1 引言 

    在常規(guī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中抱既，傳感器與執(zhí)行器是獨(dú)立接線的袖况，多個(gè)傳感器和執(zhí)行器構(gòu)成的系統(tǒng)需要大量導(dǎo)線烈肉。通信總線應(yīng)用到測(cè)控系統(tǒng)中玉惫，不僅能節(jié)省大量的導(dǎo)線挠氛，而且可提高系統(tǒng)的可靠性。已被廣泛采用的工業(yè)總線一般有兩類计灌。一類為主從結(jié)構(gòu)方式淡榕，如RS-485通訊，該通訊總線在工業(yè)控制中已得到廣泛應(yīng)用钟牛，其通訊方式為命令—響應(yīng)方式允悦。主機(jī)定時(shí)向各子控制器發(fā)出查詢信號(hào)，再由各子控制器匯報(bào)各自狀態(tài)虑啤。這種通訊方式開發(fā)難度較小隙弛，但通訊實(shí)際耗費(fèi)了主控制器相當(dāng)一部分資源。所以此種方式并未能完全地發(fā)揮出主控制器強(qiáng)大的運(yùn)算功能狞山。另一類為各節(jié)點(diǎn)自主通訊方式全闷，如歐姆龍公司、三菱公司的CAN總線铣墨，NEWLIFT公司的LONWORKS總線等室埋。這類總線的可靠性和通訊速率與前一種有著本質(zhì)的提高，但成本相對(duì)較貴伊约。

    2 西門子執(zhí)行器-傳感器接口總線AS-Interface

    針對(duì)現(xiàn)在流行的兩類串行總線控制方式的優(yōu)缺點(diǎn)姚淆，西門子吸取了兩種控制方式的優(yōu)點(diǎn)，推出了AS-Interface（遠(yuǎn)程I/O）總線技術(shù)屡律。AS-Interface是執(zhí)行器-傳感器接口總線系統(tǒng)腌逢，就是將分散的I/O信號(hào)通過從站收集起來，僅用兩根信號(hào)線傳送到AS-I主站超埋。AS-I主站按順序呼叫缓冷，最長(zhǎng)循環(huán)時(shí)間為5ms，AS-I從站節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤的情況下淑免，具有自動(dòng)關(guān)閉總線的功能即倦，切斷它與總線上的聯(lián)系，使其它從站不受影響暑礼，其故障問題可及時(shí)在AS-I主站上反映出來疚线。AS-I的每幀信息都有CRC校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，保證了AS-I總線的高可靠性硅拆，AS-I總線直接通訊距離最遠(yuǎn)可達(dá)100m背渤，通過中繼站延伸的最大距離300m，AS-I總線最多可安裝248個(gè)傳感器與執(zhí)行器栗衍。

    西門子PLC主機(jī)與執(zhí)行器-傳感器-接口從站之間的聯(lián)系通過AS-I主站熊骆，無須額外編輯通訊程序鹿竭，對(duì)于工程人員來說遠(yuǎn)程I/O對(duì)應(yīng)于映像區(qū)的對(duì)應(yīng)位，符合他們的編程習(xí)慣纳倚，十分方便胜溢。由于兩線通訊的應(yīng)用，系統(tǒng)連接線采用卡線刺穿式結(jié)構(gòu)常侣，布線量大為減少蜡饵，且獨(dú)特的AS-I梯形電纜，杜絕了接線錯(cuò)誤的可能性胳施，與以前的PLC控制系統(tǒng)相比可節(jié)省大量的電纜溯祸，安裝工作量亦大為減少。

    3 電梯控制系統(tǒng)

    電梯控制系統(tǒng)從繼電器控制發(fā)展到PLC加調(diào)速器控制方式舞肆，經(jīng)歷了一個(gè)相當(dāng)大的技術(shù)飛躍焦辅，現(xiàn)有的產(chǎn)品也成型，且性能相當(dāng)穩(wěn)定椿胯，現(xiàn)有的電梯控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖1所示筷登。控制中心在樓頂機(jī)房哩盲，井道和轎廂中的所有信號(hào)都以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的形式通過大量的電纜傳送到控制中心前方。

圖1 傳統(tǒng)電梯控制系統(tǒng)

    傳統(tǒng)電梯控制系統(tǒng)由于接線過多，安裝復(fù)雜廉油，不易更改和擴(kuò)展惠险，導(dǎo)致難以維護(hù)和效率低的缺點(diǎn)。電梯用戶對(duì)電梯的要求已不僅僅停留在對(duì)系統(tǒng)的安全性紧寺、可靠性等基本功能的追求上燎拟，對(duì)電梯的舒適感、效率虾脆、自我故障診斷享秒、遠(yuǎn)程監(jiān)控等智能化以及電梯調(diào)試，維護(hù)的簡(jiǎn)便性提出了更高的要求压伸。所以急需一種高效率蛆古，高可靠性的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)來滿足用戶的要求，AS-Interface總線技術(shù)就是其最佳選擇鳞乏。AS-I總線的物理實(shí)現(xiàn)為兩線通訊安坏，接線采用卡線刺穿式結(jié)構(gòu)，AS-I從站可以十分方便的接入到總線上洛淑，且獨(dú)特的AS-I梯形電纜，杜絕了接線錯(cuò)誤的可能性垮袭。下面對(duì)西門子S7-200CN 
PLC的AS-Interface總線系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電梯控制做一些探討驻碉。

4 AS-Interface總線在電梯控制系統(tǒng)中應(yīng)用

    4.1 硬件實(shí)現(xiàn)

    具有AS-Interface總線功能的西門子S7-200CN

    PLC性能較好摆抑，功能強(qiáng)大，支持三角函數(shù)须鼎、開方鲸伴、對(duì)數(shù)運(yùn)算等功能;可在線編輯和監(jiān)視;通過調(diào)制解調(diào)器支持遠(yuǎn)程監(jiān)控;可以故障診斷，執(zhí)行單次掃描晋控，強(qiáng)制輸出;可以編輯變量狀態(tài)表汞窗，使用多個(gè)可同時(shí)打開的窗口可同時(shí)顯示信號(hào)狀態(tài)和狀態(tài)表。所以基于S7-200CN

    PLC的電梯控制系統(tǒng)是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化赡译、智能化仲吏、性價(jià)比極高的控制系統(tǒng)。

    在系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)上蝌焚，經(jīng)過仔細(xì)調(diào)查和論證發(fā)現(xiàn):電梯控制系統(tǒng)的傳感器和執(zhí)行器基本上集中在井道和轎廂裹唆，機(jī)房?jī)H只有一個(gè)執(zhí)行器即調(diào)速器，而無傳感器井厌。所以將機(jī)房作為控制中心不盡合理盖疾，為了使系統(tǒng)的硬件布置達(dá)到最優(yōu)照弥，項(xiàng)目對(duì)傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)做了如下調(diào)整:電梯的控制系統(tǒng)和拖動(dòng)系統(tǒng)從物理上分開，改變了傳統(tǒng)電梯系統(tǒng)控制成畦、拖動(dòng)不分家的狀態(tài)。這樣做的好處是真正實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)弱電分開霉尊，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性堆浴，進(jìn)一步保證了電梯系統(tǒng)的安全和可靠;由于電梯的大部分信號(hào)在轎廂和井道，如果將控制中心置于機(jī)房垛夷，即使應(yīng)用AS-Interface總線技術(shù)设鼎，那么它所需要的AS-I從站是十分可觀的（以10層10站的電梯為例，轎廂和井道的信號(hào)大約有100個(gè)致煎，一個(gè)AS-I從站的的I/O數(shù)最多為8阿席，也就是說需13個(gè)從站才能滿足要求），這種即使有了先進(jìn)性而無經(jīng)濟(jì)性的系統(tǒng)難以被工程所接受屠蚌。項(xiàng)目的做法就是將控制中心轉(zhuǎn)移到轎廂頂菠吟，這種轉(zhuǎn)移在不降低其先進(jìn)性的同時(shí)大大降低了控制系統(tǒng)的成本（同樣以10層10站的電梯為例，井道和機(jī)房的信號(hào)大約有48個(gè)啊衣，所需要的從站僅為6個(gè)）煮卢。

    圖2為根據(jù)以上思想采用AS-I總線技術(shù)的電梯控制系統(tǒng)，控制中心位于轎頂糖追，由CPU226CN（PLC）争造、EM223（PLC擴(kuò)展）、AS-I主站三部分組成，轎廂上的信號(hào)均直接接到PLC的I/O上仁锯，井道和機(jī)房的信號(hào)通過AS-I從站傳輸?shù)紸S-I主站上耀找，現(xiàn)場(chǎng)安裝十分簡(jiǎn)單。

圖2 AS-I電梯控制系統(tǒng)

    4.2 相關(guān)西門子控制元器件介紹

    下面對(duì)CPU226CN业崖，AS-I主站CP243-2野芒，擴(kuò)展EM223及AS-I從站的性能及作用做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。         

    （1） S7-200CN主控制器（CPU226cn）         

    ●構(gòu)成

    本機(jī)集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)双炕∧可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)妇斤。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間摇锋。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，兩路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出趟济，具有PID控制器乱投，1個(gè)RS-485通訊/編程口。是具有較強(qiáng)控制能力的控制器顷编。如圖3所示:

圖3 CPU226CN

     ●作用

     裝置于轎頂卤檐，負(fù)責(zé)控制轎廂位置，轎門的驅(qū)動(dòng)七迂，接受來自轎廂上的各種電信號(hào)迟铺，處理與AS-I主站之間和調(diào)制解調(diào)器通訊等各種信號(hào)。

    （2） AS-I主站

    ●性能

    AS-I周期時(shí)間不大于5ms蒿由，AS-I的連接電纜允許的最大電流為3A舅狭，可直接連到外部24V電源，其地址范圍:一個(gè)8DI/8DO數(shù)字模塊和一個(gè)8AI/8AO模擬模塊扯涝〗昭希可見，AS-I主站的響應(yīng)時(shí)間和帶負(fù)載能力非同一般锣猜。如圖4所示:

圖4 CP243-2

    ●作用           

    裝置于轎頂恍肢，負(fù)責(zé)與主控制器通訊并控制AS-I從站。

   （3） 擴(kuò)展

    ●性能

    EM223擴(kuò)展單元具有8I/8O共16路數(shù)字信號(hào)輸入輸出口俊伯，具有光電隔離摧辣，低功耗等功能。          

    ●作用

    將控制中心置于轎頂?shù)囊粋€(gè)重要原因是電梯的大部分信號(hào)都集中在轎廂上阅酪，可以通過將這些信號(hào)直接以并行的方式送到控制中心旨袒，這是一種十分經(jīng)濟(jì)且可行的辦法。所以顯然CPU224本機(jī)I/O點(diǎn)數(shù)量不能滿足要求時(shí)术辐，必須通過擴(kuò)展（EM223）來彌補(bǔ)不足點(diǎn)數(shù)砚尽。

   （4） AS-I從站          

    將井道和機(jī)房的信號(hào)通過AS-I從站連入電梯控制系統(tǒng)施无，因此，AS-I從站被分散安裝在井道中和機(jī)房?jī)?nèi)尉辑，負(fù)責(zé)處理召喚盒內(nèi)信號(hào)和控制調(diào)速器帆精。

    4.3 軟件實(shí)現(xiàn)

    西門子S7-200CN系列PLC是將AS-I從站自動(dòng)映射到8個(gè)模擬量輸入字（AIW0～AIW7）和8個(gè)模擬量輸出字（AQW0～AQW7）上。對(duì)于工程技術(shù)人員來說隧魄，對(duì)AS-I從站的編程和對(duì)普通的I/O編程沒什么區(qū)別，只需增加一小段程序隘蝎，就可實(shí)現(xiàn)從站I/O到PLC中的映射购啄。

    啟動(dòng)AS-I及映射轉(zhuǎn)換程序清單如下:

            LD SM0.1
            SI Q3.7, 1
            RI Q3.0, 4
            LD SM0.7
            BMW AIW0, VW1000, 8
            BMW VW2000, AQW0, 8

     4.4 工作流程

     電梯控制的核心是對(duì)各類信號(hào)分析并控制調(diào)速器，門機(jī)等拖動(dòng)轎廂運(yùn)動(dòng)的過程嘱么。在西門子S7-200CNPLC串行系統(tǒng)中狮含，井道和機(jī)房的各類控制、數(shù)據(jù)信號(hào)通過AS-I從站傳輸?shù)紸S-I主站上曼振，經(jīng)由AS-I主站傳輸?shù)紺PU226CN中甸持。同樣，CPU226CN想對(duì)某一從站發(fā)出指令也需AS-I主站完成群肌。轎廂上的所有信號(hào)直接通過并行I/O點(diǎn)送入CPU226CN內(nèi)珊娩。下面以一部電梯處理一個(gè)召喚信號(hào)過程為例，簡(jiǎn)要介紹其工作流程歧晕。

 　　系統(tǒng)上電時(shí)晕财，CPU226CN進(jìn)行上電自檢。包括I/O檢查捕导，與主站的通訊檢查姿味，電梯的當(dāng)前狀態(tài)（門狀態(tài)，自動(dòng)孔选、檢修或司機(jī)掘写，電梯位置等）的參數(shù)正確性。一旦發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤厨鸣，則進(jìn)入故障狀態(tài)碘父，封鎖快車，直到所有故障排除抒寂，才進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)结啼。從站一旦檢測(cè)到有召喚信號(hào)，立即通過AS-I信號(hào)電纜傳輸?shù)紸S-I主站屈芜，經(jīng)由主站向CPU226CN發(fā)出中斷信號(hào)郊愧，把召喚信號(hào)最終傳送到CPU226CN進(jìn)行處理。一次信號(hào)的傳輸時(shí)間少于5ms井佑。

 　　CPU226CN收到信號(hào)后属铁，根據(jù)電梯的現(xiàn)在狀態(tài)，決定電梯的運(yùn)行方向和停車位置，通過AS-I主站向從站發(fā)生指令控制調(diào)速器及曳引機(jī)焦蘑。

     5 基于西門子PLC的電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

 　　5.1 通信口介紹

 　　內(nèi)部集成的PPI接口為S7-200CN的用戶提供了強(qiáng)大的通訊功能盯拱。PPI接口物理特性為RS-485，可在三種方式下工作:

　±觥（1） PPI方式

　　PPI通訊協(xié)議是西門子專為S7-200CN系列PLC開發(fā)的一個(gè)通訊協(xié)議狡逢。可通過普通的兩芯屏蔽雙絞電纜進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)拼卵。波特率為9.6kbps,19.2kbps和187.5kbps.S7-200CN系列CPU上集成的編程口同時(shí)就是PPI通訊協(xié)議進(jìn)行通訊非常簡(jiǎn)單方便奢浑，只用NETR和NETW兩條語句即可進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)的傳遞，不需額外再配置模塊或軟件窑肾。PPI通訊網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)令牌傳遞網(wǎng)鹤叹，在不加中繼器的情況下，最多可以由31個(gè)S7-200CN系列PLC玛纹，TD200父历，OP/TP面板或上位機(jī)（插MPI卡）為站點(diǎn)，構(gòu)成PPI網(wǎng)瑞喧。

　≌度础（2） MPI方式           　　

     S7-200CN可以通過內(nèi)置接口連接到MPI網(wǎng)絡(luò)上，波特率為19.2/187.5kbps越稻。它可與S7-300/S7-400CPU進(jìn)行通訊坛铭。

  　（3） 自由口方式

　　自由口方式是S7-200CNPLC的一個(gè)很有特色的功能键瓢。它使S7-200CNPLC可以與任何通訊協(xié)議公開的其它設(shè)備秤歼、控制器進(jìn)行通訊。

 　　5.2 硬件實(shí)現(xiàn)

 　　我們使用自由口方式订骂，通過電纜將CPU226CN的485口與調(diào)制解調(diào)器連接射桅，并接入電話線，在監(jiān)控室將調(diào)制解調(diào)器與電腦連接膜钓。連接完畢后嗽交，可以通過撥號(hào)上網(wǎng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的電梯進(jìn)行監(jiān)控。其中颂斜，調(diào)制解調(diào)器選用實(shí)達(dá)網(wǎng)上之星5600db+夫壁，硬件框圖如圖5所示:

圖5 遠(yuǎn)程監(jiān)控硬件框圖

 　　5.3 軟件設(shè)置

 　　由于西門子STEP-7MicroWIN編程軟件本身帶有遠(yuǎn)程監(jiān)控的相關(guān)設(shè)置，所以對(duì)于工程技術(shù)人員來說不用重新進(jìn)行通信開發(fā)沃疮，節(jié)省了大量的費(fèi)用盒让。在進(jìn)入STEP-7MicroWIN編程軟件的界面后，只需簡(jiǎn)單的設(shè)置司蔬，遠(yuǎn)程監(jiān)控即可實(shí)現(xiàn)邑茄。

 　　Communication中將Local Modem和Remote Modem設(shè)定為相同的型號(hào)（否則無法對(duì)Local Modem進(jìn)行燒制）姨蝴，若在備選欄中無法找到所選用的硬件Modem，則必須進(jìn)行自定義肺缕，自定義Modem configure左医，如表1所示。

表1 自定義Modem configure

     6 綜合指標(biāo)分析

　　總線技術(shù)在電梯上的應(yīng)用（也稱串行通信電梯）同木，目前已在國(guó)內(nèi)的部分電梯上采用男鳞。如上海三菱、廣州日立膏逮、天津奧的斯等大的電梯生產(chǎn)廠家已經(jīng)開始大量地采用這種技術(shù)笋据，但對(duì)于國(guó)內(nèi)廣大的中小電梯企業(yè)而言，引進(jìn)和開發(fā)這套系統(tǒng)無疑將耗費(fèi)大量的人力和物力贵埋。四川建寧電梯廠2000年曾成套引進(jìn)了臺(tái)灣TS868電梯串行通訊系統(tǒng)，與現(xiàn)在自主開發(fā)基于西門子AS-I總線技術(shù)的串行通訊系統(tǒng)相比谚熙，列出對(duì)比表举影，如表2所示。

表2 TS868和SIEMENS（S7-200CN）對(duì)比表

    　從對(duì)比表中不難看出摘形，基于西門子AS-I總線技術(shù)的串行通訊系統(tǒng)的開發(fā)無論是在成本上還是在技術(shù)上都表現(xiàn)優(yōu)秀板散，特別適合中小電梯企業(yè)的產(chǎn)品更新?lián)Q代。

    7 結(jié)束語

　　基于西門子AS-I總線技術(shù)的串行通訊系統(tǒng)十分適合中小企業(yè)進(jìn)行自主開發(fā)垒土。無須工程技術(shù)人員放棄熟悉的PLC控制愤芝，也無須大的投入，就可使電梯產(chǎn)品上檔次妥迷，跟上國(guó)際大趨勢(shì)昆淡，使企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中爭(zhēng)取到一個(gè)好的市場(chǎng)定位。這一技術(shù)在電梯上的應(yīng)用已于2001年10月在四川樂山師范學(xué)院主教學(xué)樓的兩臺(tái)電梯上得到成功實(shí)現(xiàn)刽严。

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