摘 要：電梯是現(xiàn)代高層建筑不可缺少的交通工具，目前多數(shù)電梯采用PLC控制。本文提出了一種基于Lonworks現(xiàn)場總線技術(shù)的電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計方法。論文先介紹了Lonworks現(xiàn)場總線技術(shù)的概述，然后重點介紹了電梯控制系統(tǒng)的硬件組成：電梯控制系統(tǒng)由四部分組成。分別是電梯控制硬件模型，控制模塊，LonBuilder開發(fā)平臺，本地監(jiān)控機。并且編制程序調(diào)度電梯運行。實驗測試達到了預(yù)期的效果。 關(guān)鍵詞：Lonworks技術(shù); 電梯控制模型; 控制系統(tǒng) 1 LonWorks 現(xiàn)場總線概述 　　Lonworks技術(shù)是由美國Echelon公司于90年代初推出的一種現(xiàn)場總線技術(shù)。它提供了一個開放性強的局部操作網(wǎng)絡(luò)，其顯著的特點是：功能強大的神經(jīng)元芯片，系統(tǒng)的互操作性和LonTalk通信協(xié)議。 　　Lonworks 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由智能節(jié)點組成，每個智能結(jié)點可具有多種形式的I/O功能，節(jié)點之間可通過不同的傳輸介質(zhì)進行通信。Lonworks 技術(shù)包括監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計、開發(fā)、安裝和調(diào)試等一整套方法。要使用專用的硬件設(shè)備和軟件程序。主要包括以下幾個內(nèi)容： 　　Neuron Chip神經(jīng)元芯片 神經(jīng)元芯片是Lonworks技術(shù)的核心硬件，它內(nèi)含3個8位的流水CPU。在片內(nèi)存儲單元中固化了7層通信協(xié)議中的6層內(nèi)容，只有第7層需要用戶編寫。最高的時鐘頻率為10MHz。有2個16位定時器/計數(shù)器、一個48位編碼的內(nèi)部標(biāo)識符Neuron ID,一個用于遠程標(biāo)識和診斷的service引腳。 　　LonTalk 通信協(xié)議 LonTalk是Lonworks技術(shù)的通信協(xié)議的標(biāo)準，它支持多種傳輸介質(zhì)，如雙絞線，電力線，光纖，紅外線等。每種介質(zhì)都有專用的收發(fā)器作為智能節(jié)點和通信介質(zhì)之間的接口。不同信道之間使用路由器進行連接。LonTalk協(xié)議支持Neuron C 語言編程，通過網(wǎng)絡(luò)變量進行節(jié)點之間的通信。 　　開發(fā)工具 Lonworks 有兩種開發(fā)工具LonBuilder 及NodeBuilder 開發(fā)工具。他們都包括硬件和軟件兩部分組成。LonBuilder是系統(tǒng)級的開發(fā)工具，它提供了一個用PC進行操作的開發(fā)環(huán)境，可支持單個節(jié)點的仿真，也可支持多個節(jié)點的仿真。其硬件包括PC適配卡，LonBuilder處理器板，Neuron C 仿真器，LonBuilder單板計算機，路由器，收發(fā)器調(diào)試板等。LonBuilder應(yīng)用編程軟件提供了編輯、編譯、調(diào)試和測試Neuron C 軟件所需的一切工具，包括Neuron C 編譯器和Neuron C 調(diào)試器等。此外還包括網(wǎng)絡(luò)管理工具和啟動工作包。NodeBuilder則是裝置級的開發(fā)工具，它可用來編程和調(diào)試單個節(jié)點，它的硬件包括PCNSS卡，LTM-10 LonTalk協(xié)議節(jié)點，Motorola Gizmo3，SMX兼容收發(fā)器。軟件編程語言也用Neuron C . 2 電梯控制系統(tǒng)的硬件組成 　　電梯控制系統(tǒng)由四部分組成。第一部分是電梯控制硬件模型，第二部分是控制模塊，第三部分是LonBuilder開發(fā)平臺，第四部分是本地監(jiān)控機。下圖1為電梯控制系統(tǒng)的組成。 [align=center] 圖1 電梯控制系統(tǒng)的組成[/align] 　　2.1 電梯群控硬件模型 　　電梯控制系統(tǒng)的電梯模型包括一部電梯，電梯共7層。由電梯轎廂、轎廂控制升降電機、每層限位開關(guān)組成。此外模型中還包括一組外呼按鈕及對應(yīng)的指示燈，內(nèi)呼按鈕及對應(yīng)的指示燈、樓層顯示、人數(shù)顯示、上下行指示燈、開關(guān)門按鈕及控制電機，人數(shù)增、減按鈕等組成。 　　2.2 控制模塊 　　控制模塊是采用北京鑫華儀眾科技有限公司生產(chǎn)的Lonworks智能控制模塊。每個模塊是由8路數(shù)字量輸入，8路數(shù)字量輸出，lon網(wǎng)絡(luò)口，電源輸入口、地、Service key 鍵、reset key鍵組成。本電梯控制系統(tǒng)模型由5個這樣的控制模塊組成。5個控制模塊的具體連接如下： 　　1#模塊連接1個升降電機、7個樓層限位開關(guān)、1個樓層顯示器、上下行指示燈。（7入7出） 　　2#模塊連接1、2下、2上、3下、3上、4下、4上、5下共8個外部呼叫按鈕及8個對應(yīng)指示燈。（8入8出） 　　3#模塊連接5上、6下、6上、7共4個外部呼叫按鈕及4個對應(yīng)指示燈。（4入4出） 　　4#模塊連接1、2、3、4、5、6、7共7個內(nèi)部呼叫按鈕及7個對應(yīng)指示燈。（7入7出） 　　5#模塊連接1個轎廂電機、2個轎廂開關(guān)、2個轎廂限位開關(guān)、1個上下電梯人數(shù)顯示器及2個上下人數(shù)模擬按鈕。（6入6出） 　　由這五個模塊就構(gòu)成控制電梯運行的控制模塊。把編寫好的程序下載到5個模塊中，電梯模型就會根據(jù)寫進去的算法調(diào)度電梯模型運行。編寫好的程序通過Lon口下載。 　　2.3 Lonbuilder開發(fā)平臺及外部連接 　　Lonbuilder開發(fā)平臺集中了三種工具————多節(jié)點開發(fā)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理器和協(xié)議分析器，形成一套簡單、易用的開發(fā)環(huán)境。主要用于提供建立應(yīng)用軟件和測試節(jié)點的開發(fā)網(wǎng)絡(luò)硬件的工具。 　　自由拓撲結(jié)構(gòu)收發(fā)器FTT-10。FTT-10收發(fā)器為將外部節(jié)點與Lonbuilder開發(fā)工具平臺上的節(jié)點集成為模擬網(wǎng)絡(luò)提供了快速雙絞線收發(fā)器。 　　DDE服務(wù)器 DDE服務(wù)器支持使用任何具備動態(tài)數(shù)據(jù)交換功能的Windows應(yīng)用軟件，并為Lonworks網(wǎng)絡(luò)快速建立圖表化用戶界面。 　　PCNSI PC網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接口和連接件使用包 PCNSI為使用DDE服務(wù)器、Windows LNS開發(fā)包和用戶自己的應(yīng)用程序提供了一個高性能的網(wǎng)絡(luò)接口。 　　開發(fā)站硬件 開發(fā)站硬件包括2個Lonworks 節(jié)點，一個用于網(wǎng)絡(luò)管理，一個用于協(xié)議分析。目前我們使用的平臺是Lonbuilder實驗平臺最多可裝有5個仿真器，我們現(xiàn)在裝有兩個仿真器。這多Lonworks節(jié)點通過調(diào)試器運行和調(diào)試Neuron C 程序，并可測試I/O測試樣機和收發(fā)器硬件。兩個仿真器可以互相通信，對于兩個相互作用的Lonworks節(jié)點，可同步調(diào)試應(yīng)用程序。 　　LonBuilder 接口適配器和接口電纜 接口適配器是一個8位ISA兼容卡，我們的實驗系統(tǒng)平臺就插在PC機上的ISA插槽上，提供本地監(jiān)控機遇開發(fā)站之間的高速連接。 　　Lonworks收發(fā)器LonBuilder開發(fā)包包括1個LonBuilderSMX適配器和4個FTT-10自由拓撲結(jié)構(gòu)收發(fā)器。 　　PCNSI PC接口卡 PCNSI PC接口卡提供了ISA總線PC 和Lonworks網(wǎng)絡(luò)間的高效能接口。 　　Lonbuilder路由器 它支持多種通信通道和媒介的網(wǎng)絡(luò)開發(fā)，路由器使得開發(fā)站和各類型的外部網(wǎng)絡(luò)連接變得容易。 　　Lonbuilder開發(fā)平臺的組成結(jié)構(gòu)如下圖2所示。 [align=center]　 圖2 Lonbuilder開發(fā)平臺的組成結(jié)構(gòu)圖[/align] 　　Lonbuilder開發(fā)平臺的外部連接線是：開發(fā)平臺的后面通過并口和上位PC機的并口連接。開發(fā)平臺的前面通過雙絞線連接LonBuilder控制處理器、Neuron 仿真器、LonBuilder路由器，再把雙絞線連接到控制模塊的Lon口上，這樣在PC機上編寫好的Neuron C 程序就能下載到控制模塊中，使模塊脫離開發(fā)平臺，單獨控制電梯模型運行程序。 　　2.4 本地監(jiān)控機 　　本地監(jiān)控機是一臺PC機。PC機通過Lonbuilder開發(fā)平臺與控制模塊及電梯模型相連接。在PC機上的編程語言可選用Visual Basic，編寫的程序主要用來同步顯示電梯的運行狀態(tài)。以后隨著研究的深入，可以通過網(wǎng)絡(luò)和較遠地方的機器組成遠程監(jiān)控系統(tǒng)。 3 軟件設(shè)計 　　所開發(fā)的系統(tǒng)是采用neuron C 編程。整個系統(tǒng)設(shè)置了10個標(biāo)準的網(wǎng)絡(luò)變量。具體的功能如下： 　　Nvi-Floor 代表外呼樓層網(wǎng)絡(luò)輸入; 　　Nvo-Floor代表外呼樓層網(wǎng)絡(luò)輸出; 　　Nvi-inFloor代表內(nèi)呼樓層網(wǎng)絡(luò)輸入 　　Nvo-inFloor 代表內(nèi)呼樓層網(wǎng)絡(luò)輸出 　　Nvi-Floorled 代表控制外呼燈撤銷的網(wǎng)絡(luò)輸入; 　　Nvo-Floorled 代表控制外呼燈撤銷的網(wǎng)絡(luò)輸出; 　　Nvi-inFloorled 代表控制內(nèi)呼燈撤銷的網(wǎng)絡(luò)輸入; 　　Nvo-inFloorled 代表控制內(nèi)呼燈撤銷的網(wǎng)絡(luò)輸出; 　　Nvi-Door代表控制門開關(guān)的網(wǎng)絡(luò)輸入; 　　Nvo-Door代表控制門開關(guān)的網(wǎng)絡(luò)輸出; 　　整個程序的基本設(shè)計思想是：電梯的呼梯信號分為外呼信號和內(nèi)呼信號。外呼信號又分為外呼上行信號和外呼下行信號。設(shè)計三個數(shù)組分別保存三種呼梯信號。 　　程序復(fù)位時電梯?？吭谝粯?。根據(jù)呼梯信號來決定電梯是否?？俊? 　　若電梯目前處于上行狀態(tài)，若當(dāng)前樓層=呼叫樓層，電梯停靠; 　　 若呼叫樓層>當(dāng)前樓層，電梯上行; 　　 若呼叫樓層<當(dāng)前樓層，若有人繼續(xù)上行， 　　 若無人電梯下行; 　　若電梯目前處于下行狀態(tài)，若當(dāng)前樓層=呼叫樓層，電梯?？? 　　 若呼叫樓層<當(dāng)前樓層，電梯下行; 　　 若呼叫樓層>當(dāng)前樓層，若有人繼續(xù)下行， 　　 若無人電梯上行; 4 結(jié)論 　　本文主要介紹了基于Lonworks現(xiàn)場總線技術(shù)設(shè)計的電梯控制系統(tǒng)的組成，并且介紹了在這個硬件平臺基礎(chǔ)上設(shè)計的程序，實際測試，所設(shè)計的程序達到比較理想的調(diào)度效果。并且驗證了電梯控制系統(tǒng)設(shè)計的可行性。 參考文獻 （References）: 　　[1] 馬莉，智能控制與Lon網(wǎng)絡(luò)開發(fā)技術(shù)[M]北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003 　　[2]杜晶 基于Lonworks現(xiàn)場總線技術(shù)的電梯模型教學(xué)實驗系統(tǒng) [D]北京 清華大學(xué) 2007，9 　　[3]王俊杰 張偉 謝春燕 Lonworks技術(shù)及其應(yīng)用講座 自動化儀表 [D]北京 清華大學(xué) 　　2000，341-42，51-52 　　[4]趙碩，何鵬，唱江華 基于模糊控制的電梯群控系統(tǒng)的研究與設(shè)計[J].微計算機信息，2006，5-1，51-53 基于Lonworks技術(shù)的電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計資料下載