CAN总线技术在电梯群控系统中的应用

CAN总线技术在电梯群控系统中的应用

肖玉玲1孙丽娜2

肖玉玲1孙丽娜2

（12河南化工职业学院河南郑州450042）

中图分类号：TU857文献标识码：A文章编号：1673-0992（2011）04-0000-01

摘要：本文将CAN总线技术应用于电梯群控系统，设计了群控系统调度模块的硬件和软件流程。该群控系统不仅能根据当前的客流状况，对多台电梯进行合理的群控调度，提高电梯的运行效率，而且还有助于及时发现并消除电梯故障，从而为电梯安全、高效运行提供可靠保障。

关键词：电梯群控系统CAN总线通讯接口

ResearchonCANBusforElevatorGroupControlSystem

Xiaoyuling1Sunlina2

(12HenanVocationalCollegeofChemicalTechnology,HenanProv，Zhengzhou450042，China)

Abstrac：ThethesisintroducedandesignmethodofElevatorGroupControlSystemwhichisbasedonCanBus．ThehardwareandsoftwaredesignoftheElevatorGroupControlSystemaredesignedandimplementedinthispaper．

Keywords：ElevatorGroupControl，CANBus，Communicationinterface

一、引言

随着现代高层建筑的发展，人们对大楼内垂直交通的要求也越来越高，以往人们注重于电梯安全性和舒适度的要求，现在对电梯候梯时间、乘梯时间和电能损耗等方面上有了新的要求，这就需要合理安装多台电梯，而这种对多台电梯的优化调度系统，就是电梯群控系统。

目前电梯群控系统大多采用的是RS-485总线。这种通讯由主机定时向各个子控制器发出呼叫，然后经由子控制器应答，结构简单，但是这种通讯方式通常会造成主机异常繁忙、数据传输率低、灵活性差、一旦主机出现故障，整个系统也将瘫痪。而CAN总线具有以下优点:(1)采用多主方式工作；(2)网络上的节点可以分成不同的优先级，来满足不同的实时要求；(3)采用非破坏性总线仲裁技术；(4)通信距离最远可达lOkm，通信速率最高可达1Mbps；(5)每帧信息都有CRC校验，保证数据出错率极低。基于以上原因本文提出了一种将CAN总线技术应用在电梯群控系统中的方法，以满足现代电梯群控系统的通讯性能要求。

二、电梯群控系统的总体结构

本文采用PHILIPS公司生产的SJA1000型CAN总线控制器，具有完成电梯群控系统通信协议所要求的全部特性，电梯群控系统的总体结构如图2.1所示。

图2.1基于CAN总线的电梯群控系统结构图

系统由一台电梯群控调度模块计算机和多个单梯系统控制模块通过CAN现场总线连接起来。每个模块都有CAN总线通讯接口与总线相连，每一个单梯控制模块既是群控系统中的一个组成成员，也具有独立的单梯控制功能。在发生异常情况时，可以脱离群控系统单独运行。当情况恢复正常时，可以重新加入群控系统中。

三、电梯群控系统调度模块的硬件结构

目前常用的CAN总线控制器有两大类：一类是独立的CAN控制器，另一类是带有芯片CAN的微控制器。本次设计采用SJA1000型CAN总线控制器为核心，硬件电路如图3.1所示。

图3.1电梯群控系统调度模块的硬件电路图

整个电路主要由微控制器AT89C51、通信控制器SJA1000和总线收发器PCA82C250三部分组成。其中总线驱动器选择PCA82C250作为SJA1000与物理总线的接口，是由于该接口芯片支持多达11O个节点，这样就完全可以满足电梯群控系统的实际需要，并且可以实现接口的标准化。图中CANH、CANL的引脚各自通过一个电阻与CAN总线相连，电阻起到一定的限流作用，保护PCA82C250免受过流的冲击。

四、电梯群控系统的软件设计

CAN总线采用OSI底层的三层网络结构，物理层、数据链路层和应用层。物理层和数据链路层的功能由CAN接口器件完成，包括硬件电路和通讯协议两部分。CAN通讯协议规定了四种不同用处的网络通讯帧：数据帧、远程帧、错误指示帧和超频帧。CAN通讯协议的实现以及各种通讯帧的组织和发送，都是由集成在SJAl000通讯控制器中的电路实现的，因此电梯群控系统的开发主要任务在应用层软件的设计上。其主程序流程图如图4.1所示。CAN总线的通信软件设计主要包括三个部分：SJA1000的初始化、数据的发送和数据的接收。

图4.1CAN通讯主程序流程图图4.2SJA1000初始化流程图

（一）SJA1000的初始化程序设计

SJA1000的初始化程序必须在软件复位模式下才可以进行。初始化设计主要是设置通信参数：即通过对SJA1000的寄存器写入相应的控制字，从而确定SJA1000的工作方式、模式寄存器、时分寄存器、接收代码寄存器、屏蔽寄存器、总线定时寄存器、输出模式寄存器和中断寄存器的设置等。初始化程序如图4.2所示。

（二）SJA1000数据发送程序设计

把数据存储区中待发送的数据取出，组成信息帧，然后将信息帧发送到CAN控制器的发送缓冲区，在接收到主机的发送请求后，发送程序启动将报文写入发送缓冲区。数据从CAN控制器发送到总线，以及信息从总线发送到控制器的接收缓冲区都是根据CAN协议规范自动完成的。其程序流程图如图4.3。

图4.3数据发送流程图图4.4数据接收流程图

（三）SJA1000数据接收程序设计

CAN总线的数据接收程序中SJA1000报文的接收主要有两种方式：中断接收方式和查询接收方式。本设计采用中断方式，其程序流程图如图4.4所示。CPU以一定的周期来读取CAN控制器的状态寄存器，接收缓冲区状态如果为“空”表示没有收到报文，接收缓冲区状态为“满”时，表明已接收一个或多个报文，CPU会从CAN控制器的接收缓冲区读取报文并保存，然后释放接收缓冲区处理接受的报文。

五、结语

本文采用了以SJA1O00为核心的CAN总线技术，实现了电梯群控系统中各个模块之间的通信要求。该系统不仅能根据当前的客流状况，对多台电梯进行合理的群控调度，提高电梯的运行效率，而且还有助于及时发现并消除电梯故障，从而为电梯安全、高效运行提供可靠保障，更提高了电梯的服务质量。

参考文献：

[1]杨祯山、邵诚：《电梯群控技术的现状与发展方向》[J]．控制与决策，2005，20(12)：1321-1331；

[2]董骊：《基于模糊控制的群控电梯调度算法研究》长春工程学院学报[J]．2009年10月，第10卷第2期：96-99；

[3]黄剑礼、周义江：《CAN总线在电梯群控系统中的应用研究》[J]．网络与通信，2007年6月，第28卷第8期：161-162；

[4]绍玉华：《基于SJA1000的CAN总线通信系统的设计》[J]．铁道通信信号，2010年3月，第46卷第3期：56-58。