CN109896371B - 一种电梯中的通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种电梯中的通信系统，该系统包括：主控制端和从控制端；主控制端置于电梯机房内，通过安全总线与从控制端连接，包括相互电连接的电梯逻辑MPU和第一串行控制器，用于接收从控制端传输的轿厢综合通信数据，控制轿厢运动，生成开关控制信号，并依据安全通信协议生成开关控制通信数据，通过安全总线传输给从控制端；从控制端置于电梯轿厢上，包括相互电连接的轿顶MPU和第二串行控制器，用于将轿厢综合信号依据安全通信协议生成轿厢综合通信数据，通过安全总线传输给主控制端，还用于接收主控制端传输的开关控制通信数据，控制轿门运动。本发明实施例减少了电梯运行过程中随行电缆的数量，降低了电梯的安装与维护成本。

Description

一种电梯中的通信系统

技术领域

本发明实施例涉及信息通信领域，尤其涉及一种电梯中的通信系统。

背景技术

随着经济社会的发展，电梯行业的竞争越来越激烈，市场对整个电梯的成本也提出了更高的要求，降低电梯成本已成为控制系统开发过程中必需的工作。而现有的电梯通信主要是将机房逻辑微处理器单元(micro processor unit，MPU)31与轿顶MPU32之间通过输入/输出(input/output，I/O)点对点进行连接，如图1所示，机房与轿顶的信号经过光电隔离器33后，都通过I/O点对点进行连接，实现通信传输。

I/O点对点连接的通信方式使电梯中的随行电缆数量增多，电梯成本增加。

发明内容

本发明实施例提供了一种电梯中的通信系统，以减少电梯中随行电缆的数量，降低电梯成本。

第一方面，本发明实施例提供了一种电梯中的通信系统，该系统包括：主控制端和从控制端；

所述主控制端，置于电梯机房内，通过安全总线与所述从控制端连接，包括相互电连接的电梯逻辑微处理器MPU和第一串行控制器，用于接收所述从控制端传输的轿厢综合通信数据，控制轿厢运动，并生成开关控制信号，将所述开关控制信号依据安全通信协议生成开关控制通信数据，并通过第一串行控制器控制所述安全总线将所述开关控制通信数据传输给所述从控制端，控制轿门运动；

所述从控制端，置于电梯轿厢上，包括相互电连接的轿顶MPU和第二串行控制器，用于将轿厢综合信号依据所述安全通信协议生成所述轿厢综合通信数据，并通过第二串行控制器控制所述安全总线将所述轿厢综合通信数据传输给所述主控制端，控制轿厢运动，还用于接收所述主控制端传输的所述开关控制通信数据，控制轿门运动。

本发明实施例提供的一种电梯中的通信系统，依据安全通信协议生成主控制端与从控制端间传输的通信数据，并通过安全总线实现电梯机房与电梯轿厢之间数据信号的串行通信，从而减少电梯运行过程中随行电缆的数量，降低电梯的安装与维护成本。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是现有技术中的电梯逻辑MPU与轿顶MPU之间点对点连接通信的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的一种电梯中的通信系统的结构框图；

图3是本发明实施例一提供的系统中安全通信协议制定的流程图；

图4是本发明实施例二提供的一种电梯中的通信系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图2为本发明实施例一提供的一种电梯中的通信系统的结构框图，本实施例可适用于对任一电梯的安装与维护中，该系统具体包括主控制端1和从控制端2。

其中，主控制端1，置于电梯机房内，通过安全总线与从控制端2连接，包括相互电连接的电梯逻辑微处理器MPU11和第一串行控制器14，用于接收从控制端传输的轿厢综合通信数据，控制轿厢运动，并生成开关控制信号，将开关控制信号依据安全通信协议生成开关控制通信数据，并通过第一串行控制器14控制安全总线将开关控制通信数据传输给从控制端，控制轿门运动；从控制端2，置于电梯轿厢上，包括相互电连接的轿顶MPU21和第二串行控制器22，用于将轿厢综合信号依据安全通信协议生成轿厢综合通信数据，并通过第二串行控制器22控制安全总线将轿厢综合通信数据传输给主控制端1，控制轿厢运动，还用于接收主控制端传输的开关控制通信数据，控制轿门运动。具体的，轿厢综合信号包括厅门、轿厢、门机及用户操作等信号。

其中，电梯逻辑MPU11用于根据用户在轿厢输入的操作信息及门区信息，生成开关控制信号，并将开关控制信号依据安全通信协议打包生成开关控制通信数据。具体的，开关控制信号可以包括门区及开关门指令等信号。进一步的，安全通信协议为安全标准openSAFETY通信协议，协议具体包括了通信数据的格式、编码和信号等级等，以及通信内容和通信传输顺序，具体的，本实施例中通信协议定义了通信数据中数据帧的帧头、帧尾和数据内容，以及数据帧长度和数据的循环冗余检验码(Cyclic Redundancy Check，CRC)，实现通信数据传输的检错功能。进一步的，安全通信协议符合安全完整性等级(SafetyIntegrity Level，SIL)中设定等级的要求，其中，SIL的确定需要进行电梯安全系统风险分析，是评估系统能否保证电梯安全的依据。具体的，SIL等级划分为4级，即SIL1、SIL2、SIL3、SIL4，通过风险分析来判断电梯安全级别，本实施例中电梯安全的设定等级为第三级。进一步的，安全通信协议是预先制定好的，如图3所示，用户制定安全通信协议的步骤流程图具体包括：

S110，选定SIL等级。

具体的，根据电梯安全系统风险分析，选定电梯运行安全要求符合的SIL等级为第三级。

S120，选取数据帧长度。

具体的，用户通过调整安全通信协议中通信数据的数据帧长度，使SIL等级满足电梯安全要求的设定等级。

S130，选取校验码CRC参数。

具体的，用户通过调整安全通信协议中循环冗余检验码CRC参数的值，进一步使SIL等级满足电梯安全要求的设定等级。

S140，选取合适线缆。

具体的，通过选择性能更加优越、传输性和安全性更高的线缆对通信数据进行传输，进一步使SIL等级满足电梯安全要求的设定等级。步骤S120、S130、S140都是为了能够使SIL等级满足电梯安全要求的设定等级，还可以通过调整安全通信协议中的其他参数的值来是安全等级符合设定。

S150，达到的SIL等级是否符合设定等级要求。若是，执行S160；若否，执行S120。

具体的，通过进一步调整通信协议中的相应数据帧长度和CRC码等参数的值，并选择性能更加优越的线缆后，判断达到的SIL等级是否满足设定的安全等级要求，当不满足设定等级要求时，继续调整通信协议中的相应参数，循环进行判断，直到SIL等级满足设定等级的要求。

S160，根据安全策略矩阵制定安全通信协议。

具体的，安全策略矩阵包括用户调整的安全通信协议中的各项相关参数，具体包括数据帧长度和校验码CRC等相关参数，根据由通信协议中相关参数生成的安全策略矩阵制定安全通信协议。

本实施例提供的技术方案，依据安全通信协议生成主控制端与从控制端间传输的通信数据，并通过安全总线实现电梯机房与电梯轿厢之间数据信号的串行通信，从而减少电梯运行过程中随行电缆的数量，降低电梯的安装与维护成本。

实施例二

图4为本发明实施例二提供的一种电梯中的通信系统的结构框图，本实施例在上述实施例的基础上进行了优化，具体的，主控制端1还包括串行MPU12，串行MPU12电连接在电梯逻辑MPU11与第一串行控制器14之间，用于接收从控制端传输的轿厢综合通信数据，并发送给电梯逻辑MPU11，还用于接收电梯逻辑MPU11发送的开关控制信号，将开关控制信号依据安全通信协议生成开关控制通信数据，并通过第一串行控制器14控制安全总线将开关控制通信数据传输给从控制端。其中，串行MPU12与电梯逻辑MPU11之间的电连接是通过安全总线实现的。具体的，安全通信协议为openSAFETY通信协议13。将现有技术中电梯逻辑MPU11与轿顶MPU21之间的I/O点对点连接变为通信线缆连接，并解决采用通信方式传输信号时，电梯系统的安全风险增加的问题，采用串行MPU12对传输信号进行处理可以提高通信对电梯系统安全等级的影响，满足电梯运行对安全等级的要求。

进一步的，主控制端1还包括第一差分电平转换器15，并与第一串行控制器14电连接，将包含开关控制通信数据的电平信号转换为差分信号，通过第一串行控制器14控制安全总线将差分信号传输到从控制端2，解决因电梯随行电缆太长而造成传输信号受到干扰和衰减的问题，提高通信的抗干扰能力。

进一步的，从控制端2还包括第二差分电平转换器23，并与第二串行控制器22电连接，将包含轿厢综合通信数据的电平信号转换为差分信号，通过第二串行控制器22控制安全总线将差分信号传输到主控制端1，解决因电梯随行电缆太长而造成传输信号受到干扰和衰减的问题，提高通信的抗干扰能力。

进一步的，第一差分电平转换器15通过安全总线与第二差分电平转换器23电连接。可选的，安全总线可以是RS-485、现场总线、控制器局域网络(Control Area Network，CAN)总线等可以进行信号传输的总线。进一步的，通过采用黑色通道原理，openSAFETY是世界上唯一可通过任意现场总线系统传输安全数据的安全协议，其中，黑色通道原理也就是安全通信原理PROFIsafe，包括标准传输系统及其之上的安全传输协议，PROFIsafe使标准现场总线技术和故障安全技术合为一个系统，即故障安全通信和标准通信在同一根电缆上共存，安全通信不通过冗余电缆来实现。

进一步的，主控制端1还包括第三串行控制器16和第三差分电平转换器17，第三串行控制器16通过openSAFETY通信协议13与串行MPU12电连接，并与第三差分电平转换器17电连接，从控制端2还包括第四串行控制器24和第四差分电平转换器25，第四串行控制器24通过openSAFETY通信协议13与轿顶MPU21电连接，并与第四差分电平转换器25电连接。进一步的，第三差分电平转换器17通过安全总线与第四差分电平转换器25电连接。

具体的，第三串行控制器16与第三差分电平转换器17电连接的电路和第一串行控制器14与第一差分电平转换器15电连接的电路构成了主控制端1中的硬件冗余的双通信通路，对包含开关控制通信数据的数据帧进行冗余传输，降低了通信的失效概率。

具体的，第四串行控制器24与第四差分电平转换器25电连接的电路和第二串行控制器22与第二差分电平转换器23电连接的电路构成了从控制端2中的硬件冗余的双通信通路，对包含轿厢综合通信数据的数据帧进行冗余传输，降低了通信的失效概率。

下面对本系统的工作过程进行示例性的描述：

其中，主控制端1和从控制端2都是通过openSAFETY通信协议13将输入信号生成通信数据，通过串行控制器控制安全总线进行传输。具体的，用户进入电梯轿厢，通过楼层按钮输入用户的操作信号，并综合门机、厅门及轿门等信号生成轿厢综合信号，轿厢MPU21接收到轿厢综合信号后，通过openSAFETY通信协议13生成轿厢综合通信数据，并通过第二串行控制器22和第二差分电平转换器23电连接将电平信号转换为差分信号，第二串行控制器22控制安全总线将此差分信号传输至主控制端1，再通过第一差分电平转换器15和第一串行控制器14电连接将差分信号转换为电平信号，还可以通过第四串行控制器24和第四差分电平转换器25电连接将电平信号转换为差分信号，第四串行控制器24控制安全总线将此差分信号传输至主控制端1，再通过第三差分电平转换器17和第三串行控制器16电连接将差分信号转换为电平信号，并通过openSAFETY通信协议13解析得到轿厢综合通信数据传输给串行MPU12，最后通过安全总线传输给电梯逻辑MPU11,从而控制轿厢运动；主控制端1的电梯逻辑MPU11根据接收到的轿厢综合通信数据对应生成开关控制信号，并将该开关控制信号发送给串行MPU12，通过openSAFETY通信协议13生成开关控制通信数据，并通过第一串行控制器14和第一差分电平转换器15电连接将电平信号转换为差分信号，第一串行控制器14控制安全总线将此差分信号传输至从控制端2，再通过第二差分电平转换器23和第二串行控制器22电连接将差分信号转换为电平信号，还可以通过第三串行控制器16和第三差分电平转换器17电连接将电平信号转换为差分信号，第三串行控制器16控制安全总线将此差分信号传输至从控制端2，再通过第四差分电平转换器25和第四串行控制器24电连接将差分信号转换为电平信号，并通过openSAFETY通信协议13解析得到开关控制通信数据最后传输给轿顶MPU21，轿顶MPU21根据接收到的开关控制信号中包括的门区及开关门指令等信号控制轿门运动。

本实施例提供的技术方案，通过可在任意现场总线系统传输安全数据的openSAFETY通信协议，生成在主控制端和从控制端之间传输的通信数据，实现两者间的串行通信，提高了通信对电梯系统安全等级的影响，满足电梯运行对安全等级的要求，并减少了电梯运行过程中随行电缆的数量，降低了电梯安装与维护成本。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (5)

1.一种电梯中的通信系统，其特征在于，包括：主控制端和从控制端；

所述主控制端，置于电梯机房内，通过安全总线与所述从控制端连接，包括相互电连接的电梯逻辑微处理器MPU和第一串行控制器，用于接收所述从控制端传输的轿厢综合通信数据，控制轿厢运动，并生成开关控制信号，将所述开关控制信号依据安全通信协议生成开关控制通信数据，并通过第一串行控制器控制所述安全总线将所述开关控制通信数据传输给所述从控制端，控制轿门运动；

所述从控制端，置于电梯轿厢上，包括相互电连接的轿顶MPU和第二串行控制器，用于将轿厢综合信号依据所述安全通信协议生成所述轿厢综合通信数据，并通过第二串行控制器控制所述安全总线将所述轿厢综合通信数据传输给所述主控制端，控制轿厢运动，还用于接收所述主控制端传输的所述开关控制通信数据，控制轿门运动；

所述主控制端还包括串行MPU，所述串行MPU电连接在所述电梯逻辑MPU与所述第一串行控制器之间，用于接收所述从控制端传输的所述轿厢综合通信数据，并发送给所述电梯逻辑MPU；

所述主控制端还包括第一差分电平转换器，所述第一差分电平转换器与所述第一串行控制器电连接；

所述从控制端还包括第二差分电平转换器，所述第二差分电平转换器与所述第二串行控制器电连接；

所述第一差分电平转换器通过所述安全总线与所述第二差分电平转换器电连接；

所述主控制端还包括第三串行控制器和第三差分电平转换器，所述第三串行控制器通过所述安全通信协议与所述串行MPU电连接，并与所述第三差分电平转换器电连接；

所述从控制端还包括第四串行控制器和第四差分电平转换器，所述第四串行控制器通过所述安全通信协议与所述轿顶MPU电连接，并与所述第四差分电平转换器电连接；

所述第三差分电平转换器通过所述安全总线与所述第四差分电平转换器电连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述串行MPU还用于接收所述电梯逻辑MPU发送的所述开关控制信号，将所述开关控制信号依据安全通信协议生成所述开关控制通信数据，并通过第一串行控制器控制所述安全总线将所述开关控制通信数据传输给所述从控制端。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述安全通信协议为安全标准openSAFETY通信协议。

4.根据权利要求1-3任一所述的系统，其特征在于，所述安全通信协议符合安全完整性等级SIL中设定等级的要求。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述设定等级为第三级。

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