金来伍 郭贝

摘 要：随着经济发展及城市化的建设，高层建筑电梯的使用越来越频繁，已成为人民日常必须的垂直运输交通工具，便利了人们的生活。但电梯因使用频繁不可避免的出现磨损、老化，降低了其运行性和安全性。及时对旧电梯进行现代化技术的改造势在必行，以提高其使用性能及安全系数。本文就分析了旧电梯改造中应用串行通讯控制系统的优势，简述了其工作原理及具有应用实现，旨为旧电梯的系统改造提供些许参考。见下文。

关键词：旧电梯改造串行通讯控制系统可行性

随着城市高层建筑的增加，电梯的日常使用量频繁，易使电梯出现严重的磨损，如主机齿轮磨损、中央控制系统老化、控制程序不稳等[1]。且随着新技术的日新月异，部分旧电梯的控制系统濒临淘汰，配件停产，维修服务出现障碍，使电梯的安全性无法保证。所以，对旧电梯的控制系统改造非常重要。随着计算机与网络技术的结合发展，电梯控制技术的潮流趋向于网络化及智能化，对旧电梯的改造注重在通信网络技术的应用，主要对改变旧电梯的呼梯信号、电缆量、电梯控制柜变化上[2]。应用串行通讯控制系统，可通过其故障自诊功能，提高电梯控制柜随层站变化稳定性，降低电梯的故障发生率，使电梯的安全稳定性得以提升。

1 旧电梯改造中应用串行通讯控制系统的优势

串行通讯是新型的集中控制分散电梯的系统，近年来对其推广应用较广泛。具体是指数据流通过串行方式经一条信息道传输，信号源点均连到接收端，实现一根数据通讯线路的共用[3]。传统的电梯控制系统中，其运算均集中在中央控制器，使其运算量大，影响系统的实时响应速度，难以提高电梯的工作性能及效率。且电梯井内布线繁杂，信号线多，纵横交错，安装维护不便。导致这些缺陷的原因是各信号的信号点均需对应中央控制器，使信号线量多，浪费成本，增加维护难度，降低运行可靠性。近年来随着串行通讯控制系统的应用，对电梯实现了分步式控制，将其控制分为若干模块，各控制器分别控制功能，而各控制器经总线技术进行信息交换、传递，实现控制器件插接化。相较于传统的旧电梯的集中统一控制系统，克服了其并行传输缺点，大大减少了信号线数量，随行电缆重量减少，使电梯曳引条件更易满足，运行安全性更高。且串行通讯系统的各分控制器可完成呼梯、内选、显示等各项工作，减轻了主控制器的运行负担，提高其运行效率。其次，串行通讯还减少了可编程逻辑控制器PLC的输入及输出点数。使控制柜内的点数不会因层站增加出现大的改变，也减少了电梯井道内的电缆，能确保控制柜的标准化设计，实现产品技术附加值。

2串行通讯控制系统的工作原理

目前市场上常见的串行通讯系统是RS-485通信方式，它是物理接口，经主站从站查询通讯方式，通讯速度快，通讯波率在短距离可达10Mb-ps[4]。单台多层电梯应用该串行通讯控制系统时，其主控制器、轿厢、厅门、负荷控制器均是经过RS-485串行总线连接，其建立的总线结构可实现信息的实现处理。使主控机与厅门、轿厢控制器实时进行信息的交换，也可实时收集负荷传感器的数据。该系统中的主站主控制器负责电梯的整体通讯网络，对作为从站的厅门、轿厢、负荷控制器工作进行整体管理及调度。从站根据主站的命令执行操作，同时做好响应及反馈。主站可对任意从站进行选择性的信息交换，建立信息互通。被选择的从站能接收到主站信息，也能对主站发送信息，实现彼此的信息传递互通。厅门、轿厢、负荷控制器各自均有RS-485串行总线接口的模块，该接口有RS-485接发器、控制逻辑、串行通讯控制器，经此接口模块可串行挂接总线，以创建串行的通信接口。串行通讯控制系统中的主控制器是Motorola Coldfire MCF5206型微处理器，有两个串行通信控制器，为厅门通信接口和轿厢、负荷通信接口，能直接与RS-485通信总线进行数据接收发送，同时能建立独立数据通道。MCF5206是可编程的，能支持多通讯协议，不仅可同步RS-485协议，还可支持异步通讯协议。串行通信控制器在同步通讯协议时，各接口模块均有自己的地址号，主站总线有信息时，与帧地址有同样的站号模块才能接收该信息。而总线有信息接收时，串行通信控制器会先读取帧地址号，若站号相同才会接收。

3串行通讯控制系统的应用实现

为了实现通信，要将TTL信号和RS-485信号相互转换。一般在通信硬件设计中经MAX485来实现。MAX485经+5V单电源供电以支持RS-485总线，其内置有接收、发送器，经半双工通信，把接收的RS-485电平信号转换为TTL电平信号，并将发送的TTL电平信号转换为RS-485电平信号。MAX485芯片有使能端，在各控制器串行接口挂接MAX485芯片及协议转换，即可实现串行通信控制。因该串行通信方式是半双工，信号发送、接收无法同时进行，使其具有使能端。串行通信过程经主机扫描从机进行，按需要设定定时器值，当其定时中断时，主机响应进行中断处理程序。主机先对轿厢控制器进行扫描，向其发送运行状态信号（所在楼层、运行方向），轿厢控制器无需应答。主机向轿厢发送数据采集信号时，轿厢再作出应答，将数据传回主机。然后主机再扫描厅门，对串行通信单元厅门控制器发送运行状态，使其刷新显示，厅门此时不需应答，待收到主机数据采集信号后，识别帧地址号，若相同则将信息传至主机作出响应。

其次，要做好软件设计。一般轿厢的按钮信号与厅门是有顺序的。若前一个轿厢、厅门控制器未完成扫描，程序即无法运行下一个扫描程序，会延长下一个的等待时间。基于此，对每个控制器进行时间分配设置，以有限的时间等待法避免该问题。把每个控制器的时间设置为4ms。若某个控制器扫描等待应答时间超过设置的时间时，主控器串联通信程序即会对该按钮信号采集进行放弃，直接进入下一个控制器，以提高电梯的运行效率。

4 总结

通过综述可知，对旧电梯改造中应用串行通讯控制系统具有一定可行性。可减少电梯的井道内电缆线，减少成本及安装维修难度。且轿厢、门厅、负荷控制器经微处理器实现了分布式控制，经RS-485串行接口连接到整个控制系统，并通过MAX485信号互转传输及相应的软件设计，使电梯的運行更加智能、高效化。

参考文献：

[1]陈堂敏，孙凤涓.FPGA串行通信电梯的研究[J].湖南工业职业技术学院学报，2020，20（01）：5-8.

[2]钟良骥.异步串行通讯接口故障自适应检测仿真[J].计算机仿真，2019，36（07）：153-156+218.

[3]梁和清，吕阳，王昊诚，王瑞，邱正波.PLC与变频器RS-485串行通讯控制[J].锻压装备与制造技术，2018，53（05）：39-42.

[4]张立新，张硕生.基于组态王通讯协议的串行通讯系统的设计[J].北京石油化工学院学报，2018，26（01）：35-38.