訊技術，在電梯的設計和使用中發揮著巨大的作用。為了提高CAN總線通訊技術在電梯制造中的應用水平，不斷促進我國電梯制造業的發展，有關人員需要在實際工作中不斷進行技術創新，不斷完善現有的電梯CAN總線通訊設計方案。本文歸納總結了CAN總線通訊設計中普遍存在的問題，主要可以分為以下三個方面。一是集選控制器和變頻器的設計應融入RS485通訊軟件，實現電梯停車的曲線速度運行，提高電梯停靠的準確性。二是電梯的通訊設計應于消防功能、鎖梯功能相結合，提高電梯運行的安全性和穩定性。三是加快控制軟件的開發速度，提高電梯控制水平。

4 結語

CAN總線通訊技術在電梯的設計和運行中發揮著巨大的作用，直接影響電梯運行的安全性和穩定性。有關專家和設計人員應在實際工作中不斷總結經驗教訓，提高電梯CAN總線系統的水平，促進我國電梯制造業和通訊行業的發展。在未來的發展中，在社會各界的共同努力下，我國的電梯通訊技術將不斷發展成熟，必將打破發達國家的技術壟斷，為人民群眾的生產生活帶來便利。