CAN总线在电梯控制系统中的应用

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　　[摘 要] 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台电梯控制系统，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。
　　
　　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），这样无疑是接线比较麻烦。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：主控制器异常繁忙；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；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，我们开始采用工控上运用广泛的CAN总线通信。CAN现场总线恰好可以弥补RS485以上不足，它采用多主总线,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；具有点对点、一点对多点及全局广播传送数据的功能；采用校验措施，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，不影响其他节点运行；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。所以CAN总线正逐渐成为电梯控制通信方面的理想的总线。
　　这里我们就CAN总线在电梯控制系统的运用中的单台电梯通信控制系统、群控电梯通信控制系统来讨论一下。首先是单台电梯控制，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导线，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主控板、轿厢、外呼之间的可靠通信。CAN总线系统中的头、尾的两个节点要各加一个120欧姆的终端电阻是比较重要的，对于电梯应用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系统时要在断电时候要确认CANH、CANL之间电阻为60欧姆左右。此外注意CAN总线的配线最好是使用屏蔽双绞线，可能有些工地没有配备屏蔽线，那样把总线通讯波特率降低也能获得比较好的效果。单台电梯的CAN网络中外呼控制器负责采集楼层上下按钮呼梯、控制呼梯按钮灯的显示、基站的锁梯开关、消防开关等信号。外呼控制器应该有设地址（实际层楼）功能，用来区分总线中的位置，千万注意不要重复设置，设置好后将设置值存入此控制器中的EEPROM内。在重新上电后，控制器将从EEPROM中将设置值读出并初始化为设置值。在电梯工作时，外呼控制器查询上、下呼按钮的开关状态，将其通过CAN总线发送给电梯主控制器。主控制器根据电梯状态来回发指令控制此层外呼指令灯亮或灭，并且将电梯楼层数据通过CAN总线发送给所有外呼控制器由外呼控制器来显示，此数值显示一直保持到接收到下一数值后才更新。轿厢内控制器负责采集的内呼梯按钮、司机、自动、直驶、超、满载、开关门等信号，通过CAN总线发送给主控制器，由主控制器判断当前电梯状态来执行如开、关门、运行、停止或者使电梯进入某种状态如司机、直驶等。如果按以上方法用CAN总线通信来控制电梯，那样轿厢和主控制器通信只需32根左右的随行电缆，外呼控制器和电梯主板通信只需用四根双绞线（包括两根电源线）就可以完成。这样就可以和RS485总线一样做到电梯的配的线标准化，现场布线也是插完插件就可以完成，提快了现场安装进度，并且可以大大减少采购电缆的采购成本。而且电梯层数越高，比并行通信省下的电缆越多。
　　目前，RS485通信系统由于其本身长距离传输在电梯的工况下很不稳定，现在已经基本上不被采用，完全被CAN总线系统所替代了。而并行通信系统在一些低层站货梯上还会有所使用。
　　接下来谈一下CAN总线在电梯群控系统中的应用，由于现在好多高楼中为了增加运送能力、减少客户的等待时间安装了3部以上的电梯，这些电梯需要在一个统一的调度来管理。于是电梯群控系统这个概念就产生了，一个电梯群控系统需要进行大量的数据交换,如各电梯轿厢内的选层信号、应答选层的指示灯信号、显示电梯当前位置的指示灯信号和厅外召唤信号，到站提醒、方向预报等,这些信号随着电梯的数量和楼层的增多而迅速增加。CAN总线通信方式恰好可以满足群控系统的要求。这个群控系统也是采用主从结构，但是它可以做到智能切换主群控板的功能：群控主板定义后，其余都为群控从板，假设当前1#群控主板，由于硬件原因或没通电，群控系统会自动找出当前群控组号为2#的那台作为主板，不会因为主群控板故障而引起整个群控系统瘫痪。并且群控系统可以智能登记从板，假设某一群控从板发生硬件故障或没上电，群控主板会自动判断这台电梯梯的在线状态，可以把这台电梯从群控系统中切除除去，这样一台梯的故障不会影响到整个系统的群控运行。工作时，首先要定义分群控系统的群控主板和群控从板，采用集中控制的群控技术，即由每台梯的群控板收集电梯主板数据，然后各群控从板把数据通过另外一条CAN总线发给群控主板，再由群控主板根据当前的电梯状态，按照时间最小原则，对电梯指令进行登记和分配。充分考虑了每台梯的登记状态、楼层状态、反向情况、超满载等因素，实时调配具有最快响应时间可能性的电梯来相应每一个召唤，充分发挥了电梯的运输能力，大大提高了电梯的运行效率。
　　总之CAN总线系统在电梯通信控制系统的运用，有利于实现集成化、模块化设计，并且在安全性、实时性方面相比以前的系统有极大得到提高，顺应了现代工业控制的发展趋势。■

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