基于ARM微處理器的電梯智能監(jiān)控系統(tǒng)的設計

1、基于ARM微處理器的電梯智能監(jiān)控系統(tǒng)的設計電工電氣 (2009 No.1基于ARM微處理器的電梯智能監(jiān)控系統(tǒng)的設計張利娜，黃娟麗，李少綱(福州大學，福建 福州 350108摘 要：基于嵌入式ARM 微處理器技術、CAN總線技術和組態(tài)軟件MCGS，設計了一種適用于不同控制系統(tǒng)的電梯智能監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠進行數(shù)據采集，實時地記錄電梯的各種運行參數(shù)和監(jiān)控電梯的運行狀態(tài)，并具有故障報警、故障診斷和遠程監(jiān)控等功能，可實現(xiàn)電梯的集中化和智能化管理。關鍵詞：智能監(jiān)控；ARM微處理器；CAN總線；電梯；組態(tài)軟件MCGS中圖分類號：TM73；TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3175(20090

2、1-0025-03Design of Intelligent Elevator Monitoring System Based on Advanced RISC MachineZHANG Li-na, HUANG Juan-li, LI Shao-gang（Fuzhou University, Fuzhou 350108, China）Abstract: This paper presented an intelligent monitoring system of elevator applied to different control systems, which is based on

3、 ad-vanced RISC machine (ARM technology, CAN bus and the con guration software MCGS. This system could carry on data acquisition, real-time recording of various operating parameters and monitoring the operational status of elevators. It has functions such as malfunc-tion alert, fault diagnosis and r

4、emote monitoring to realize elevators centralized and intellectualized management. Key words: intelligent monitoring; advanced RISC machine; CAN bus; elevator; con guration software MCGS0 引言傳統(tǒng)的電梯監(jiān)控系統(tǒng)主要采用電話線撥號聯(lián)網實現(xiàn)遠程監(jiān)視，它只適用于特定型號的電梯，系統(tǒng)通用性差。本文介紹了一種基于ARM微處理器和組態(tài)軟件的電梯智能監(jiān)控系統(tǒng)，下位機采用ARM的嵌入式微處理器作為電梯的控制系統(tǒng)或信號采集器(

5、可編程控制器PLC、繼電器等其他類型電梯，監(jiān)控微機(上位機采用組態(tài)軟件MCGS對多臺電梯進行監(jiān)控，上位機和下位機之間采用安全、實時、簡單易操作和價格低廉的CAN總線進行通信。系統(tǒng)不僅可以實時地記錄電梯的各種運行參數(shù)，還可進行部分故障診斷，并為進一步實現(xiàn)多臺電梯群控、遠程監(jiān)控、樓宇自動化提供便利接口。組態(tài)軟件的監(jiān)控界面和CAN總線接口，它一方面實時監(jiān)控電梯的運行狀態(tài)，通過CAN總線接收下位機傳輸?shù)臄?shù)據，處理數(shù)據，并向下位機傳輸命令信息；另一方面通過網絡版的MCGS與局域網內的其他監(jiān)控微機進行連接，并且可以通過因特網進行電梯的遠程監(jiān)控。下位機系統(tǒng)包括基于ARM微處理器的嵌入式控制器S3C4510B

6、和CAN總線接口，它負責采集數(shù)據并通過CAN總線向上位機傳輸數(shù)據。其他節(jié)點PC MCGS其他PCMCGS 本地監(jiān)控CAN 總線CAN 接口基于ARM 微處理器S 3C 4510B 串行數(shù)據接口可編程控制器并行數(shù)據接口繼電器或微機PC MCGS遠程監(jiān)控中心因特網1 電梯智能監(jiān)控系統(tǒng)的總體設計系統(tǒng)主要由上位機和下位機兩部分組成，電梯監(jiān)控系統(tǒng)的總體框圖見圖1。上位機系統(tǒng)包括MCGS圖1 電梯智能監(jiān)控系統(tǒng)的總體結構圖作者簡介：張利娜(1984- ，女，河北邢臺人，碩士研究生，研究方向為電工理論及應用技術。25 電工電氣 (2009 No.1基于ARM微處理器的電梯智能監(jiān)控系統(tǒng)的設計所以本文分為三部分：

7、基于ARM微處理器的硬件平臺，基于組態(tài)軟件MCGS的監(jiān)控界面，MCGS與CAN總線通信模塊。AD7分別與主控制器S3C4510B的XDATA8XDATA15相連, WR、RD、ALE和CS分別與S3C4510B的對應引腳相連。采集端2 基于ARM微處理器的硬件平臺本文采用Samsung公司制造的32位精簡指令集計算機(RISC嵌入式ARM處理器S3C4510B作為電梯主控制器，它內含ARM7TDMI核，具有低功耗、高性能的RISC指令內核，有I2C、UART串口等通信接口，支持8位/16位/32位的外部總線寬度，實施高性價比，基于JTAG接口的調試方案，開發(fā)方式與51系列相似。硬件系統(tǒng)還包括電

8、源模塊、時鐘模塊、復位模塊、數(shù)據儲存器模塊、JTAG調試端口、CAN總線接口模塊、鍵盤輸入模塊、液晶顯示模塊等?；贏RM微處理器的電梯控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能有1：(1采集各種實時數(shù)據，如：電梯所在樓層信號、呼梯信號、運行方向、是否滿載、開關門信號以及安全信號等運行信息；(2實時更新運行狀態(tài)數(shù)據緩沖區(qū)，以供上位機查詢；(3發(fā)生某些故障時，發(fā)送故障信號，并可按上位機的命令執(zhí)行故障處理子程序。為了滿足不同情況下的控制要求，設計了兩種數(shù)據接口：并行采集單元和串行采集單元。并行采集單元負責完成對繼電器控制系統(tǒng)、微機控制系統(tǒng)的電梯外部電路中開關信號的采集。通過光電耦合器，把繼電器控制系統(tǒng)、微機控制系統(tǒng)電梯外

9、部信號送入主控制器的數(shù)據采集端，實現(xiàn)并行數(shù)據的采集。串行采集單元負責完成對PLC控制系統(tǒng)的電梯信息的采集。串行采集單元通過RS-485通信來實現(xiàn)，原理圖見圖2。主控制器的RXD、TXD分別接入MAX485接收端的DI、RO，MAX485采集端接PLC控制型電梯信號串行傳輸模塊。采集數(shù)據時，PLC控制型電梯把數(shù)據送入MAX485采集端，MAX485接收端把接收到數(shù)據送入控制器中，實現(xiàn)數(shù)據的串行采集。ARM微處理器和CAN總線接口電路采用PHILIPS公司的CAN總線控制器SJA1000和總線驅動接口PCA82C250，其通信接口的電路原理圖見圖3。SJA1000是獨立的CAN控制器，總線驅動接口

10、PCA82C250提供了CAN控制器與物理總線之間的接口。SJA1000的AD0接收端圖2 串行數(shù)據采集電路的原理圖圖3 下位機與CAN接口電路的原理圖當接收一個數(shù)據時，數(shù)據通過PCA82C250的RXD引腳，將信號送至SJA1000，SJA1000產生一個接收中斷，并將接收中斷傳遞給主控制器S3C4510B，S3C4510B 對中斷信息進行分析和響應；當發(fā)送一個數(shù)據時，S3C4510B判別出信號的有效性后，將信號送至SJA1000發(fā)送緩沖區(qū)，啟動SJA1000發(fā)送信息，通過PCA82C250的TXD引腳，將信號從CANH和CANL引腳送至總線。3 基于組態(tài)軟件MCGS的監(jiān)控界面MCGS通用監(jiān)

11、控系統(tǒng)是一套用于快速構造和生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，能夠在Windows平臺上運行。通過對現(xiàn)場數(shù)據的采集處理，以動畫顯示、報警處理、流程控制、實時曲線、歷史曲線和報表輸出等多種方式，向用戶提供解決實際工程問題的方案。因充分利用了Windows圖形功能完備、界面一致性好的優(yōu)點，具有易學易用的特基于ARM微處理器的電梯智能監(jiān)控系統(tǒng)的設計電工電氣 (2009 No.1點。比以往使用專用機開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具通用性，在自動化領域有著更廣泛的應用，所以采用MCGS軟件來設計系統(tǒng)的監(jiān)控界面。MCGS軟件包括組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境兩個部分，各部分的具體功能見圖4。 圖5 MCGS軟件與CAN總線接口結構框

12、圖在ZOPC_Server中有兩種數(shù)據項的存儲模式，分別為數(shù)值存儲模式和字符串存儲模式。本設計采用字符串存儲模式，在此模式下，對于每個監(jiān)控單元的每路CAN，都有兩個數(shù)據項，它們的名稱分別為In_CANData和Out_CANData。對于數(shù)據項 In_CANData服務器把從CAN網絡接收到的數(shù)據存放到此數(shù)據項中，客戶端只能讀取它的數(shù)據；而對于數(shù)據項Out_CANData，客戶端把要發(fā)送的數(shù)據寫入到此數(shù)據項中，服務器再把此數(shù)據項中的數(shù)據提取出來發(fā)送到CAN網絡，客戶端不能讀取此數(shù)據項的數(shù)據。圖4 MCGS組態(tài)軟件的整體框圖 監(jiān)控軟件實現(xiàn)的功能主要有：(1利用MCGS和CAN網絡進行數(shù)據的傳輸，

13、同時使上位機實時地、可靠地采集電梯的各類運行參數(shù)。(2利用MCGS提供的圖形工具，建立監(jiān)控的各級畫面，利用數(shù)據鏈接把畫面上的對象與相應的運行參數(shù)聯(lián)系起來，對不同性質的對象采用不同的動畫連接命令，直觀形象地顯示電梯的運行狀態(tài)。(3利用MCGS的報警設置功能，在電梯發(fā)生故障時進行故障報警，并進行故障診斷。(4利用MCGS提供的歷史記錄功能，實時記錄發(fā)生故障，建立故障檔案，并提供歷史查詢功能。(5在電梯發(fā)生某些故障時，電梯的管理人員可以通過上位機來控制電梯的故障運行，以及提供維修指導。系統(tǒng)中電梯的監(jiān)控界面包括有主監(jiān)控界面、電梯信息界面、故障界面和歷史數(shù)據查詢界面等2。5 結語本電梯監(jiān)控系統(tǒng)采用組態(tài)軟

14、件，以高性能的ARM微處理器為核心，以可靠的CAN總線為紐帶，開發(fā)了一個基于組態(tài)軟件MCGS的通用電梯監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)不僅可以實時地反映出電梯的運行狀況、運行動態(tài)曲線及其運行舒適感等動態(tài)信息，并具有故障報警、故障診斷和遠程監(jiān)控等功能，可實現(xiàn)電梯的集中化和智能化管理，這樣可預先分析出電梯潛在的隱患，工程人員可以作預防性維修與保養(yǎng)，確保電梯安全可靠運行。參考文獻1 朱蓉.電梯遠程監(jiān)控與故障診斷專家系統(tǒng)D.天津：天津大學，2003.2 胡志華，許亞蘭.基于組態(tài)軟件的多臺電梯運行監(jiān)控系統(tǒng)J.電工技術，2005(7：30-33.3 孫琮琮，王金全，呂磊.基于ARM和CAN總線的PEMFC氫能電站監(jiān)控系統(tǒng)設計J.計算機測量與控制，2007，15(5：602-604.