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CAN总线通信技术在电梯监控系统中的应用

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  针对以往人工检测电梯故障不及时、对故障的检测只能是被动的以及只能兼容特定型号的电梯等不足。本文设计应用CAN 总线通信技术作为检测数据传输网络,利用 CAN 总线的高速、稳定、传输距离远等优点,为系统提供稳定的数据。并通过集控中心上位机运行的电梯运行状态监控软件对电梯的运行状态进行监控,全面的收集电梯信息,同时对电梯故障进行预测,实现主动式报警。该电梯监控系统研究具有很高的应用价值和实际意义。

  为了更好保障电梯安全运行、及时排除故障和快速救援,越来越多的电梯制造单位着手研发电梯监控系统进行应对。但是系统的兼容性与通用型并不好,这意味着如果要有效的降低电梯故障而引发的事故,必须要解决将本身不支持电梯监控系统的电梯也进行监控的问题。并且当前常用的电梯监控系统简单对电梯运行情况监控,包括电梯控制柜的信号、电梯所处位置、门接点情况、电路情况、开关门情况等等,监控到的数据上传到计算机中进行保存。

  本文针对我国的电梯监控系统的使用情况,综合国内外其他电梯监控系统的优缺点,设计和开发了一种基于 CAN 总线通信技术的电梯监控系统,整体上对电梯监控系统的模块角色进行抽象、划分。从上而下的对各个模块进行大体的设计,并采用 CAN 总线通信技术对监控电梯运行信息获取。最后在上位机上实现电梯监控系统,对电梯信号采集系统采集到的信号进行存储与监控,完成对电梯的实时监控,完成故障报警功能,完成历史数据分析。

  1 监控系统的总体设计

  电梯监控系统可以通过CAN总线技术对多个电梯进行监控,在监控的过程中,对采集的电梯数据,传输至控制中心运行在计算机中,通过运行在计算机上的电梯监控软件对电梯运行情况监控,当判断电梯情况异常时,可以通过一定的手段通知管理人员或者是电梯维护人员对异常进行处理。要求故障信息包括电梯的编号、电梯位置、异常数据情况等等。电梯监控系统框架如图 1 所示。

  该系统监控目标主要是那些使用时间较久,不提供对外接口支持的故障多发电梯,所以不可能寄希望于电梯控制器的配合,而为了获取电梯的运行情况信息,则只能在电梯的控制器上添加一套电梯信号采集系统,这套电梯信号采集系统为了能够提供统一的数据服务,选择了主要监控电梯中的控制器,这意味着电梯中控制器可以获取到的状态或者是输出状态,本监控系统也能获取到,虽然有些特别的信号获取不到,但是基本信息是可以获取的,这对保障老旧电梯的正常运行有着非常重要的意义。

  2 CAN总线信号监控系统软硬件设计

  电梯信号监控系统是为获取电梯控制器信号而设计的,它可以获取电梯控制器的输入输出信号以及附属部件信号,并提供给计算机中的监控系统,是电梯监控系统的数据基础。为了更好的实现信号获取器的功能,对信号获取器的设计分成了三个部分,分别是 CAN 总线接口、信号采集器以及信号转换器,它们之间的关系如图2所示。

  信号采集模块的硬件组成分为三个部分,分别是 CAN 总线网络部分、单片机及其外围电路以及信号采集电路,为系统上层提供电梯的运行数据,主要的实现部分为信号获取器。它的构成设计如图 3所示。

  信号采集每块的软件设计主要是基于单片机设计的,实现的主要功能有包括:定时循环扫描各个输入口的输入信息;根据拨码开关确定输入口信息的意义;生成标准数据包;可以操作 CAN 总线控制器,包括初始化 CAN 总线控制器和发送数据。该系统信号采集模块的软件设计分为了四个部分,分别是 CAN 总线收发、定时扫描、标准数据包生成以及硬件看门狗。

  3 电梯监控系统上位机监控界面设计

  上位机监控界面负责采集并显示 CAN 总线网络上传来的数据。数据上传后,配置表管理器会从读取配置,并赋予上传的数据具体意义,由数据整理模块整理完毕后,会交由数据存储模块存储进数据库。主界面可以创建三个后台子模块,分别是用户权限管理器,用于处理用户管理方面的后台逻辑;数据查询结果生成器,用于为数据查询提供数据支持;报警管理器,用于管理用户设置的各项阈值以及管理人员联系方式。该上位机监控界面主要包括登录界面、现场操作主界面、控制管理界面、任务管理界面、性能曲线界面、报警记录界面、数据记录界面、退出系统界面等共同完成该系统的状态监控和操作管理。

  4 结论

  本文利用 CAN 总线的高速、稳定、传输距离远等优点,为系统提供稳定的数据。并通过集控中心上位机运行的电梯运行状态监控软件对电梯的运行状态进行监控,全面的收集电梯信息,同时对电梯故障进行预测,实现主动式报警。通过在运行超15年电梯上监控分析,该电梯监测系统具有采集数据精确、信息传递可靠、操控方便等优点,为老旧电梯的监控提供参考价值。

  作者:冀刚 来源:电子技术与软件工程 201622

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