論CAN總線在電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用

張松

摘 要：本文著眼于CAN總線在電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用問題展開探討，作者結(jié)合個(gè)人在這方面的一些實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)提出幾點(diǎn)思考，希望借閱者能夠積極提出改進(jìn)意見。

關(guān)鍵詞：CAN總線；電梯；遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.135

當(dāng)前很多電梯制造單位運(yùn)用安裝電梯監(jiān)控系統(tǒng)的方法來保障電梯更加安穩(wěn)、安全的運(yùn)行，同時(shí)也可以幫助排除電梯故障以及快速救援等。但監(jiān)控系統(tǒng)的通用性和兼容性并不好，這就說明電梯故障往往會(huì)引發(fā)電梯事故。

1 CAN總線介紹

數(shù)據(jù)在傳輸過程中要通過CAN（Controller Area Network）總線，它是一種支持分布式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的串行通信局域網(wǎng)?；诟咝阅芤约案呖煽啃缘奶攸c(diǎn)，這種局域網(wǎng)的設(shè)計(jì)很獨(dú)特且實(shí)時(shí)性好，其主要應(yīng)用于各數(shù)據(jù)系統(tǒng)的檢測以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的數(shù)據(jù)通信。

主要特點(diǎn)：（1）多主總線，并且各個(gè)節(jié)點(diǎn)又可以主動(dòng)的向其它的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息；（2）采用極其獨(dú)特的非破壞性總線仲裁技術(shù)，優(yōu)先級高的節(jié)點(diǎn)具有優(yōu)先傳送數(shù)據(jù)的權(quán)利，這一點(diǎn)可以滿足實(shí)時(shí)性好的要求；（3）具備點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)以及全局域性廣播傳送的功能；（4）其總線每一幀的有效節(jié)點(diǎn)數(shù)量為8個(gè)，同時(shí)附屬有CRC以及其它的相關(guān)校驗(yàn)措施，有一點(diǎn)好處就是出錯(cuò)率很低，而只要是一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤，就能夠自動(dòng)脫離總線，但在總線的其它操作不會(huì)受到影響；（5）具體的通信距離可以達(dá)到10km（5kb/s），而最高通信率可以達(dá)到1MB/s（40m），實(shí)際節(jié)點(diǎn)數(shù)目可以達(dá)到110個(gè)，通信介質(zhì)則采用的是雙絞線，也可采用光纖；（6）CAN總線只具備兩根導(dǎo)線，如此系統(tǒng)在擴(kuò)充的時(shí)候，只需要將新的節(jié)點(diǎn)掛接于總線上即可，系統(tǒng)比較容易擴(kuò)充，且改型也比較靈活。

2 系統(tǒng)構(gòu)成與工作原理

2.1 數(shù)據(jù)傳輸及協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊CAN-232轉(zhuǎn)換卡

此環(huán)節(jié)是數(shù)據(jù)采集、協(xié)議轉(zhuǎn)換、故障判斷以及與工作站通訊或控制視頻切換的功能環(huán)節(jié)。此過程中CAN控制器的選擇是PHILIPS公司的SJA1000，收發(fā)器的選用是PC82C250。信號隔離選用高速光電耦合器6N137。其接收的是電梯通信卡發(fā)出來的符合電梯的CAN協(xié)議格式狀態(tài)的相關(guān)數(shù)據(jù)幀，再進(jìn)一步將其轉(zhuǎn)變成為標(biāo)準(zhǔn)的RS232格式流傳到數(shù)據(jù)處理站。把電梯的信號數(shù)據(jù)傳輸模式轉(zhuǎn)換為符合數(shù)據(jù)站傳輸模式所要求的數(shù)據(jù)格式，使監(jiān)控軟件可以兼容不同種類型的電梯。

2.2 轉(zhuǎn)換卡與通訊卡通信過程

CAN主線的工作方式可以分為很多種，而在總線上也可以掛接110多個(gè)節(jié)點(diǎn)。所以，一塊采集卡就可以連接多達(dá)110部電梯通訊卡。但實(shí)際上因?yàn)榭紤]到監(jiān)控軟件的實(shí)時(shí)性，一部工作站往往可以監(jiān)控16部電梯，同時(shí)又為各部電梯賦予一個(gè)可以當(dāng)作身份標(biāo)識的站號（其分別設(shè)置為各部電梯通訊卡上面的撥碼開關(guān)為1-16）。系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)控軟件間隔40ms就會(huì)監(jiān)控采集一部電梯的數(shù)據(jù)，其第一步就是要發(fā)送電梯的站號到采集卡，再繼續(xù)等待接收數(shù)據(jù)。待采集卡接收到上位機(jī)發(fā)送過來的站號，我們把該站號進(jìn)行填充到“CAN幀”的字節(jié)，并將該只具備一個(gè)數(shù)字節(jié)的CAN幀發(fā)送到總線上去，再進(jìn)一步接收等待此電梯進(jìn)行發(fā)送的數(shù)據(jù)。

和采集卡相互連接的有16塊電梯通訊卡，那么在系統(tǒng)初始化時(shí)，我們把地址的接收碼以及屏蔽碼在CAN總線通信中，初始設(shè)置成只是接收電梯的采集卡所發(fā)送的數(shù)據(jù)。如果在電梯通訊卡已經(jīng)接收到了電梯發(fā)來的信號的時(shí)候，相較于自己的站號，假如不相同則不予理睬，如果不同，那么就要將電梯的狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送到總線上面。然而采集卡在初始設(shè)定的時(shí)候需要將其設(shè)置為還沒有接收的初始設(shè)置的通訊卡的數(shù)據(jù)，但如果其已經(jīng)接收上了總線數(shù)據(jù)，那么就要確認(rèn)它是不是已經(jīng)采集的電梯發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，正確的時(shí)候就要進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，把來自于電梯通訊卡所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)換成為符合上位機(jī)要求的具體格式；之后我們再進(jìn)一步根據(jù)這些電梯的信息判斷確診電梯的故障，同時(shí)還要判斷電梯是否正常運(yùn)行，不正常的情況下就要判斷其究竟出現(xiàn)了什么問題，怎樣修復(fù)這些故障，從而進(jìn)行故障報(bào)警或者是預(yù)報(bào)警；故障判斷等待處理之后，把故障碼和其他的故障同時(shí)發(fā)送給上位機(jī)，不然的話就要將本次操作放棄。

初始化的數(shù)據(jù)在化模塊的時(shí)候比較重要，在初始化時(shí)要先進(jìn)入復(fù)位模式，再對CAN寄存器控制器進(jìn)行配置。但我們往往在實(shí)際過程中發(fā)現(xiàn)其硬復(fù)位比較可靠，如果時(shí)間充足，那么就需要將使CAN控制器進(jìn)入到復(fù)位狀態(tài)，但這個(gè)時(shí)候，CAN寄存器的某一些值還不確定。軟復(fù)位則恰恰相反，不確定會(huì)使得CAN控制器進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，但只要一旦進(jìn)入了CAN控制器則它的值就一定是確定的復(fù)位值。實(shí)際應(yīng)用中結(jié)合兩種方法使用效果比較好，所以在硬件電路中設(shè)計(jì)了Watchdog電路，可以有效的防止出現(xiàn)單片機(jī)的死機(jī)，或者是程序出現(xiàn)“跑飛”的問題。

2.3 轉(zhuǎn)換卡與工作站通信過程

采集卡和工作站之間以RS232總線進(jìn)行通訊，MCU的串口波特率為19200bs，系統(tǒng)工作站的監(jiān)控軟件采用的是VisualBasic及SQL，把MSComm控件中的settings屬性設(shè)置成“19200，E，8，1”。用串口和工作站連接起來，這樣能從速率上使得遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的要求得到滿足，而與此同時(shí)又可以使得成本得以降低。但假如是運(yùn)用基于PCI總線的CAN的適配卡，雖然能夠很好的提高其通信的速率，但還是使得成本增加了很多。更何況還要將協(xié)議轉(zhuǎn)換以及故障判斷的任務(wù)移交給上位機(jī)，這樣就增加了上位機(jī)的負(fù)擔(dān)，促使整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性受到影響。綜合起來進(jìn)行比較，還是CAN-232的性價(jià)比更高一些，所以就更加適合本系統(tǒng)的使用。

3 結(jié)語

在電梯監(jiān)控系統(tǒng)中運(yùn)用CAN總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)了電梯系統(tǒng)的集成化以及模塊化設(shè)計(jì)，順應(yīng)了當(dāng)前現(xiàn)代化工控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。事實(shí)上，和國外廠商的合作，把主控制器改造至變頻器內(nèi)，這樣就避免了資源的浪費(fèi)。

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