CAN總線通信技術在電梯監控系統中的應用

冀剛

摘 要

針對以往人工檢測電梯故障不及時、對故障的檢測只能是被動的以及只能兼容特定型號的電梯等不足。本文設計應用CAN 總線通信技術作為檢測數據傳輸網絡，利用 CAN 總線的高速、穩定、傳輸距離遠等優點，為系統提供穩定的數據。并通過集控中心上位機運行的電梯運行狀態監控軟件對電梯的運行狀態進行監控，全面的收集電梯信息，同時對電梯故障進行預測，實現主動式報警。該電梯監控系統研究具有很高的應用價值和實際意義。

【關鍵詞】電梯監控 CAN總線 數據采集 軟件設計

為了更好保障電梯安全運行、及時排除故障和快速救援，越來越多的電梯制造單位著手研發電梯監控系統進行應對。但是系統的兼容性與通用型并不好，這意味著如果要有效的降低電梯故障而引發的事故，必須要解決將本身不支持電梯監控系統的電梯也進行監控的問題。并且當前常用的電梯監控系統簡單對電梯運行情況監控，包括電梯控制柜的信號、電梯所處位置、門接點情況、電路情況、開關門情況等等，監控到的數據上傳到計算機中進行保存。

本文針對我國的電梯監控系統的使用情況，綜合國內外其他電梯監控系統的優缺點，設計和開發了一種基于 CAN 總線通信技術的電梯監控系統，整體上對電梯監控系統的模塊角色進行抽象、劃分。從上而下的對各個模塊進行大體的設計，并采用 CAN 總線通信技術對監控電梯運行信息獲取。最后在上位機上實現電梯監控系統，對電梯信號采集系統采集到的信號進行存儲與監控，完成對電梯的實時監控，完成故障報警功能，完成歷史數據分析。

1 監控系統的總體設計

電梯監控系統可以通過CAN總線技術對多個電梯進行監控，在監控的過程中，對采集的電梯數據，傳輸至控制中心運行在計算機中，通過運行在計算機上的電梯監控軟件對電梯運行情況監控，當判斷電梯情況異常時，可以通過一定的手段通知管理人員或者是電梯維護人員對異常進行處理。要求故障信息包括電梯的編號、電梯位置、異常數據情況等等。電梯監控系統框架如圖 1 所示。

該系統監控目標主要是那些使用時間較久，不提供對外接口支持的故障多發電梯，所以不可能寄希望于電梯控制器的配合，而為了獲取電梯的運行情況信息，則只能在電梯的控制器上添加一套電梯信號采集系統，這套電梯信號采集系統為了能夠提供統一的數據服務，選擇了主要監控電梯中的控制器，這意味著電梯中控制器可以獲取到的狀態或者是輸出狀態，本監控系統也能獲取到，雖然有些特別的信號獲取不到，但是基本信息是可以獲取的，這對保障老舊電梯的正常運行有著非常重要的意義。

2 CAN總線信號監控系統軟硬件設計

電梯信號監控系統是為獲取電梯控制器信號而設計的，它可以獲取電梯控制器的輸入輸出信號以及附屬部件信號，并提供給計算機中的監控系統，是電梯監控系統的數據基礎。為了更好的實現信號獲取器的功能，對信號獲取器的設計分成了三個部分，分別是 CAN 總線接口、信號采集器以及信號轉換器，它們之間的關系如圖2所示。

信號采集模塊的硬件組成分為三個部分，分別是 CAN 總線網絡部分、單片機及其外圍電路以及信號采集電路，為系統上層提供電梯的運行數據，主要的實現部分為信號獲取器。它的構成設計如圖 3所示。

信號采集每塊的軟件設計主要是基于單片機設計的，實現的主要功能有包括：定時循環掃描各個輸入口的輸入信息；根據撥碼開關確定輸入口信息的意義；生成標準數據包；可以操作 CAN 總線控制器，包括初始化 CAN 總線控制器和發送數據。該系統信號采集模塊的軟件設計分為了四個部分，分別是 CAN 總線收發、定時掃描、標準數據包生成以及硬件看門狗。

3 電梯監控系統上位機監控界面設計

上位機監控界面負責采集并顯示 CAN 總線網絡上傳來的數據。數據上傳后，配置表管理器會從讀取配置，并賦予上傳的數據具體意義，由數據整理模塊整理完畢后，會交由數據存儲模塊存儲進數據庫。主界面可以創建三個后臺子模塊，分別是用戶權限管理器，用于處理用戶管理方面的后臺邏輯；數據查詢結果生成器，用于為數據查詢提供數據支持；報警管理器，用于管理用戶設置的各項閾值以及管理人員聯系方式。該上位機監控界面主要包括登錄界面、現場操作主界面、控制管理界面、任務管理界面、性能曲線界面、報警記錄界面、數據記錄界面、退出系統界面等共同完成該系統的狀態監控和操作管理。

4 結論

本文利用 CAN 總線的高速、穩定、傳輸距離遠等優點，為系統提供穩定的數據。并通過集控中心上位機運行的電梯運行狀態監控軟件對電梯的運行狀態進行監控，全面的收集電梯信息，同時對電梯故障進行預測，實現主動式報警。通過在運行超15年電梯上監控分析，該電梯監測系統具有采集數據精確、信息傳遞可靠、操控方便等優點，為老舊電梯的監控提供參考價值。

參考文獻

[1]胡國彪.基于CAN總線的電梯群控系統設計與研究[D].武漢：華中科技大學，2009.

[2]毛建明.基于 CAN 現場總線的電梯遠程監控系統的研究[D].上海：上海大學碩士學位論文，2007.

[3]屈偉.兼容AT89S5X和STC系列單片機的編程實驗板[J].機電信息，2009（30）：20-21.

[4]黃力明，肖曙.基于總線的電梯監控系統研究[J].中國電梯，2012，21（04）169-170.

作者單位

邢臺市特種設備監督檢驗所 河北省邢臺市 054000