基于飞思卡尔MK10N512微控制器及MQX操作系统的电梯主控系统设计

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作者：郑松鹤吴振时间：2014-06-26 来源：电子产品世界

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编者按：摘要：本文首先简要介绍飞思卡尔MK10N512微控制器以及MQX操作系统，然后详细介绍基于它们的电梯主控系统硬件和软件设计。硬件系统设计重点介绍微控制器通信外设接口与总线接口的设计。软件系统设计从开发环境、软件架构、系统初始化、任务设计、通信设计、电梯控制运行等方面来详细论述。

　　5.4 任务设计

本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/248893.htm

　　由图5可知，用户任务包括通信数据处理任务和电梯控制任务。任务按优先级顺序运行，高优先级任务能够抢占低优先级任务。

　　通信数据处理任务的特点是代码量小，实时性要求高。通信数据处理任务的优先级设置高于电梯控制任务，由中断控制程序调用MQX任务调度API函数实现对其运行控制。

　　电梯控制任务为电梯控制应用程序的主要构成部分，特点是代码量大、占用大量的内存和CPU资源。为了使各部分程序能按要求实时运行，把电梯控制任务划分为不同周期运行的任务(详见5.6 电梯运行控制设计)。实时性要求较高的电梯运行控制处理，则运行周期短，如设定20ms的运行周期。而实时性要求较低的电梯运行状态信息处理，则运行周期长，如设定200ms的运行周期。周期任务的运行调度由定时控制程序调用MQX任务调度API函数来实现。为了保证周期任务运行的实时性，定时控制程序监控周期任务的运行时间，当其运行时间超过预先设定的超时时间，则说明CPU的负荷率过高，定时控制程序报出故障信息。

　　5.5 召唤通信设计

　　召唤通信包括轿厢召唤通信和层站召唤通信，分别使用独立的CAN端口通信来实现，如图7所示。轿厢召唤通信网络包括主门操纵箱、主门残疾人操纵箱、副门操纵箱和副门残疾人操纵箱等节点。层站召唤通信网络包括32层站召唤节点。

　　通信采用主从式通信方式，主控系统为主机，轿厢召唤和层站召唤为从机。主机轮询每个通信通道的所有从机。通信数据包分为共通数据和终端数据。共通数据为广播数据，网络每个通信终端都接收、处理此数据包。共通数据的内容主要是电梯运行方向、所在层楼数显数据，用于操纵箱和召唤箱显示电梯运行信息。通信终端只接收共通数据，而无需做出响应。在每个通信周期，主控系统发送完共通数据后，开始发送终端数据轮询每个终端。终端数据包括ID号信息。各终端侦听通信网络的数据，当ID号信息与本终端一致，则接收、处理并做出响应。轿厢通信网络通信时序图如图8所示，层站通信网络通信时序图如图9所示。

　　5.6 电梯运行控制设计

　　电梯运行控制任务包括信号输入/输出处理、电梯运行模式处理、召唤处理、门开关处理、电梯运行控制处理、电梯运行状态信息处理和故障处理等。信号输入/输出处理负责处理电气系统的各种操作、检测开关信号输入、召唤信号输入，以及各种电气装置的驱动输出信号。电梯运行模式是根据操作开关输入来决定电梯的运行模式，如高速正常运行模式、低速维保运行模式、消防员运行模式等。不同模式下，电梯的运行速度、开关门方式、召唤处理都不一样。召唤处理负责处理经过通信网络、信号输入处理进来的轿厢和层楼召唤信号。召唤处理根据用户服务层需求、IC卡等自动召唤需求、群控多台电梯群组对层站召唤的分配响应来处理电梯召唤。门开关处理负责根据电梯的运行状态、开关门操作信号以及门安全触板、光幕等检测信号来决定电梯开关门，并通过输入/输出处理模块把开关门指令发送给门控系统。电梯运行控制处理则是根据召唤信号，控制电梯的起动、加速、运行、减速、停车等一系列运行动作。电梯运行状态信息处理负责处理电梯层楼显示、运行状态显示、乘梯语音提示、报站钟、报站灯等内容，处理后的信息由信息输入/输出处理模块输出给各终端。故障处理负责监视电梯各部件的动作情况，如有异常，根据故障的等级控制电梯的下一步运行动作，如立即停车、或者到达最近楼层后开门，然后停止服务;故障处理同时记录故障发生的时间、电梯的运行状态信息、各输入输出口状态，方便维保人员快速处理故障，恢复电梯运行。

　　6 结束语

　　随着社会进步、信息技术的快速发展，需要电梯主控系统向智能化、网络化方向发展。电梯需要具有智能调整、智能预诊断功能，能够根据用户的需求、季节的变化来自动调整自身参数，提供更个性化的服务。主控系统在故障未发生前，诊断出电梯某些部件已经问题，及时通知维保人员维修或者更换，避免电梯发生故障而困人或者停止服务。电梯需要实现网络化，成为物联网的组成部分。电梯监督、制造厂商、保养单位可以通过电脑和手机等终端监控、查询电梯的运行情况，减少不必要的现场检查，提高运维效率。本文所述电梯主控制系统，可以通过加装传感器、检测开关来实现智能调整和智能预诊断功能，可以通过预留的RS485接口与无线通信模块连接，实现电梯网络化。

　　参考文献：
　　[1]飞思卡尔半导体公司.Freescale MQX Real-Time Operating System User’s Guide[EB/OL].4th ed.2011.12
　　[2]飞思卡尔半导体公司.Freescale MQX I/O Drivers Users Guide[EB/OL].10th ed.2011.12
　　[3]飞思卡尔半导体公司.Freescale MQX RTOS Reference Manual[EB/OL].7th ed.2011.12
　　[4]飞思卡尔半导体公司.K10 Sub-Family Data Sheet[EB/OL].4th ed.2011.3
　　[5]飞思卡尔半导体公司.K10 Sub-Family Reference Manual[EB/OL].5th ed.2011.5
　　[6]毛宗源,彭汝华,尤裕祥,等.微机控制电梯[M].北京:国防工业出版社,1996
　　[7]叶安丽.电梯控制技术[M].北京:机械工业出版社, 2007.7