李玉璽

摘 要：近年來，我國高層建筑的數(shù)量不斷增多，電梯的使用范圍也越來越廣泛。電梯是一種用于高層建筑的專業(yè)運(yùn)輸設(shè)備，涉及電子技術(shù)、通訊技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和建筑工程的多個學(xué)科領(lǐng)域。從總體上看，一個國家的電梯生產(chǎn)技術(shù)和使用數(shù)量已經(jīng)成為現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志之一。通訊技術(shù)在電梯的設(shè)計和制造中發(fā)揮著巨大的作用，直接影響著電梯運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。本文研究分析了CAN總線在電梯設(shè)計中的應(yīng)用情況，并提出了具體的設(shè)計方案。

關(guān)鍵詞：電梯；通訊；CAN總線；設(shè)計

1 走進(jìn)CAN總線

1.1 CAN總線的基本內(nèi)涵

CAN的英文全稱是“controller area network”，其中文含義為局域網(wǎng)控制器的現(xiàn)場總線。CAN總線可以實現(xiàn)分布式控制及通信網(wǎng)絡(luò)的實時支持，具有功能強(qiáng)大、質(zhì)量好、安全穩(wěn)定等突出優(yōu)點。由于CAN總線具有其他通訊技術(shù)無法比擬的優(yōu)越性，其使用范圍也有原來的汽車通訊逐步擴(kuò)展到地下通訊、電梯通訊等各個領(lǐng)域，市場占有率呈逐年上升趨勢。

1.2 CAN總線的特點

CAN總線作為一種現(xiàn)代通訊手段，其突出特點主要體現(xiàn)在以下幾個方面。一是：多主的工作模式。CAN通訊網(wǎng)絡(luò)中，任何一個節(jié)點都可以隨時發(fā)送信息給其他節(jié)點，信息的發(fā)送順序無主次之分，通訊方式靈活多樣，不受站點的約束。二是：CAN通訊網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點信息，可依據(jù)實際情況，劃分為不同等級，可以滿足不同狀態(tài)下實時通訊的需求。三是：CAN通訊網(wǎng)絡(luò)的靈活性較強(qiáng)，只需要借助報文濾波，就可以實現(xiàn)點對點、一點對多點的信息傳輸，不需要額外的調(diào)整或設(shè)置。四是CAN總線的功能強(qiáng)大，直線信息傳輸距離可以達(dá)到10千米，最高通信速度可達(dá)到1Mbps。

1.3 CAN總線的通訊原理

CAN總線的通訊功能主要是通過CAN控制器實現(xiàn)。CAN控制器主要包括核心模塊、驗收濾波器、信息緩沖器和接口管理邏輯。從本質(zhì)上講，CAN總線是一種多主總線，每個節(jié)點機(jī)均可以成為主機(jī)；通訊的物理介質(zhì)為同軸電纜、光導(dǎo)纖維、雙絞線等。CAN總線的傳輸距離可達(dá)到10千米，最高速度為1Mbps。值得說明的是，CAN總線具有糾錯能力，能夠?qū)崿F(xiàn)通訊錯誤的自動處理。如發(fā)送過程中信息破壞可重新發(fā)送；節(jié)點發(fā)生錯誤時可自動退出CAN總線通訊網(wǎng)絡(luò)。CAN的通訊原理可參考圖1。

2 電梯CAN總線設(shè)計方案

2.1 電梯控制系統(tǒng)設(shè)計方案

一個完整的電梯控制系統(tǒng)應(yīng)該包括：主機(jī)節(jié)點、外呼節(jié)點和轎廂節(jié)點三個部分。電梯的主機(jī)節(jié)點可使用TMS320LF2407作為核心處理器，TMS320LF2407處理器是一個16位的CA處理器，具有獨立的CAN控制模塊和變頻調(diào)速功能。外呼節(jié)點、轎廂節(jié)點可使用具有CAN總線控制功能的51單片機(jī)。外呼節(jié)點和轎廂節(jié)點的主要功能在于控制電梯門的開關(guān)、指示燈的閃爍以及傳輸信號的發(fā)送和接收。CAN總線控制器在接收信號時，會對信號的標(biāo)示符進(jìn)行篩選，只有標(biāo)示符相符的信號才能被接收。

2.2 通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計原理

電梯通訊網(wǎng)絡(luò)使用TI TMS320LF2407作為主機(jī)節(jié)點，外呼節(jié)點和轎廂節(jié)點使用型號為P87C591的單片機(jī)。CAN總線控制器由SJA1000和物理接口兩個部分組成，其具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.3 各個通訊節(jié)點之間的控制協(xié)議

電梯CAN總線通訊控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)主機(jī)節(jié)點、轎廂節(jié)點、外呼節(jié)點之間的信息傳遞。主機(jī)節(jié)點向其他節(jié)點所傳遞的信息多為電梯的運(yùn)行方向、電梯所處的實時位置、以及電梯的運(yùn)行狀態(tài)。不同的控制信息由不同的接收郵箱，不同郵箱在通訊中所發(fā)揮出的功能也是不僅相同的。一般而言，電梯CAN總線的通訊控制系統(tǒng)多由5個郵箱組成，這五個郵箱分別負(fù)責(zé)外界信息的接收、轎廂信息的接收、電梯運(yùn)行狀態(tài)的廣播、外界呼叫信息的應(yīng)答、信息的清除。

2.4 CAN總線通訊系統(tǒng)的軟件設(shè)計

電梯CAN總線通訊軟件設(shè)計主要包括初始化控制器、信息發(fā)送和信息接收三個主要部分。在電梯CAN總線通訊系統(tǒng)的設(shè)計過程中，有關(guān)設(shè)計人員應(yīng)對TMS320LF2407系統(tǒng)中CAN模塊進(jìn)行初始化操作。初始化的目的在于配置CAN總線設(shè)備在通訊工作中所使用的波特率、采樣頻率；設(shè)置有效的初始值、標(biāo)示符、數(shù)據(jù)傳輸類型。值得注意的是，郵箱方向決定郵箱的工作狀態(tài)，數(shù)據(jù)的調(diào)試應(yīng)以電梯的使用情況相適應(yīng)。

3 工作展望

CAN總線作為一種現(xiàn)代通訊技術(shù)，在電梯的設(shè)計和使用中發(fā)揮著巨大的作用。為了提高CAN總線通訊技術(shù)在電梯制造中的應(yīng)用水平，不斷促進(jìn)我國電梯制造業(yè)的發(fā)展，有關(guān)人員需要在實際工作中不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，不斷完善現(xiàn)有的電梯CAN總線通訊設(shè)計方案。本文歸納總結(jié)了CAN總線通訊設(shè)計中普遍存在的問題，主要可以分為以下三個方面。一是集選控制器和變頻器的設(shè)計應(yīng)融入RS485通訊軟件，實現(xiàn)電梯停車的曲線速度運(yùn)行，提高電梯停靠的準(zhǔn)確性。二是電梯的通訊設(shè)計應(yīng)于消防功能、鎖梯功能相結(jié)合，提高電梯運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。三是加快控制軟件的開發(fā)速度，提高電梯控制水平。

4 結(jié)語

CAN總線通訊技術(shù)在電梯的設(shè)計和運(yùn)行中發(fā)揮著巨大的作用，直接影響電梯運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。有關(guān)專家和設(shè)計人員應(yīng)在實際工作中不斷總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，提高電梯CAN總線系統(tǒng)的水平，促進(jìn)我國電梯制造業(yè)和通訊行業(yè)的發(fā)展。在未來的發(fā)展中，在社會各界的共同努力下，我國的電梯通訊技術(shù)將不斷發(fā)展成熟，必將打破發(fā)達(dá)國家的技術(shù)壟斷，為人民群眾的生產(chǎn)生活帶來便利。