淺談串行通訊控制系統在舊電梯改造上的應用

段翠翠

(濰坊科技學院智能制造學院,山東濰坊,262700)

關鍵字：串行通訊控制系統；舊電梯改造；應用

0 引言

大唐淮南洛河發電廠1號爐電梯于1985年安裝并投入使用，截止至目前，主機齒輪箱已經嚴重磨損，PLC控制系統老化、控制程序經常出現不穩定現象，而且此控制系統已經被淘汰、配件停產，廠家提供維修服務存在一定的障礙，導致電梯故障頻發，給企業正常的生產經營造成了極大的阻礙。因上，需要運用串行通訊控制系統對該電梯的控制系統、調速系統進行改造，通過該系統的故障自診斷功能，使1號爐電梯的穩定性獲得全面提升，降低其故障發生機率，縮短故障維修時間，使其為企業的發展做出更大的貢獻。

1 電梯控制系統分析

傳統電梯的主要問題就是：其一，全部運算都在中央控制器中，提高運算量，以此限制了系統實時響應速度；其二，對擴充控制器存在一定影響，無法使電梯工作性能提高；其三，布線較為復雜，并且維修較為困難，尤其是高層電梯中的信號線比較多，并且電纜縱橫交錯，為運行、安裝及維護都造成了困難。

使用串行通訊控制系統及總線技術，能夠實現電梯分布式空時，使電梯控制劃分成為多個功能模塊，通過不同功能模塊分別對不同功能進行控制，不同控制器之間使用現場總線技術實現信息傳遞及交換，有效實現控制器件插接化，使硬件成本得到降低，還能夠降低井道電纜數量及布線工作量、維護成本，對電梯運行可靠性進行改善。

2 串行通訊控制系統的使用

2.1 單臺多層電梯控制系統

圖1為單臺多層電梯控制系統結構，其主要包括一臺PC監視機、主控制器、轎廂控制器、負荷控制器及多個廳門控制器。主控制器和廳門控制器使用RS-485總線相互連接，從而能夠形成1：n主從式的串行通信結構。在樓層為32層以上的時候，那么n比32大，使用擴展RS-485接口實現。利用RS-485實現負荷控制器、轎廂控制器及主控制器的連接通信，使用6芯雙絞屏蔽電纜使和廳門控制器連接的信號電纜在井道中固定，和轎廂控制器與負荷控制器相互連接的信號電纜要使用具有鋼絲繩的抗拉抗折多芯電纜實現，并且要保證電纜夠長，能夠根據轎廂自由的上下移動。主控制器中還設置了USB接口及RS-232接口，連接Modem之后能夠利用電話線和PC機進行遠程監控。

圖1 單臺多層電梯控制系統結構

2.2 群控電梯串行通信控制

在兩臺或者兩臺以上電梯并聯運行的時候，就要對其進行群控。群控制器中的RS-485接口和各個廳門控制器相互連接，從而構成控制廳門RS-485串行通信總線。連接廳門接口，創建轎廂群控總線。群控制器所接收的外呼信號之后，以各個電梯目前運行狀態實現最優調度，確定使呼梯信號發送到哪臺電梯中執行。圖2為群控電梯串行通訊控制的結構。

圖2 群控電梯串行通訊控制的結構

2.3 串行通信控制的工作原理

通過圖1可以看出來，主控制器、廳門、轎廂及負荷控制器都是利用RS-485串行總線相互連接，從而創建總線結構實時信息處理系統，主控機能夠與廳門控制器及轎廂控制器實現信息的實時交換，還能夠對負荷傳感器中數據進行實時收集。在此控制系統中，主控制器包括主站，其中的廳門、轎廂及負荷控制器為從站，主站主要負責整體通訊網絡，對從站工作進行管理和調度，其能夠對主站發送多種控制命令。從站要根據主站命令實現工作，并且進行響應及回答。主站能夠選擇任意站實現信息交換，創建通訊雙方。如果選中從站，就能夠接收主站信息，還能夠對主站發送信息，以此實現信息傳遞的過程。廳門、轎廂及負荷控制器中都具有RS-485串行總線接口模塊，利用RS-485接口模塊到串行總線中掛接，以此能夠創建串行通信接口。此接口主要包括控制邏輯、RS-485收發器及串行通信控制器。

在此電梯控制系統種，主控制器使用Motorola Coldfire MCF5206微處理器，其中設置兩個串行通信控制器（SCC），能夠直接實現RS-485通信總線的數據接收及發送，并且還能夠提供獨立數據通道。此串行通信控制器屬于可編程串行通信控制器，其能夠支持多通訊協議，比如同步RS-485協議、異步通訊協議等。在SSC處于同步通訊協議中工作的事后，各接口模塊都具有自身地址號，在總線中具有信息的時候，和幀地址相同站號模塊才能夠接收。在總線中具有信息接收的時候，SCC先實現數據幀地址號的讀取，如果此站站號相同，那么就要接收。MCF5206內置兩個SCC，使其成為廳門通信接口與轎廂、負荷通信接口，遠程監控中的RS-232通信接口要利用串行口的擴展實現。

3 通信模塊的設計

為了能夠實現通信，就要使TTL信號轉變成為RS-485信號，使RS-485信號轉變稱為TTL信號。在硬件設計的過程中，使用MAX485實現，圖3為MAX485的結構原理。其使用+5V單電源進行供電，并且支持RS-485總線，內置發送器及接收器，并且使用半雙工通信的方式，數據通信率位2.5Mbps，其能夠接收到RS-485電平信號，使其轉變成為TTL電平信號，并且使發送TTL電平信號轉變成為RS-485電平信號。表1為MAX485收發器的管腳功能。

表1 MAX485收發器的管腳功能

圖3 MAX485的結構原理

在電梯串行通信的過程中，只要在控制器串行通信接口中掛接MAX485芯片實現協議轉換，就能夠實現電梯串行通信控制，屬于半雙工方式，發送信號及接收信號無法同時進行。所以，MAX485具有使能端。在此通信方式中，主控制板屬于主機，廳門控制器、轎廂控制器及負荷屬于從機。在整體串行通信過程中使用主機定時對從機進行掃描，也就是以需求實現定時器初值的設置，在定時器定時中斷時，主機響應也就會中斷，實現中斷處理程序的執行。

7接收器同相輸入端接收器同相輸出端8 V CC 工作電源B

4 軟件設計

使用串行通信收集按鈕信號，節約井道信號線，但是還會提高軟件負擔，所以就要設計良好串行通信軟件。圖4為主控制器串行通信軟件的流程，收集轎廂按鈕信號及廳門按鈕信號是根據循序實現。那么，使用有限時間等待解決此問題，也就是分配每個控制器時間有限，設置為4ms。在對某控制器掃描的過程中，假如等待應答時間超過4ms，主控制器串行通信程序就會自動放棄此控制器按鈕信號收集，直接對下個控制器進行掃描，其他的控制器流程也是如此。

圖4 主控制器串行通信軟件的流程

5 結束語

串行總線連接技術能夠降低電梯原本控制系統并道走線，在實際使用過程中能夠實現電梯分布式控制。因為串行通信技術的特點，只要再電梯箱、門中設置RS-485串行總線連接接口，就能夠使其和控制系統接入，提高電梯控制系統自動化的水平。