基于CANopen高層應(yīng)用層協(xié)議的電梯群控系統(tǒng)-建筑電氣2009.8

基于 CAN0pen高層應(yīng)用層協(xié)議的電梯群控系統(tǒng)
周衛(wèi)元 高國(guó)賢 (浙江廣播電視大學(xué)蕭山學(xué)院，杭州市 31l201)
EleVatOr Group Control System Based on CANopen High—leVel Application Layer Protocol
Zhou Weiyuan Ga0 Gu似ian(Xia0shan C0Uege 0f Zhejiang Radi0&TV University，
Hangzhou 3ll201，China)
Abstract The c0mposition of CAN0pen high一 采用集中群控模式，群控容易解體。而目前電梯通訊
1evel applicati0n layer pn0col is intIl0duced； 工程應(yīng)用主要還是以 RS485總線為主要技術(shù) ，因此，
disadVantages of star and dng eleVat0r gr0up c0ntrol
必須用新的思路構(gòu)建電梯群控系統(tǒng)。
m0des are analyzed； the ideas of estab1ishing eleVat0r
gIDup c0ntI．()l system based on CAN0pen high—level 1 遵循 CAN 2．0B技術(shù)規(guī)范的 CANopen
application layer pmtocol aI．e pmposed； and the main
高層應(yīng)用層協(xié)議
c0ntmller 0f elevat0r． the hardware of c0llect0rs f0r
intemal caU and extemal call，as well as the design 0f
2002年德國(guó)的一些 電梯企業(yè)使用 CANoDen來
system communicatjon pmcess are expounded．
提升CAN技術(shù)在 電梯中的應(yīng)用 ．由此誕生了電梯
Key w0rds EleVator gmup c0ntml system CAN
設(shè)備CAN叩en高層應(yīng)用層協(xié)議 。電梯 CANopen高
bus CANopen
層應(yīng)用層協(xié)議 ，是一個(gè)開放式的電梯專用協(xié)議 。該
摘 要 介紹了 CAN0Den高層應(yīng)用層協(xié)議及組 協(xié)議 由CiA (CAN in Automati0n)國(guó)際組織開發(fā)和
成，分析了星形、環(huán)形電梯群控構(gòu)建模式的缺點(diǎn)，提 維護(hù)。
出了基于 CANopen高層應(yīng)用層協(xié)議電梯群控 系統(tǒng)構(gòu) 電梯設(shè)備 CANoDen高層應(yīng)用層協(xié)議文件由四個(gè)部
建思路，并闡述了電梯主控制器、內(nèi)召、外召采集器 分組成 ：第 l部分 ，術(shù)語(yǔ)定義 和物理層內(nèi)容說明；
第 2部分，電梯虛擬設(shè)備 (virtual device)定義及其
的硬件，以及 系統(tǒng)通訊流程的設(shè)計(jì)。
應(yīng)用對(duì)象；第 3部分，預(yù)定義 PDO (過程數(shù)據(jù)對(duì)象)、
關(guān)鍵詞 電梯群控系統(tǒng) CAN總線 CAN叩en
SD0(服務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)象)等通訊對(duì)象(communication
電梯群控系統(tǒng) (EGCS)把多部電梯 (≥3臺(tái))作 0bject)；第4部分，對(duì)象字典 (object dicti0nary)描述。
為一個(gè)有機(jī)整體進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，目的是提高智能大廈 電梯 CAN0pen高層應(yīng)用層協(xié)議仍然遵循 CAN
垂直交通系統(tǒng)的運(yùn)行效率。采用何種技術(shù)構(gòu)建電梯群 2．0B技術(shù)規(guī) 范 ，其 基礎(chǔ)是 CAN總線 。基 于 電梯
控系統(tǒng)．使電梯群控效率得到較大提高是本文研究的 CAN叩en高層應(yīng)用層協(xié)議的電梯群控系統(tǒng) ，單梯樓
目的。 層可達(dá) 254層 ，電梯群控?cái)?shù)量最大達(dá)到 8臺(tái)。
目前，有基于各種總線或協(xié)議的電梯群控構(gòu)建，
2 基于 CANopen高層應(yīng)用層協(xié)議的電梯
如基于 MEWTOCOL—COM 專用協(xié)議的電梯群控系
群控系統(tǒng)構(gòu)建
統(tǒng) …，但其依然采用 RS485總線，RS485總線存在
通訊協(xié)議不統(tǒng)一，通訊效率不高的問題；基于L0nTalk 2．1 電梯群控系統(tǒng)構(gòu)建模式
協(xié)議的 LonW0rks總線技術(shù)構(gòu)建 的電梯群控系統(tǒng) ]， 目前 ，工程中電梯群控 的構(gòu)建模式有兩種 ：一
但目前廠家生產(chǎn)的神經(jīng)元芯片輸入時(shí)鐘相對(duì)較低，這 是星形群控系統(tǒng)，即集中式控制，典型的有日本三
對(duì)電梯群控實(shí)時(shí)性要求特別高的系統(tǒng)不是很理想 ；基 菱和日立的群控系統(tǒng)；二是環(huán)形群控系統(tǒng)，典型的
于 CAN現(xiàn)場(chǎng)總線的電梯群控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ]， 有奧的斯群控系統(tǒng)和德國(guó)奔克群控系統(tǒng)。兩種群控
基于CAN。pen高層應(yīng)用層協(xié)議的電梯群控系統(tǒng)(用衛(wèi)元 高田腎建藐電乞。
-___·_··—__·——_■ 8UlLD{NG
z口口9年第日期I ELECTRIClTY
囂 一線總洲一J ， q
系統(tǒng)的模型如圖 1和圖 2所示。 而圖2所示的環(huán)形群控系統(tǒng)，雖然沒有集中群控
控制器．改變了集中控制模式，使群控系統(tǒng)整體解體
的可能性大大減小，但當(dāng)群控環(huán)中的某臺(tái)電梯出現(xiàn)故
障時(shí)將破壞群控環(huán)的閉合，導(dǎo)致群控信息傳遞發(fā)生中
斷，因此，依然會(huì)大大降低群控系統(tǒng)的可靠性。而且
由于環(huán)形構(gòu)架群控電梯之間信息的傳遞環(huán)節(jié)多 ，通訊
效率比較低，群控的實(shí)時(shí)性也比較差。如果為了提高
外召總線
控制的實(shí)時(shí)性，而提高通訊波特率，將對(duì)電梯通訊的
派梯 抗干擾能力要求大大提高。特別是當(dāng)群控組電梯數(shù)量
狀態(tài)采集
多的時(shí)候，會(huì)造成信息傳遞的嚴(yán)重滯后，達(dá)不到電梯
群控效果，甚至不如單梯控制。
而 CANopen電梯高層應(yīng)用層協(xié)議是基于CAN總
線的群控系統(tǒng)，克服了上述兩種群控系統(tǒng)構(gòu)建的缺
點(diǎn)，有效保證了群控系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)保證大量群
控信息高效傳輸，防止信息堵塞。CAN總線的特點(diǎn)能
圖 1 星形群控系統(tǒng)
Fig．1 Star gr0up contI_0l system 很好保證電梯群控性能。其群控系統(tǒng)的構(gòu)建如圖 3
所示
外
召
／主控制器 J 萋il
采
集
器
圖3 CAN總線群控系統(tǒng)
Fig．3 CAN bus gmup contml system
從圖 3可以看出，電梯主控制器和電梯信號(hào)采
集器都掛接于 CAN總線上，總線上各節(jié)點(diǎn)共享總線
信息，使傳遞路徑得到極大優(yōu)化 ，外召信號(hào)和群控狀
圖 2 環(huán)形群控系統(tǒng)
Fig．2 Ring gIl0up contrDl system 態(tài)信息處理的實(shí)時(shí)性相比環(huán)形群控和星型群控要好。
有很大的改善。同時(shí)，群控組各梯的內(nèi)召信號(hào)也為各
從圖 1可以看出，星形群控系統(tǒng)的電梯調(diào)度由獨(dú) 主控制器共享，這樣做的最大好處是各主控制器可以
立的群控控制器來完成，是集中式控制。群控組中的 在第一時(shí)間得知其余各梯的內(nèi)召情況，增強(qiáng)群控控制
電梯都是一個(gè)完整的系統(tǒng)。每臺(tái)電梯都有 自己的外召 信息的完整性，有利于群控電梯的調(diào)度。另外，由于
系統(tǒng)，但群控控制器收到的外召信號(hào)無需區(qū)分信號(hào)的 CAN總線的多主方式，使群控組的各電梯可以隨時(shí)
來源，只有樓層的差異。系統(tǒng)硬件采用主從多CPU 獲取其它電梯的狀態(tài)。
方式。但系統(tǒng)存在一個(gè)致命缺點(diǎn)，即當(dāng)群控控制器發(fā) CAN總線電梯群控系統(tǒng)有很好的退出機(jī)制，任
生故障時(shí)，將導(dǎo)致整個(gè)群控系統(tǒng)的解體。顯然，群控 一 臺(tái)電梯退出群控系統(tǒng)不影響群控組的繼續(xù)運(yùn)行 。
系統(tǒng)的可靠性比較低。另外，群控信息傳輸?shù)穆酚刹?使群控組的可靠性得到極大的提高。
非最優(yōu)，導(dǎo)致控制的實(shí)時(shí)性也比較差。 2．2 CAN總線群控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)群 控 組 電 梯 主 控 制 器 以 LPC2292為 核 心 ． 設(shè)計(jì)接口電路即可。
LPC2292是 PHILIPS公司的一款基于 ARM7核的微 電梯主控制器 CAN總線接 口電路如圖 4所示 。
處理器 ，集成 2個(gè)互連的 CAN接口。由于微處理器 微處理器的 CAN接收和發(fā)送信號(hào)通過高速光耦
LPC2292內(nèi)部集成 CAN控制器，CAN總線外部只要 TLPll3隔離后接至 CAN收發(fā)芯片 TJA105O。
+5V
N
．
圖4 電梯主控制器 CAN總線接口電路

內(nèi)容描述： 在2009年8月的《建筑電氣》期刊中，有一篇專題文章詳細(xì)探討了"基于CANopen高層應(yīng)用層協(xié)議的電梯群控系統(tǒng)"。該研究論文介紹了CANopen，一種現(xiàn)場(chǎng)總線通信標(biāo)準(zhǔn)，其在電梯行業(yè)中被廣泛應(yīng)用作為高級(jí)別通信協(xié)議來實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電梯之間的協(xié)同控制與管理。 CANopen是一種面向過程自動(dòng)化領(lǐng)域，特別是機(jī)械和樓宇設(shè)備的開放式現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，它為電梯群控系統(tǒng)提供了強(qiáng)大的實(shí)時(shí)通信能力、可靠性和可擴(kuò)展性。在電梯群控系統(tǒng)中，CANopen的應(yīng)用層協(xié)議負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各個(gè)電梯控制器（如主控電梯及從屬電梯）之間的信息交互，包括但不限于電梯狀態(tài)監(jiān)控、調(diào)度命令發(fā)送、故障診斷與報(bào)告、以及乘客召喚響應(yīng)等關(guān)鍵功能。 通過集成CANopen高層應(yīng)用層協(xié)議，電梯群控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)整個(gè)電梯網(wǎng)絡(luò)的有效管理和優(yōu)化，提升電梯運(yùn)行效率，提高整體樓宇的能源利用效率，并確保乘梯安全與舒適度。因此，這篇文章對(duì)于理解現(xiàn)代電梯控制系統(tǒng)的先進(jìn)技術(shù)及其在實(shí)際建筑環(huán)境中的具體應(yīng)用具有重要的參考價(jià)值。