基于CAN總線(xiàn)的電梯主控系統

圖4 光耦輸入電路。

當然部分的對實(shí)時(shí)信號要求不是特別高的輸入信號如消防、鎖梯、直駛、滿(mǎn)載、超載等，可以通過(guò)轎廂板或者外召板以同樣的方式采集，然后通過(guò)CAN 總線(xiàn)傳遞給主控制系統。

2.4 繼電器輸出電路

在電梯的輸出模塊中，為了減小外部電路對微控制器系統的影響，采用了以2803 驅動(dòng)繼電器的開(kāi)關(guān)量輸出形式。如主輸出、開(kāi)/關(guān)門(mén)輸出、抱閘輸出、蜂鳴器、到站鐘、電源管理、鎖梯輔助、消防基站、超載指示、上行/下行指示。對于電梯中輸出信號，與輸入信號類(lèi)似可以通過(guò)CAN 總線(xiàn)把信號傳遞給轎廂板或者外召板，然后采用以相同繼電器輸出形式輸出。

2.5 其他模塊

電源模塊：采用24V 供電， 經(jīng)LM2576 和AS1117-3.3 產(chǎn)生 5V 與3.3V 電壓，用于系統的不同模塊。復位模塊：為使系統能夠穩定可靠工作，復位電路是必不可少的，主控系統采用的是MAX708,其是具有比較器、手動(dòng)復位輸入、兩組電平輸出的微控制器芯片。液晶顯示與按鍵模塊：采用經(jīng)典的四按鍵與12864點(diǎn)陣液晶的設計，能夠對顯示菜單比較合理的操作，在系統中用GPIO 控制。存儲模塊：主要用來(lái)保存用戶(hù)參數的和系統的運行參數(比如用戶(hù)密碼、操作員管理密碼、從變頻器采集到的脈沖數等)。存儲芯片選用了基于鐵電技術(shù)的64K 位非易失性鐵電存儲器FM24CL64,與微控制器采用的是標準兩線(xiàn)I2C 的接口，這樣能夠較好地與LPC2294 連接。

圖5 繼電器輸出電路。

3 控制系統軟件設計

控制系統軟件設計時(shí)采用了當前主流的keil 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。軟件設計以搶占式多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統μC/OS 為平臺實(shí)現[5]了電梯主控系統的調度分配、CAN通信、液晶顯示三個(gè)任務(wù)，如圖6 所示。

圖6 系統控制通信圖。

任務(wù)之間通信以消息隊列和郵箱方式進(jìn)行通信。

在與硬件接口上根據LPC2294 芯片手冊和應用的需要，完成了CAN 模塊的驅動(dòng)、I2C 的總線(xiàn)模塊的驅動(dòng)、和GPIO 的模式的按鍵和12864 點(diǎn)陣液晶驅動(dòng)，這樣使得在μC/OS 的任務(wù)中無(wú)需關(guān)注LPC2294 芯片板上資源的具體使用，而只需要調用相應的接口函數，方便了系統軟件的升級和改動(dòng)。

3.1 主控調度任務(wù)

在主控調度任務(wù)中完成當前梯呼梯信號的整合，然后再根據當前收集到的群控正常等輸入信號判斷當前梯的運行狀態(tài)(如自動(dòng)狀態(tài)、消防狀態(tài)、鎖梯狀態(tài)等)，做出當前狀態(tài)的處理;在電梯處在可調度的狀態(tài)下，根據相應的調度算法完成對電梯的呼梯的合理配置;并通過(guò)消息隊列和郵箱與CAN 通信任務(wù)、液晶顯示任務(wù)進(jìn)行任務(wù)間通信，完成數據的交互。

3.2 CAN 通信任務(wù)

原則上對4 路CAN 控制器的資源分配為：CAN0外呼通信、CAN1 內召通信、CAN2 變頻器通信、CAN3群控子系統通信[7].但系統中可以在軟件上進(jìn)行相應的配置，然后使得任意CAN 控制器可以與任意的外部子系統相連，這樣就增加了系統的靈活性，也給操作人員帶來(lái)了方便。在CAN 通信任務(wù)調用之前，需要調用相應的CAN 控制器初始化函數，對CAN 控制器中斷、波特率、驗收過(guò)濾器等進(jìn)行相關(guān)的設置。在CAN通信任務(wù)中，一方面需要完成4 路CAN 控制器通過(guò)中斷方式接收到緩沖區中的數據再驗證無(wú)誤后交付給主控調度任務(wù)，令一方面需把主控會(huì )把給群控調度器、變頻器、內召板、轎廂板發(fā)送的信號或者命令交付給CAN 通信任務(wù)。CAN 通信任務(wù)再接收到主控的數據做相應的驗證，封裝成相應的協(xié)議格式的幀，然后發(fā)送給相應的子系統。

在CAN 通信中，發(fā)送數據的封裝和接收數據的解封遵循的格式除了變頻器部分參考第三方提供的CAN 總線(xiàn)通信協(xié)議，其他模塊與主控系統的通信完全依靠下述自定義協(xié)議。在電梯控制系統中，CAN 通信全部采用CAN2.0 所規定的擴展數據幀[5-7],其格式如表1 所示。傳輸的幀中29 位ID 按下表劃分(全0 或者全1 將被舍棄)。

表1 擴展幀ID 格式

在表1 中，主控部分的子設備dev 有外呼、內召、群控、變頻器，以序號001、010、011、100 等;-部分是在設計協(xié)議中沒(méi)有用到的數據位，程序中用0填充;cmd 表示發(fā)送方給接收方發(fā)送的命令字(如相應信號登記命令、相應信號清除命令);data 部分表示發(fā)送方給接收方發(fā)送的信號數據，由于在系統設計的時(shí)候考慮的最高樓層為64,因此數據部分在傳輸的時(shí)候，每次主控給與外呼、內召通信的時(shí)只需要一幀就可以完成，其數據字節bye1 的BIT0 表示第1 樓信號，byte8的BIT8 表示第64 樓信號。

3.3 液晶顯示任務(wù)

從任務(wù)間通信角度，液晶顯示任務(wù)主要接收主控任務(wù)以消息隊列方式傳入的相關(guān)系統參數(如上/下行、當前樓層、目標樓層等)，然后通過(guò)調用12864 點(diǎn)陣液晶驅動(dòng)函數和查詢(xún)用戶(hù)按鍵的輸入狀態(tài)，提供給用戶(hù)相應的顯示菜單，以現實(shí)相關(guān)的系統參數。

當然該任務(wù)，也得提供給用戶(hù)相關(guān)系統參數設置的接口， 然后把相關(guān)參數保存在鐵電存儲器FM24CL64 中。

4 結束語(yǔ)

本文設計的基于CAN 總線(xiàn)的電梯主控制系統具有成本低，工作穩定等特點(diǎn)，完全能夠滿(mǎn)足國標GB7588-2003 對電梯控制系統的各項指標。由于篇幅的限制，本文沒(méi)有給出相應的外召板、內叫板，群控板的設計及其具體的實(shí)現，另外與變頻器的接口完全按照變頻器第三方基于CAN 總線(xiàn)的具體通信協(xié)議。