目前所用的各種絕對值傳感器,其測量值都是通過一個與電梯控制系統連接的數據接口來輸出,然后,控制系統計算目前的位置并向驅動系統發(fā)出恰當的指令。測量系統本身就是位置傳感系統開發(fā)者所面臨的技術挑戰(zhàn)之一,至少可以說提供位置數據傳輸給控制系統的高性能接口很重要。這是一個挑戰(zhàn),因為人們所用的電梯控制概念各式各樣,而且各自采用不同的數據標準和接口。不幸的是,與行業(yè)的其它分支相比,電梯技術中的數據協議依然停留在不成熟階段,專利產品占居主導地位,市場上的數據接口品種數量繁多,魚龍混雜。
多功能產品:
施邁賽集團已經開發(fā)并推出了一種定位系統USP系統(圖1),其設計理念完全不同于常用的絕對值傳感器。位置參數值無需任何物理接觸就可以登記了,利用的是壓在一種專用信號導線上的聲音聲音脈沖的傳播時間。即使在最惡劣的條件下,無磨損測量系統可靠性極高。優(yōu)點之一就是可以節(jié)省安裝傳感器的費用。安裝人員只需在井道里安裝專門用信號導線和計算裝置,在轎廂上安裝發(fā)射裝置(將脈沖傳遞到信號導線上),并根據所用控制系統類型用簡單的示教方法對各層粘進行編程。這就大大簡化了定位系統的安裝工作。
可用于原裝電梯,也可用于電梯改造
USP既可用于新電梯設備,也可用于改造項目,因為安裝該系統無需進行結構調整。但是,根據電子產品開發(fā)商的觀點,這樣的使用范圍會帶來更多的挑戰(zhàn),因為還必須設計接口以便與老式控制系統(包括機電式控制系統)匹配。
為了能夠覆蓋這些應用領域,使控制工程師能夠全程體驗非接觸式位置登記系統的優(yōu)越性,USP提供了三種不同形式的數據接口:
SSI,
UART
CANopen.
通過SSI接口進行的同步數據傳輸
SSI接口用于同步數據傳輸。控制裝置在一條線上采用了一個時鐘信號,帶有一個固定數量的時鐘脈沖。絕對值傳感器通過返回一個數據位來響應每個時鐘脈沖(圖2)。從硬件層面上看,SSI接口用一個RS422接口來實現,有兩個數據通道和一個數據信號,每個通道各有一個時鐘信號,兩個通道的運行方向相反。所以,B通道傳輸的信號與A通道方向相反(圖3),這樣就可以確保數據傳輸的高可靠性。
SSI:信號傳輸中有許多變量選擇
數據線輸出數據信號有很多種可能性。第一,先要傳輸最高位(MSB模式)或者最低位(LSB)。數據傳輸可以是24或25位格式,數據形式可以采用二進制編碼或者格雷碼。此外,有單一和雙重讀取過程,所有數據信息可以一次傳輸,也可以做成兩個數據包,一個緊接著另一個傳輸。所以,USP所用SSI接口是一個系列,許多廠家制造的控制系統都可以與之連接。
UART:兩個協議供選擇
異步雙向接口是一個標準的UART,如個人計算機里的串行端口。這里的硬件問題還是用RS422接口來解決。在數據通訊過程中,控制系統利用查詢命令來調出絕對值傳感器上的測量值。傳感器的應答方式就是連續(xù)傳輸目前的測量值。[!--empirenews.page--]
和其它的串行接口一樣,這里也有許多可調節(jié)項。USP接口的出廠設置就是:1個起始位,9個數據位(第9位通常為“0”), 無奇偶校驗,1個停止位,傳輸速率為38.4k波特。下面的協議也可以選用:1個起始位(圖4),8個數據位(第9位通常為“0”), 無奇偶校驗,1個停止位,傳輸速率為19.2 k波特和38.4k波特。
新產品:USP最新硬件協議(CANopen)接口
CAN(控制器區(qū)域網)串行數據總線系統是二十世紀八十年代為汽車進行數據傳輸而開發(fā)的。CAN參數中對于物理層和數據安全層都有說明。硬件協議(CANopen)電梯的概念是以CAN硬件層為基礎的,經修改專門適用于電梯工程要求。CANopen的應用層可以用CIA(自動化技術用CAN)和DSP417出版的DS301規(guī)定來說明(圖5)。
圖5 CAN基本結構圖解。最新CANopen接口現已用于USP系統
ISO 11 898(CAN 高速)標準對于總線布線做了說明。這里推薦使用特性阻抗為108-132歐姆的雙絞線,線的最大長度取決于數據傳輸速率。CAN電纜兩端必須配有120歐姆的終端電阻。
CAN有別于其它總線系統,因為它強調的不是各個模件,而是要識別消息。這些消息都分配有一個優(yōu)先級值,這樣就可以迅速傳輸時序要求嚴格的數據。這里設計有多主控概念以便各總線模塊能夠獨立發(fā)送數據,但也必須是在需要的前提下按要求發(fā)送數據。施買賽公司自2005年11月以來提供的USP系統都配有最先進的CANopen接口。
并行接口與選層模擬器:機會實際無限
只要老電梯需要改造,并行接口就可以作為備用模塊派上用場。有了接口上的可編程開關輸出,就可以與各種繼電器電梯控制系統連接,所以,對于電梯和控制工程師來說,選擇使用USP的范圍就很廣?;谶@一點,電梯改造工程一開始就可以拋開固有的機電控制系統,因為選層模擬器模塊可以提供需要控制的信號,可以認為具有Hartmann選層器的各種功能。
測試與記錄接口
施買賽公司還在進一步開發(fā)更新型的新定位與控制系統項目:現場進行完診斷工作后,記錄控制系統與位置傳感器之間的通訊數據流就非常重要。由于數據傳輸速率很高,短時間內就會積累大量的數據。此外,可以使用的數據計量系統實時讀取、處理和存儲這樣的數據流也很成問題。
這就是施買賽公司在最近幾個月開發(fā)可以記錄類似數據的診斷計算機(圖7)的原因,這種計算機可以根據用戶的需求來配備。有了這樣的測試計算機,就可以為USP接口(SSI, UART, CAN)編寫地址并進行查詢。計量裝置可以直接確定傳感器的地址,充當主單元,并以均勻的時間間隔來查詢位置值。但是,也可以記錄控制系統與絕對值傳感器之間現行通訊數據。而且,兩種不同的傳感器系統可以同時查詢,例如有一個傳感器用作測量參照,即使兩個傳感器在不同的接口上工作或者掃描速度不同。
數據可以存儲,然后進行評價。測量到的值可以用圖示的方法表示,這樣就可以區(qū)別分析其中的不同事件。對于外部事件(如在故障狀態(tài)下產生電氣輸出)的觸發(fā)響應也可以用這種方法來記錄,這樣,發(fā)生故障時判斷就簡化了。
關于未來的運作
顯而易見,潛在的接口及其調節(jié)方法各式各樣。要實現每一種可能的接口參數就要花費很大的人力和物力進行開發(fā),而且花費多少不是個定數,這卻是施買賽電梯技術部樂于接受的挑戰(zhàn)。好多接口都已經根據用戶的具體需求開發(fā)出來了。除此之外,我們也希望電梯行業(yè)能夠在將來達成一致,采用通用的標準化接口。也許CANopen Lift就代表著未來這樣一個機遇。