CN102070051B - 电梯运行性能实时监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电梯运行性能实时监测系统，包括电梯运行控制器和上位机，电梯运行控制器和上位机通过串口采用最佳波特率进行通讯。上位机根据用户设置的监测选项，发送监测变量地址和数据请求给电梯运行控制器，接收电梯运行控制器发回的采集到的数据包，并解包以曲线的形式在人机交互界面上显示。电梯运行控制器定时采集上位机设定的地址中的数据，并存储于缓冲区中，接收到上位机下发的数据请求后，根据缓冲区中存放的采集到的数据的情况作出相应处理，并将最早采集到的N个周期的数据打包发送给上位机。本发明不需要专用的中转装置，即可实现对电梯运行性能的连续实时监测，提高故障诊断分析的效率，降低成本，方便使用，提高通讯的可靠性。

Description

电梯运行性能实时监测系统

技术领域

本发明涉及电梯控制领域，特别是涉及一种对电梯运行性能进行实时监测的系统。

背景技术

在电梯开发阶段或者现场安装调试阶段，由于电梯运行性能不佳而需要诊断原因时，需要连续实时地监测电梯的运行性能，并以直观的方式显示出来，从而便于原因的诊断和分析。目前通用变频器采用的方法是，先将标识电梯运行性能的数据采集下来并保存于变频器的存储器中；当固定周期个数的数据采集完成后，再通过串口一次性地传送给上位机；上位机将采集到的数据以曲线的形式在人机交互界面上显示出来。这种方法虽然可以保证曲线不变形，但存在只能采集并显示固定周期数的数据，而无法连续不断地监测控制曲线，以及显示的曲线不实时等不足之处。而在不包含通用变频器的电梯中，目前采取的方法是电梯运行控制器CPU和双口RAM通讯，该双口RAM和一个专用中转装置通讯，专用中转装置再和上位机进行通讯。例如中国发明专利说明书CN1167594C(授权公告日：2004年9月22日)公开的就是这种方法。这样就需要一个专用中转装置，不仅增加了成本，而且使用不便，增加了电梯运行控制器CPU与上位机通讯出错的几率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种电梯运行性能实时监测系统，不需要专用的中转装置，即可实现对电梯运行性能的连续实时监测，提高故障诊断分析的效率，且降低成本，方便使用，通讯可靠性高。

为解决上述技术问题，本发明的电梯运行性能实时监测系统包括：

电梯运行控制器，与上位机通过串口采用最佳波特率进行通讯；定时采集所述上位机设定的变量地址中的数据，并存储于缓冲区中；接收到所述上位机下发的数据请求后，根据所述缓冲区中存放的数据情况作出相应处理，并将最早采集到的N个周期的数据打包发送给所述上位机；

上位机，根据用户设置的监测选项，向所述电梯运行控制器发送监测变量地址和数据请求，接收所述电梯运行控制器发送的所述数据包，进行解包后以曲线的形式在人机交互界面显示。

采用本发明的电梯运行性能实时监测系统，所述上位机向所述电梯运行控制器发送数据请求，所述电梯运行控制器将采集的数据发送至所述上位机，所述上位机和电梯运行控制器不断重复上述过程，不需要专用的中转装置，即可实现对电梯运行性能的连续实时监测。

本发明为电梯运行性能故障诊断提供了连续实时监测的手段，从而提高了故障诊断分析的效率，而且直接通过串口进行通讯，减少了电梯运行控制器和上位机通讯的中转环节，降低了成本，方便了使用，提高了通讯的可靠性。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明的一实施例结构图；

图2是图1中电梯运行控制器CPU的结构图；

图3是图1中电梯运行控制器CPU所执行的程序结构图；

图4是图1中的上位机监测选项设置人机交互界面；

图5是图1中的上位机运行性能曲线显示人机交互界面。

具体实施方法

图1、图2和图3中的方向箭头标识数据的流向。

参见图1所示，在本发明的一实施例中所述电梯运行性能实时监测系统包括电梯运行控制器11和上位机12，两者之间通过RS232串口12a采用最佳波特率进行通讯。

所述上位机12根据用户设置的监测选项，发送监测变量地址(一次性发送)和数据请求(连续发送，接收到电梯运行控制器发回的数据包后，立即发送下一次的数据请求)给所述电梯运行控制器11，接收所述电梯运行控制器11发回的采集到的数据包，进行解包后以曲线的形式在人机交互界面上显示出来。

所述电梯运行控制器11定时采集所述上位机12设定的变量地址中的数据，并存储于缓冲区中。接收到上位机12下发的数据请求后，根据缓冲区中存放的所述数据的情况作出相应处理，并将最早采集到的N个周期的数据打包发送给上位机12。

所述电梯运行控制器11包括：电梯运行控制器CPU11d、存储器11c、外部I/O接口11a、CAN收发器11b和电平转换芯片11e。

所述电梯运行控制器CPU11d，执行电梯运行控制程序、数据采集程序和串行通讯程序，用于控制电梯的运行、数据采集和与上位机的通讯。

所述存储器11c，用于存储所述电梯运行控制器CPU11d所执行的程序和程序执行过程中所产生的变量。

所述外部I/O接口11a，用于输入电梯各部件的相关信号，输出对电梯各部件的控制指令；外部I/O接口11a输入输出的信号为简单的电平信号，如继电器的吸合、释放信号。

所述CAN收发器11b，用于输入电梯各部件的相关信号，输出对电梯各部件的控制指令；CAN收发器11b输入输出的为较复杂一些的需要通过专用协议进行通讯的信号，如电梯所处楼层位置。

所述电平转换芯片11e，将串口收发器23的电平转换为RS232串口的电平，以实现和上位机12的通讯。

参见图2所示，所述电梯运行控制器CPU11d包括：多个字节的串口接收缓冲寄存器21，多个字节的串口发送缓冲寄存器22，串口收发器23。

所述串口接收缓冲寄存器21，用于寄存上位机12发送的监测变量地址和数据请求数据。

所述串口发送缓冲寄存器22，用于寄存所述电梯运行控制器11发送给上位机12的数据包。

所述串口收发器23，按照设定的波特率将串口发送缓冲寄存器22中的数据按顺序一个字节一个字节的发出去，同时还按照设定的波特率接收来自于上位机12的数据，并按顺序一个字节一个字节的放到所述串口接收缓冲寄存器21中。

所述串口接收缓冲寄存器21的字节数由电梯运行控制器CPU 11d芯片决定。电梯运行控制器11和上位机12定时接收、发送的定时收发周期，根据电梯运行控制器CPU11d剩余的CPU时间片多少进行选择，选择的值越小实时性越好，但占用的CPU时间片越多。

所述电平转换芯片11e将串口收发器23的电平转换为RS232串口12a的电平，以实现和上位机12的通讯。

所述最佳波特率是指在不中断电梯运行控制器CPU11d所执行的高优先级的任务，占用最少电梯运行控制器CPU11d时间片，保证通讯可靠性和实时性的前提下，采用定时接收、发送的工作方式时RS232串口12a通讯所能采用的最大波特率。其计算公式为：

理想波特率＝电梯运行控制器CPU 11d的串口接收缓冲寄存器21字节数×(数据位数+停止位数+奇偶校验位数)/定时收发周期。

最佳波特率为所允许的波特率当中比理想波特率小且最接近的值。

结合图3所示，所述电梯运行控制器CPU11d执行电梯运行控制程序31、数据采集程序32和串行通讯程序33等程序，所执行程序的二进制代码和程序执行过程中产生的变量存储于存储器11c中。

所述电梯运行控制程序31负责处理由所述外部I/O接口11a和CAN收发器11b输入的电梯各部件的相关信号，处理后所生成的电梯各部件控制指令通过外部I/O接口11a和CAN收发器11b发送至电梯各部件，从而实现对电梯正常运行的监测、控制和保护。

数据采集程序32负责接收上位机12下发的监测变量地址，采用和电梯运行控制软件的电机控制算法中的速度环运算周期相同的周期定时采集监测变量地址中的数据并保存于缓冲区中，以保证监测到的曲线和真实情况完全一致。接收到上位机12下发的数据请求时，如果缓冲区中存储的采集到的数据周期个数大于等于N(N为大于等于理想周期数的正整数)，则将最早采集到的N个周期的数据打包发送给上位机12，否则等N个周期的数据采集完毕后再打包发送给上位机12。打包是指将N个周期采集到的数据按照一定的格式排列，并加上包头和包尾等附加数据的过程，包头包括数据包的起始标志和数据包的长度，包尾包括包数据的校验和及数据包的结束标志。

所述N个周期为大于等于理想周期数的正整数。理想周期数的计算公式为：理想周期数＝包头和包尾附加数据字节数/(波特率×数据采集周期/(数据位数+停止位数+奇偶校验位数)-一个周期采集到的数据字节数)+2。

理想周期数为在理论计算结果的基础上再加上两个额外的周期(即上述公式中的“2”)，所加两个额外周期用于应对实际通讯过程中由于干扰等影响造成通讯速率下降的情况。

所述监测变量包括电梯运行控制软件31中可以标识电梯运行性能的电梯位置、给定速度、给定加速度、反馈速度和反馈加速度等全局变量。

所述缓冲区是由数据采集程序32分配的大小为一包数据大小两倍的一段连续存储空间，用于存储定时采集到的数据，其计算公式为：缓冲区字节数＝(一个周期采集到的数据字节数×N+包头和包尾附加数据字节数)×2。

串行通讯程序33通过RS232串口12a和上位机12通讯，按照定时收发周期定时接收串口接收缓冲寄存器21中的数据，并将需要发送的数据发送到串口发送缓冲寄存器22中，为了让串口以最高的效率通讯，如果有数据包需要发送给上位机12，则每个定时收发周期都将串口发送缓冲寄存器22放满，直到需要发送的数据包发送完毕。

图1-3中，“RXD”为接收数据，串行通讯中用于接收的那一路称为RXD；“TXD”为发送数据，串行通讯中用于发送的那一路称为TXD。

图4是图1所示实施例中上位机监测选项设置人机交互界面，包括：监测通道复选框，如勾选上相应的通道，则监测相应的通道；地址监测复选框，用于各通道监测的变量的首地址编辑；增益监测复选框，用于各通道监测变量值显示为曲线时的放大系数设置；长度监测复选框，用于各通道监测变量的长度设置；符号类型选择复选框，用于各通道监测变量符号类型设置，如勾选上相应通道的符号类型选择项，则相应通道所监测的变量则为有符号类型，否则为无符号类型；变量注释的编辑框，用于对各通道所监测变量进行注释；X轴单位长度选框，用于时间轴的放大系数设置；数据采集按钮(E)，单击该按钮则开始连续实时监测所选各通道变量曲线。

图5是图1所示实施例中上位机运行性能曲线显示人机交互界面。其中，51为反馈位置变量对应的曲线；52为反馈加速度变量对应的曲线；53为给定速度变量对应的曲线；54为反馈速度变量对应的曲线；55为竖直方向的游标，该游标55可以通过鼠标左右移动。图5中右侧所标示的“位置”、“给定速度”、“反馈速度”、“加速度”，即对应为“反馈位置变量”、“反馈加速度变量”、“给定速度变量”、“反馈速度变量”，也即是图4中变量注释编辑框所输入的对监测变量的注释。移动游标55则当前游标55和各监测通道曲线交点所对应的值，对应显示在前面所述“位置”、“给定速度”、“反馈速度”、“加速度”的下方游标值显示框中。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电梯运行性能实时监测系统，其特征在于：包括， 

电梯运行控制器，与上位机通过串口采用最佳波特率进行通讯；定时采集所述上位机设定的变量地址中的数据，并存储于缓冲区中；接收到所述上位机下发的数据请求后，根据所述缓冲区中存放的数据情况作出相应处理，并将最早采集到的N个周期的数据打包发送给所述上位机； 

上位机，根据用户设置的监测选项，向所述电梯运行控制器发送监测变量地址和数据请求，接收所述电梯运行控制器发送的所述数据包，进行解包后以曲线的形式在人机交互界面显示； 

所述电梯运行控制器直接通过串口与上位机进行通讯； 

所述最佳波特率为所允许的波特率当中比理想波特率小且最接近的值，所述理想波特率按如下公式计算： 

理想波特率＝电梯运行控制器CPU的串口接收缓冲寄存器字节数×(数据位数+停止位数+奇偶校验位数)/定时收发周期。 

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电梯运行控制器包括： 

电梯运行控制器CPU，执行电梯运行控制程序、数据采集程序和串行通讯程序，用于控制电梯的运行、数据采集和与上位机的通讯； 

存储器，用于存储所述电梯运行控制器CPU所执行的程序和程序执行过程中所产生的变量； 

外部I/O接口，用于输入电梯各部件的相关信号，输出对电梯各部件的控制指令； 

CAN收发器，用于输入电梯各部件的相关信号，输出对电梯各部件的控制指令； 

电平转换芯片，将串口收发器的电平转换为RS232串口的电平，以实现和上位机（12）的通讯。 

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于：所述电梯运行控制程序负责处理由所述外部I/O接口和CAN收发器输入的电梯各部件的相关信号，处理后所生成的对电梯各部件控制指令通过外部I/O接口和CAN收发器发送至电梯各部件，实现对电梯正常运行的监测、控制和保护。 

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于：所述数据采集程序负责接收上位机下发的监测变量地址，采用和速度环运算周期相同的周期定时采集监测变量地址中的数据并保存于缓冲区中；接收到上位机下发的数据请求时，如果缓冲区中存储的采集到的数据周期个数大于等于N，则将最早采集到的N个周期的数据打包发送给上位机，否则等N个周期的数据采集完毕后再打包发送给上位机。 

5.如权利要求2所述的系统，其特征在于：所述串行通讯程序通过RS232串口和上位机通讯，按照定时收发周期定时接收电梯运行控制器CPU中串口接收缓冲寄存器中的数据，并将需要发送的数据发送到电梯运行控制器CPU的串口发送缓冲寄存器中。 

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述监测变量包括电梯运行控制程序中用于标识电梯运行性能的电梯位置、给定速度、给定加速度、反馈速度和反馈加速度。 

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述N个周期为大于等 于理想周期数的正整数，该理想周期数按如下公式计算： 

理想周期数＝包头和包尾附加数据字节数/〔波特率×数据采集周期/(数据位数+停止位数+奇偶校验位数)-一个周期采集到的数据字节数〕+2。 

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