绝对值传感器与电梯控制柜的接口

2011-06-14 18:53:08来源: 互联网

    目前所用的各种绝对值传感器,其测量值都是通过一个与电梯控制系统连接的数据接口来输出,然后,控制系统计算目前的位置并向驱动系统发出恰当的指令。测量系统本身就是位置传感系统开发者所面临的技术挑战之一,至少可以说提供位置数据传输给控制系统的高性能接口很重要。这是一个挑战,因为人们所用的电梯控制概念各式各样,而且各自采用不同的数据标准和接口。不幸的是,与行业的其它分支相比,电梯技术中的数据协议依然停留在不成熟阶段,专利产品占居主导地位,市场上的数据接口品种数量繁多,鱼龙混杂。

 

多功能产品:
  
施迈赛集团已经开发并推出了一种定位系统USP系统(图1),其设计理念完全不同于常用的绝对值传感器。位置参数值无需任何物理接触就可以登记了,利用的是压在一种专用信号导线上的声音声音脉冲的传播时间。即使在最恶劣的条件下,无磨损测量系统可靠性极高。优点之一就是可以节省安装传感器的费用。安装人员只需在井道里安装专门用信号导线和计算装置,在轿厢上安装发射装置(将脉冲传递到信号导线上),并根据所用控制系统类型用简单的示教方法对各层粘进行编程。这就大大简化了定位系统的安装工作。
  
可用于原装电梯,也可用于电梯改造
  
USP既可用于新电梯设备,也可用于改造项目,因为安装该系统无需进行结构调整。但是,根据电子产品开发商的观点,这样的使用范围会带来更多的挑战,因为还必须设计接口以便与老式控制系统(包括机电式控制系统)匹配。
  
为了能够覆盖这些应用领域,使控制工程师能够全程体验非接触式位置登记系统的优越性,USP提供了三种不同形式的数据接口:

SSI,
UART
CANopen.

通过SSI接口进行的同步数据传输
  
SSI接口用于同步数据传输。控制装置在一条线上采用了一个时钟信号,带有一个固定数量的时钟脉冲。绝对值传感器通过返回一个数据位来响应每个时钟脉冲(图2)。从硬件层面上看,SSI接口用一个RS422接口来实现,有两个数据通道和一个数据信号,每个通道各有一个时钟信号,两个通道的运行方向相反。所以,B通道传输的信号与A通道方向相反(图3),这样就可以确保数据传输的高可靠性。

 

SSI:信号传输中有许多变量选择
  
数据线输出数据信号有很多种可能性。第一,先要传输最高位(MSB模式)或者最低位(LSB)。数据传输可以是24或25位格式,数据形式可以采用二进制编码或者格雷码。此外,有单一和双重读取过程,所有数据信息可以一次传输,也可以做成两个数据包,一个紧接着另一个传输。所以,USP所用SSI接口是一个系列,许多厂家制造的控制系统都可以与之连接。

UART:两个协议供选择
  
异步双向接口是一个标准的UART,如个人计算机里的串行端口。这里的硬件问题还是用RS422接口来解决。在数据通讯过程中,控制系统利用查询命令来调出绝对值传感器上的测量值。传感器的应答方式就是连续传输目前的测量值。

和其它的串行接口一样,这里也有许多可调节项。USP接口的出厂设置就是:1个起始位,9个数据位(第9位通常为“0”), 无奇偶校验,1个停止位,传输速率为38.4k波特。下面的协议也可以选用:1个起始位(图4),8个数据位(第9位通常为“0”), 无奇偶校验,1个停止位,传输速率为19.2 k波特和38.4k波特。

 

新产品:USP最新硬件协议(CANopen)接口
  
CAN(控制器区域网)串行数据总线系统是二十世纪八十年代为汽车进行数据传输而开发的。CAN参数中对于物理层和数据安全层都有说明。硬件协议(CANopen)电梯的概念是以CAN硬件层为基础的,经修改专门适用于电梯工程要求。CANopen的应用层可以用CIA(自动化技术用CAN)和DSP417出版的DS301规定来说明(图5)。

 

图5 CAN基本结构图解。最新CANopen接口现已用于USP系统
  
ISO 11 898(CAN 高速)标准对于总线布线做了说明。这里推荐使用特性阻抗为108-132欧姆的双绞线,线的最大长度取决于数据传输速率。CAN电缆两端必须配有120欧姆的终端电阻。
  
CAN有别于其它总线系统,因为它强调的不是各个模件,而是要识别消息。这些消息都分配有一个优先级值,这样就可以迅速传输时序要求严格的数据。这里设计有多主控概念以便各总线模块能够独立发送数据,但也必须是在需要的前提下按要求发送数据。施买赛公司自2005年11月以来提供的USP系统都配有最先进的CANopen接口。

并行接口与选层模拟器:机会实际无限
  
只要老电梯需要改造,并行接口就可以作为备用模块派上用场。有了接口上的可编程开关输出,就可以与各种继电器电梯控制系统连接,所以,对于电梯和控制工程师来说,选择使用USP的范围就很广。基于这一点,电梯改造工程一开始就可以抛开固有的机电控制系统,因为选层模拟器模块可以提供需要控制的信号,可以认为具有Hartmann选层器的各种功能。
  
测试与记录接口
  
施买赛公司还在进一步开发更新型的新定位与控制系统项目:现场进行完诊断工作后,记录控制系统与位置传感器之间的通讯数据流就非常重要。由于数据传输速率很高,短时间内就会积累大量的数据。此外,可以使用的数据计量系统实时读取、处理和存储这样的数据流也很成问题。
  
这就是施买赛公司在最近几个月开发可以记录类似数据的诊断计算机(图7)的原因,这种计算机可以根据用户的需求来配备。有了这样的测试计算机,就可以为USP接口(SSI, UART, CAN)编写地址并进行查询。计量装置可以直接确定传感器的地址,充当主单元,并以均匀的时间间隔来查询位置值。但是,也可以记录控制系统与绝对值传感器之间现行通讯数据。而且,两种不同的传感器系统可以同时查询,例如有一个传感器用作测量参照,即使两个传感器在不同的接口上工作或者扫描速度不同。

 

数据可以存储,然后进行评价。测量到的值可以用图示的方法表示,这样就可以区别分析其中的不同事件。对于外部事件(如在故障状态下产生电气输出)的触发响应也可以用这种方法来记录,这样,发生故障时判断就简化了。
关于未来的运作
  
显而易见,潜在的接口及其调节方法各式各样。要实现每一种可能的接口参数就要花费很大的人力和物力进行开发,而且花费多少不是个定数,这却是施买赛电梯技术部乐于接受的挑战。好多接口都已经根据用户的具体需求开发出来了。除此之外,我们也希望电梯行业能够在将来达成一致,采用通用的标准化接口。也许CANopen Lift就代表着未来这样一个机遇。

关键字:电梯  接口

编辑:eeleader 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2011/0614/article_6773.html
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