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基于CAN总线的电梯主控系统软硬件设计

作者:时间:2013-09-30来源:网络收藏

摘 要:为了升级现有电梯控制系统,给出了一种以LPC2294 为主控芯片的系统的设计。软件上以抢占式多任务实时操作系统μC/OS 为平台,实现了系统中的输入采集、调度分配、CAN 通信、菜单输出等任务;硬件建立在LPC2294 基础上,实现了与变频器互联互通、编码器脉冲反馈的采集、井道开关量的输入输出等。

  1 引言

  随着城市化建设事业飞速发展,高层建筑和智能建筑大量涌现对电梯控制提出了许多新的要求,与此同时 MCU 与现场总线技术的发展为电梯控制系统不断完善提供条件。由于现代电梯控制系统在安全性、稳定性、人性化的要求不断提高,对原有系统在通信方式和电机控制方式等方面进行升级也显得尤为必要。

  在通信方式上,CAN 总线技术的引入改变了RS485 总线在电梯控制上只能构造主从结构的通信网络、缺少总线仲裁与实时响应效果不理想等方面的缺点,这也使得在现代电梯控制系统的设计时,可以把一些井道开关量信号轿厢控制器来采集,然后通过CAN 通信把有效信号直接传输给主控系统,这样就减少主控系统的负担,增加系统的安全性;在电机控制上,电梯控制系统经历了双速系统、多段速系统与当前采用的模拟量控制系统三个阶段,使得乘客在乘坐电梯时舒适感逐步完美,电梯控制系统也得到了不断改变并趋完善。

  2 系统简介

  现代电梯电气系统由电力驱动系统、电气控制系统和安全保护系统组成(如图1)。其中电力驱动系统由曳引电动机、速度反馈装置(旋转编码器)、电动机调速装置(变频器)和电源系统等部分组成;电气控制系统又由系统、外呼控制系统、轿厢显示、门控制系统和外召系统等部分组成;安全保护系统由光幕、急停、门锁、安全窗等组成。

  基于CAN总线的电梯主控系统软硬件设计

  图1 电梯控制系统结构图

  电气控制系统中电梯主控系统主要收集电梯井道限位信号和电梯外呼内叫的呼梯信号,然后根据系统参数和系统的当前状态,与门控制系统和电力驱动系统交互完成整个电梯的运行控制。其在电梯的电气控制系统中扮演了举足轻重的作用。

  2 控制系统硬件设计

  主控系统的硬件设计主要包括微控制器、CAN 通信模块、光耦输入、继电器输出、存储器模块、液晶显示模块、按键电路、电源模块、复位模块和JTAG模块等。其硬件框图如图2 所示。

  基于CAN总线的电梯主控系统软硬件设计

  图2 主控系统的模块。

  在主控系统中,外接了4 路CAN 总线收发器,分别连接到电梯外呼采集板、轿厢采集板、电动机调速装置(变频器)、以及群控电梯板。主控系统与电梯电气系统的其余子系统之间的通信。光耦输入、继电器输出电路的功能主要是让电梯主控系统采集井道限位信号和输出井道限位;液晶显示模块和按键电路则是给电梯调试人员设计的调试接口,用来查看系统运行参数和改变系统运行参数;而铁电存储器用来保存系统参数运行参数。

  2.1 微控制器模块

  LPC2294 是基于一个支持在线仿真和跟踪的16/32 位ARM7TDMI-STM CPU,并带有16KB 的SRAM 和256 KB 板级高速Flash 存储器。128 位宽度的存储器接口和独特的加速结构


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