专利名称：一种电梯厅外召唤板与主控制板间同步通讯装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电梯运行微控制机构，特别是一种电梯厅外召唤板与主控制板之间的同步通讯装置。
背景技术：
目前，在电梯控制系统中，大多还在延用冗余、低效的通讯协议和电路，以一对一的方式传送控制信号，凡是使用这种传送方式的电梯控制系统普遍存在线路复杂、故障率高、对干扰敏感、可靠性比较差、运行成本高、维护困难等缺点。主流控制系统通常采用CAN总线和RS485总线。CAN总线的缺点是通讯速率受到线长的影响，且总线电缆的阻抗和节点也会影响到通讯的质量；RS485总线存在最多只能设置32个接收端的缺陷；此外，这些总线还存在电路复杂，需要设置专用芯片，占用过多系统资源的弊端。通常为了避免这些缺陷，必须采用昂贵的电缆通讯，除带来了诸多不可靠因素外，还增加了产品成本，因而经济性较差。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有电梯控制系统的不足，提供一种能切实解决在电梯多数量厅外召唤板与主控制器之间形成完全同步通讯、并能在保证通讯准确无误的基础上提高速率、在条件恶劣的环境下仍能正常工作、且通讯速率和信号质量均与厅外召唤板的数量无关的线路比较简单、工作可靠性强、故障率低、便于维护保养、且运行成本较低的新颖电梯厅外召唤板与主控制板间同步通讯装置。
本实用新型是这样实现的电梯同步通讯装置主要由厅外召唤板和主控制板组成，电梯厅外召唤板与主控制板间的同步通讯是由通讯协议和硬件平台搭建而成的通讯系统实现的。通讯协议主要是实现主控系统与多个从控系统(即厅外召唤终端)间协调工作的交换信息和控制信号约定通讯采用双工方式，在多个终端对一个主控的情况下，多个终端采用“线或”的方法，同时发送；对于终端来讲，发送是由有权控制位和非有权控制位两种形态组成，每个终端都对应有自己有权控制的位，如果某一个终端触发条件满足，则将改变有权控制位原来的默认电平；发送非有权控制位时发送默认的电平，只有对这个位有控制权的终端才能满足触发条件，才可改变默认的电平；如果某一个终端触发条件不满足，这个终端将保持于这个有权控制位的默认状态；主控将多数终端视为一个终端处理，统一接收，统一发送。硬件平台主要由电梯主控板(或群控板)和厅外召唤板构成，其中包括从MCU的通用异步收发器端到与串行总线连接部分的硬件电路及串行传输线路，其中包括信号隔离装置、电平转换电路、实现“线或”的功能电路以及电源/数据总线。软件平台包括主控系统通讯部分和从控系统通讯部分。
在所有的厅外召唤板上和主控制板上均设置有理有24V电源、12V电源、GND接地线、RXD信号线和TXD信号线，所有的厅外召唤板上的24V电源、12V电源、GND接地线、RXD信号线和TXD信号线，同类型相接，并串接在一起，主控制板的RXD端口与所有厅外召唤板串接的TXD端口相接、主控制板的TXD与所有厅外召唤板串接的RXD端口相接，即主控制板的接收接到厅外召唤板的发送，主控制板的发送接到厅外召唤板的接收，主控制板其他的电源线和地线也同类型相接。这样组成由24V、12V、GND、RXD、TXD五根线构成的串行数据总线。同时，在每个厅外召唤板的RXD/TXD端都设置有上拉电阻，这样，接在串接在一起的RXD/TXD端相当于并接有和厅外召唤板数量一致的电阻，TXD端只要总线上任意一个厅外召唤板上的三级管道通，就会在总线上形成一个强下拉，这时候就会在厅外召唤板TXD端的主控制器RXD端总线上呈低电平状态，达到“线或”的目的。同样，主控制板的发送端TXD的结构和厅外召唤板的TXD端的结构类似，也能将厅外召唤板RXD端的主控制器TXD端拉到低电平，实现“线或”的目的。
此外，由串行数据总线连接在一起的主控制板与厅外召唤板间的通讯波特率都选用4800比特每秒，而且都采用中断的方式，里面除了主控制板的校验帧和同步信号以外其它都是以“位”的形式表示控制量。通讯采用半双工方式，接收和发送交替进行，任意时间只有发送或者接收，在波特率是4800比特每秒的情况下整个通讯周期大概需要70毫秒，即主控制系统最小响应时间为70毫秒。
基于上述构思，本实用新型的电梯厅外召唤板与主控制板间的同步通讯装置，其整个通讯系统的软件和硬件无缝衔接、协同工作，整体性能优异，具有工作稳定可靠、抗干扰能力强，在2000V高压脉冲干扰下仍能正常运行，而且对其他设备没有干扰；电路简单、成本低廉、耗电量小、及维护简单，操作方便，具有明显的技术先进性和实用性和经济性，是一种理想的电梯运行控制装置。
图1是本实用新型装置基本架构示意图；图2是本实用新型装置的通讯系统架构示意图；图3是本实用新型装置的通讯协议架构示意图；图4是本实用新型装置的主控制器信息功能示意图；图5是本实用新型装置的厅外召唤板信息功能示意图；图6是本实用新型装置的接口电路示意图。
图中1.厅外召唤板 2.主控制板 3.数据总线 4.向上”请求键5.“向下”请求键 6.“楼层”序号键 7.“关门”请求键8.“开门”请求键 9.超员报警 10.应急电话具体实施方式
在图1中，本实用新型的电梯同步通讯装置主要由厅外召唤板1、箱内主控制板2和通讯数据总线3组成。在厅外召唤板1上设置有可供使用者选择发送操作信息的“向上”请求键4和“向下”请求键5；在箱内主控制板2上除设置有“楼层”序号键6外还按需设置有“关门”请求键7、“开门”请求键8、及超员报警9和应急电话10。
在图2中，在所有的厅外召唤板1上和主控制板2上均设置有24V电源、12V电源、GND接地线、RXD信号线和TXD信号线，所有的厅外召唤板1上的24V电源、12V电源、GND接地线、RXD信号线和TXD信号线，同类型相接，并串接在一起，主控制板2的RXD端口与所有厅外召唤板1串接的TXD端口相接、主控制板2的TXD端口与所有厅外召唤板1串接的RXD端口相接，即主控制板2的信号接收RXD端口与厅外召唤板1的信号发送TXD端口相连，主控制板2的信号发送TXD端口与厅外召唤板1的信号接收RXD端口相连，主控制板2其他的电源线和地线与厅外召唤板1串接的电源线和接地线也同类型相接。这样，由24V、12V、GND、RXD、TXD五根电缆线构成的串行通讯数据总线3工作于主控制板2和厅外召唤板1之间。
图3给示了本实用新型装置的通讯协议架构示意图，根据协议分工，主控制板2上的主控制器接收/发送来自/到多个厅外召唤板1的数据有公共信息帧、按键响应信息帧、校验信息帧、同步信号四种，以数据包的形式按顺序发送给厅外召唤板1。厅外召唤控制板1发送的信息有公共信息帧、按键信息帧、校验信息帧三种。
在图4中，主控制板2的主控制器发出的公共信息帧指示用于显示楼层，满员灯，停止灯，这一帧最先发出来，所有接在总线3上的厅外召唤板1都依赖这一帧指示楼层、电梯运行方向、状态等，公共信息帧里面留有适当的冗余度，用来支持未来的系统应用，以下是主控制器发送的公共信息帧的形式
公共信息帧1D0始终为1 D4楼层显示D2D1备用 D5楼层显示D3D2楼层显示D0D6楼层显示D4D3楼层显示D1D7楼层显示D5公共信息帧2D0满员灯D4上方向箭头D1消防灯D5下方向箭头D2停止灯D6备用D3检修灯D7备用按键响应信息帧是对厅外召唤板1按键的反馈信号，是对厅外召唤板1的响应，可以是厅外召唤板1按键灯点亮，表示已接受这一请求。按键响应信息帧是按“位”的形式发送给每一个厅外召唤板1的，厅外召唤板1根据自己所在的楼层读取相应的“位”，然后再执行相应的操作。
按键响应信息帧1D0一楼向上按钮灯信号D4三楼向上按钮灯信号D1一楼向下按钮灯信号D5三楼向下按钮灯信号D2二楼向上按钮灯信号D6四楼向上按钮灯信号D3楼向下按钮灯信号 D7楼向下按钮灯信号按键响应信息帧2
D0五楼向上按钮灯信号D4七楼向上按钮灯信号D1五楼向下按钮灯信号D5七楼向下按钮灯信号D2六楼向上按钮灯信号D6八楼向上按钮灯信号D3六楼向下按钮灯信号D7八楼向下按钮灯信号校验信息帧是对所有前面发送的的信息进行简单的软件编码校验，接收方解码后以此校验数据，这个系统采用将公共信息帧和按键响应信息帧按字节为单位累加，然后将累加的“和”取低八位作为校验信息帧，厅外召唤板1同样将接收到的数据累加起来与校验帧比较，不相等就表示数据有错，将接收到的数据丢弃，等待下一次接收有效的数据。
同步信号是最后发出来的，其作用是让所有接在总线上的厅外召唤板1同时发送数据，这是保证接收的数据有效的必要环节，采用3毫秒的低脉冲为同步信号，所有的厅外召唤板1检测到此脉冲信号后在脉冲结束时的上升沿上同时开始发送数据，这样就可以让数十个厅外召唤板1步调一致地同时发送数据，主控制板2才有可能将这些信号视为一个信号来处理。
在图4中，厅外召唤板1上的控制器发送公共信息帧、按键信息帧、校验信息帧三种。所有厅外召唤板1发送给主控制器的信号之间是逻辑“或”的关系，是由硬件来实现的，只要总线上有任何一个厅外召唤板1在某一位置发出“低”，那么总线上这一位就被下拉到低电平(在这里低电平表示逻辑“1”，高电平表示逻辑“0”，)，不同的外召唤板1有不同的修改位，有的位对应唯一的一块外召唤板1(按键信息帧)，有的位对应全部厅外召唤板(公共信息帧)，也就是说主控制器收到的数据是由所有的外召唤板1一起组合完成的，同时发送，同时接收。所以，主控系统将所有的厅外召唤板1视为一个独立的部分处理。主控系统通过软件解码便可识别出来.完成同步通讯的目的。
公共信息帧里面定义了状态控制信号及备用的控制量，如迫降信号、锁梯信号、厅外召唤板1对公共信息帧里面的部分控制信号有不同的修改权限，例只有在一层的厅外召唤板1才有权更改迫降信号，具体的控制量和修改权限，要按照客户以实际的工作地点和环境的要求来决定。而且公共信息帧里面留有适当的冗余度，用来支持未来的系统应用。
公共信息帧D0消防迫降信号D4备用3D1锁梯开关信号D5备用4D2备用1 D6备用5D3备用2 D7备用6按键信息帧是厅外召唤板1将采集到的外部请求信号按“位”的形式发送给主控制器，按键信息帧里对每个楼层的外召唤板1都有唯一的两个“位”与之对应，有绝对的控制权，只要该控制“位”有触发信号，配合硬件，整个总线的该位“相或”保持这个发出信号，整个按键信息帧由八十个按键信号组成，分成十个字节发送，主控制器将其分离成按键信号，再作相应控制。
按键信息帧1D0一楼向上按钮信号D4三楼向上按钮信号D1一楼向下按钮信号D5三楼向下按钮信号D2二楼向上按钮信号D6四楼向上按钮信号D3二楼向下按钮信号D7四楼向下按钮信号按键信息帧2D0五楼向上按钮信号D4七楼向上按钮信号D1五楼向下按钮信号D5七楼向下按钮信号D2六楼向上按钮信号D6八楼向上按钮信号D3六楼向下按钮信号D7八楼向下按钮信号校验信息帧是最后发送的，是对前面发送的公共信息帧和按键信息帧的校验，也是由全部厅外召唤板1一起组合发送完成的。有三帧组成，为了最大限度地用最少的帧数达到校验的目的，运用排列组合算法，将以四个楼层为一个单元位，四个楼层按钮控制占用一个位，也就是四个厅外召唤板1控制一个位。如第一帧的第一位为1就表示1-5楼有按键触发，依次类推，这样一个字节就可以简单的表示四十个楼层，不过这样的校验纠错能力有限，很容易将错误“合法化”，所以将这一帧倒序排列后组成第二校验帧，然后再循环移动四位组成第三校验帧，最大限度提高容错能力。
校验第一帧
D0若01-05楼有按钮信号输入该位为“1”，否则为“0”D1若06-10楼有按钮信号输入该位为“1”，否则为“0”D2若11-15楼有按钮信号输入该位为“1”，否则为“0”D3若16-20楼有按钮信号输入该位为“1”，否则为“0”D4若21-25楼有按钮信号输入该位为“1”，否则为“0”D5若26-30楼有按钮信号输入该位为“1”，否则为“0”D6若31-35楼有按钮信号输入该位为“1”，否则为“0”D7若36-50楼有按钮信号输入该位为“1”，否则为“0”校验第二帧D7若01-05楼有按钮信号输入该位为“1”，否则为“0”D6若06-10楼有按钮信号输入该位为“1”，否则为“0”D5若11-15楼有按钮信号输入该位为“1”，否则为“0”D4若16-20楼有按钮信号输入该位为“1”，否则为“0”D3若21-25楼有按钮信号输入该位为“1”，否则为“0”D2若26-30楼有按钮信号输入该位为“1”，否则为“0”D1若31-35楼有按钮信号输入该位为“1”，否则为“0”D0若36-50楼有按钮信号输入该位为“1”，否则为“0”校验第三帧D3若01-05楼有按钮信号输入该位为“1”，否则为“0”D2若06-10楼有按钮信号输入该位为“1”，否则为“0”D1若11-15楼有按钮信号输入该位为“1”，否则为“0”
D0若16-20楼有按钮信号输入该位为“1”，否则为“0”D7若21-25楼有按钮信号输入该位为“1”，否则为“0”D6若26-30楼有按钮信号输入该位为“1”，否则为“0”D5若31-35楼有按钮信号输入该位为“1”，否则为“0”D4若36-50楼有按钮信号输入该位为“1”，否则为“0”这样就完成了一个周期的信息交换，主控制系统与厅外召唤板1之间的通讯就是由这样的周期交替进行的。
图6为串接于各厅外召唤板1与数据总线3之间、主控制板2的主控制器与数据总线3之间的接口电路，其中三极管BG和电阻器R构成开关电路，为了加强抗干扰，把工作电压24V经三端稳压电路后转换为12V，逻辑“0”定义为12V，逻辑“1”定义为0V。当任一厅外召唤板1上的微控制器MCU在接收到信号RXD后输出反馈信号TXD时，使三极管满足导通条件，将12V工作电压下拉为0V，此时就会在厅外召唤板1的发送TXD端、主控制器的接收RXD端总线上呈现低电平状态，达到“线或”目的。同样，主控制板2的发送TXD端的结构与厅外召唤板1的结构类似，也能将厅外召唤板1的接收RXD端、主控制器TXD端拉到低电平，实现“线或”的目的。
本实用新型基于“线或”方式实现同步通讯的协议及硬件的方法既可以用于电梯一个主控与多个终端间的同步通讯上，也可以用于一个终端与多个主控之间的同步通讯上，还可以用于多个主控与多个终端之间的同步通讯上。
权利要求1.一种电梯厅外召唤板与主控制板间同步通讯装置，由厅外召唤板(1)、箱内主控制板(2)和通讯数据总线(3)组成，在主控制板(2)上的主控制器与多个厅外召唤板(1)之间的设置有通讯协议和硬件，其特征在于A.在所述的主控制板(2)上的主控制器与多个厅外召唤板(1)之间设置有通讯数据总线(3)；B.在所述的主控制板(2)上的主控制器与多个厅外召唤板(1)之间设置有采用双工通讯方式的通讯协议；C.所述的主控制板(2)上的主控制器将多个厅外召唤板(1)的终端视为一个终端，统一接收和统一发送信息；D.所述的通讯硬件包括有从MCU的通用异步收发器端到与串行总线连接部分的硬件电路及串行传输线路(3)，其中包含由隔离装置、电平转换电路及能实现“线或”的功能接口电路及通讯数据总线(3)；E.在所述的厅外召唤板(1)上和主控制板(2)上均设置有24V电源、12V电源、GND接地线、RXD信号线和TXD信号线，所有的厅外召唤板(1)上的24V电源、12V电源、GND接地线、RXD信号线和TXD信号线同类型相接、串接在一起，且主控制板(2)的RXD端口与所有厅外召唤板(1)串接的TXD端口相接、主控制板(2)的TXD与所有厅外召唤板(1)串接的RXD端口相接，即主控制板(2)的接收RXD端口接到厅外召唤板(1)串接的发送TXD端口，主控制板(2)的发送TXD端口接到厅外召唤板(1)串接的接收RXD端口，主控制板(2)其他的电源线和地线也与厅外召唤板(1)串接的电源线和地线同类型相接，这样组成由24V、12V、GND、RXD、TXD五根电缆线构成的串行通讯数据总线(3)。
2.根据权利要求1所述的电梯厅外召唤板与主控制板间同步通讯装置，其特征在于以“线或”方式实现的同步通讯在一个终端与多个主控间进行，以地址或信号来判断通讯目标。
3.根据权利要求1所述的电梯厅外召唤板与主控制板间同步通讯装置，其特征在于以“线或”方式实现的同步通讯在多个终端与多个主控间进行，以地址或信号来判断通讯目标。
4.根据权利要求1所述的电梯厅外召唤板与主控制板间同步通讯装置，其特征在于所述的电平转换电路中包含有由三极管BG和电阻器R构成的开关电路。
专利摘要本实用新型涉及一种电梯通讯装置，包括设置在主控制板主控制器与多个厅外召唤板之间的通讯协议、通讯硬件。其通讯协议采用双工通讯方式，在多个终端对一个主控的情况下，多个终端采用“线或”的方法同时发送。每个终端都对应有自己有权控制的位，发送由有权控制位和非有权控制位两种形态组成，如果某个终端触发条件满足，则将改变有权控制位原来的默认电平，发送非有权控制位时只能以默认的电平发送，只有对这个位有控制权的终端才可以改变原来的默认电平；主控制器将多个厅外召唤板终端视为一个终端，统一接收和发送信息；硬件包含由隔离装置、电平转换电路及能实现“线或”功能的接口电路以及设置在主控制板与厅外召唤板之间的通讯数据总线。
文档编号B66B1/34GK2815986SQ200520040648
公开日2006年9月13日 申请日期2005年4月5日 优先权日2005年4月5日
发明者姜志军, 吴作金, 刘明 申请人:上海瑞生电梯有限公司