CN1992664A - 可用于轻轨的安全门通信方法和系统 - Google Patents
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Abstract
一种可用于轻轨的安全门通信方法，应用于在RS485总线连接的属于从站的多个上行线滑动门控制器以及属于主站的上行线逻辑控制单元，包括循环执行的以下步骤：主站发出尾站令牌询问；从站1侦听到主站发出的尾站令牌询问后发出回应……；从站N侦听到从站N－1发出的令应时发出回应；主站在上述过程中接收全部回应信息并进行更新。其中，主站侦听整个传输帧，每一个所述从站只侦听传输帧头部的令牌部分。实施本发明提供的可用于轻轨的安全门通信方法和系统，是针对地铁安全门监控系统开发的，可以在较多站点的条件下，提供性能可靠的安全门通信，具有在恶劣环境下保持较强的信号传输能力，保障通讯速率高和通讯可靠性高，同时，具有较低的成本。
Description
技术领域
本发明涉及计算机通信技术，具体涉及一种廉价的可用于轻轨的安全门通信方法和系统。
背景技术
现代地铁或轻轨在车站为安全和节能考虑，经常安装有安全门，为实现安全门在车辆到来停稳后对准开启以及车辆驶离后关闭，需要对安全门进行及时有效的控制。为此，常规的城市交通轻轨安全门(以下简称安全门)的控制系统需要组成如图1所示的网络，从而监控每一个门机及控制设备的运行状况，在该系统中，采用了现场总线，以及连接在现场总线上的控制单元、多个上行线单元和同样多个的下行线单元。图2是现有技术的轮询情况。
发明内容
本发明的要解决的技术问题是如何在站点多、速率要求高和可靠性要求高的前提下，为安全门监控系统提供性能可靠的安全门通信，具有较低的成本。
本发明上述技术问题这样解决，构造一种可用于轻轨的安全门通信方法，应用于在RS485总线连接的属于从站的多个上行线滑动门控制器以及属于主站的上行线逻辑控制单元，其特征在于，包括循环执行的以下步骤：
主站发出尾站令牌询问；
从站1侦听到主站发出的尾站令牌询问后发出回应
从站2侦听到从站1发出的令牌时发出回应；
……
从站N侦听到从站N-1发出的令应时发出回应；
主站在上述过程中接收全部回应信息并进行更新。
在按照本发明提供的可用于轻轨的安全门通信方法中，所述令牌是通过发送包括以下数据结构的传输帧实现发送的：令牌、帧标记、数据长度、数据1……数据N，CRC16，如图3所示。
在按照本发明提供的可用于轻轨的安全门通信方法中，所述主站侦听整个传输帧，每一个所述从站只侦听传输帧头部的令牌部分。
在按照本发明提供的可用于轻轨的安全门通信方法中，所述主站设有轮询计时器，在连续没有收到令牌超过规定时间时，则发出下一个令牌，以保障不会因为某个从站故障而丢失通讯令牌。
在按照本发明提供的可用于轻轨的安全门通信方法中，将所述RS485通讯电缆中使用2根作为通讯电缆，1根作为等电位地电缆，另一根作为总线占用电缆，每个站在发送数据前5ms先通过该总线占用电缆侦听总线是否有被占用，如果有则不可以发送；假若没有被占用则通过总线占用电缆发出占用信息，发出占用信息后延迟5ms再通过通讯电缆发送数据。
本发明另一技术问题这样解决，构造一种可用于轻轨的安全门通信系统，包括通过一个RS485总线连接的多个上行线滑动门控制器以及上行线逻辑控制单元，通过另一个RS485总线连接的多个下行线滑动门控制器以及下行线逻辑控制单元，还包括分别上行线逻辑控制单元、下行线逻辑控制单元通信的监控上位机，用于采集每个门的数据以及PEDC控制器数据。
在按照本发明提供的可用于轻轨的安全门通信方法中，所述RS485通讯电缆包括2根通讯电缆，1根等电位地电缆，以及另一根总线占用电缆，每个站在发送数据前5ms先通过该总线占用电缆侦听总线是否有被占用，如果有则不可以发送；假若没有被占用则通过总线占用电缆发出占用信息，发出占用信息后延迟5ms再通过通讯电缆发送数据。
在按照本发明提供的可用于轻轨的安全门通信方法中，所述主站设有轮询计时器，在连续没有收到令牌超过规定时间时，则发出下一个令牌，以保障不会因为某个从站故障而丢失通讯令牌。
实施本发明提供的可用于轻轨的安全门通信方法和系统，是针对地铁安全门监控系统开发的，可以在较多站点的条件下，提供性能可靠的安全门通信，具有在恶劣环境下保持较强的信号传输能力，保障通讯速率高和通讯可靠性高，同时，具有较低的成本。
附图说明
图1为使用本发明方法的安全门监控系统网络示意图。
图2是现有技术轮询发生冲突的示意图；
图3为本发明方法使用的数据格式示意图；
图4是本发明方法可避免冲突的轮询示意图；
具体实施方式
如图1所示，在本发明的系统中，信号采集的现场总线使用RS485的结构，通信协议为自主研发。该通讯协议为特别为安全门研发，可以大大降低与安全门通讯的数据量，减少通讯开销，从而可以增加监控的实时性，达到有效侦听故障及其来源的目的。本发明的通信方法采用的协议，其思想如下：根据安全门特性，每个门体的关键数据或每个PEDC的一般不超过10Byte，所以在48个门体加2个PEDC控制器后数据量不会超过0.5kB。而安全门一般数据实时更新一般需要200ms。从而可以计算出理论通讯速率为
0.5KB×1000s/ms÷200ms＝2.5KB/s＝20000bit/s
根据实际状况可判断出系统通讯距离总长约为1000m，站点需要≥51个。通过本发明方法采用的协议，成本非常低廉并且能有效的做到上述通讯功能，比直接采购现有的通用网络产品成本更低，效果也能达到同等需要。
对本发明方法及系统的工作原理描述如下，众所周知，对于多站点长距离通讯，比较困难的2个问题就是电气的信号衰减以及多站通讯的冲突碰撞问题。
1)电气衰减的解决
电气通讯部分采用RS485实现，按照标准，其支持最大传输距离约为1219米，最大传输速率为38400bit/s，完全可以满足需求。
2)多站通讯的解决
安全门主监控系统要通过数据采集总线采集下面每个门的数据以及PEDC控制器数据。
安全门通讯系统采用主从结构，由工控机主站对下面站点发出令牌询问信号，下面站点侦听到属于自己的令牌询问后向主站返回信息。一下是实现该通讯所存在问题的图解：
从图上看出，主站发出询问后从站回应，但是由于RS485总线在同一时间只能有一个站点占用总线，其他站处于侦听状态。因而如果有2个站同时希望发出通讯信息，则会出现总线碰撞的情况，通讯无法进行。目前有很多接近碰撞的方法，安全门通讯系统通过自己特有的令牌询问协议结构以及通讯机制解决碰撞问题。
本发明提出的安全门通信协议结构如下：
1.主站发出尾站令牌询问，从站1看到令牌并发出回应。
2.从站二看到从站1发出的令牌回应，然后发出回应。
……
N.从站N看到从站N-1发出的令牌回应，然后发出回应。
……
不论哪个从站发出询问主站均接受信息并根据令牌把该从站信息刷新，到达站尾后，由从站1看到尾站令牌发出新一轮令牌询问
实际上因为同一时间只有一个站占有总线，其余站都处于侦听状态，所以上图很好的解释了该通讯实现的基理，红色代表侦听的到令牌头部分，绿色代表侦听到的数据段部分。也就是主站会侦听整条信息，而从站只会侦听令牌头。
如图4所示，该协议可以有效解决站间因通讯顺序错乱而产生碰撞冲突问题，然而却存在一旦某个从站通讯功能故障将导致后面站点无法通讯的缺陷。所以主站具有看门狗的功能，主站自动记录上一个收到的令牌，当到了看门狗时间还没收到令牌，则主站会补发下一个令牌，让下一个站回答。这样则有效接近了因为某个站故障而丢失通讯令牌的问题。
因为有了上述机制在应用上有可能会出现从物理上的碰撞，比如从站1因为内部问题并非通讯损坏而延迟了发出令牌时间导致主站补发了令牌询问，但在主站补发的同时从站的通讯功能又正常了继续发出令牌信息，这样会导致出现物理碰撞。所以为了解决该问题我们使用了总线占线的机制。因为RS485通讯实际上只使用了2根通讯电缆，1根等电位地电缆，我们在总线上使用了第4根电缆，定义为总线占用电缆。每个站在发送数据前5ms先侦听总线是否有被占用，如果有则不可以发送。假若没有则发出占用信息，延迟5ms再发送数据，就是牺牲5ms的占空来保证占用总线的稳定。由于利用单片机I/O侦听的能力比较强所以一般出现冲突几率很少，从而有效地解决了上述问题。
Claims (8)
1、一种可用于轻轨的安全门通信方法，应用于在RS485总线连接的属于从站的多个上行线滑动门控制器以及属于主站的上行线逻辑控制单元，其特征在于，包括循环执行的以下步骤：
主站发出尾站令牌询问；
从站1侦听到主站发出的尾站令牌询问后发出回应
从站2侦听到从站1发出的令牌时发出回应；
……
从站N侦听到从站N-1发出的令应时发出回应；
主站在上述过程中接收全部回应信息并进行更新。
2、根据权利要求1所述可用于轻轨的安全门通信方法，其特征在于，所述令牌是通过发送包括以下数据结构的传输帧实现发送的：令牌、帧标记、数据长度、数据1……数据N，CRC16。
3、根据权利要求2所述可用于轻轨的安全门通信方法，其特征在于，所述主站侦听整个传输帧，每一个所述从站只侦听传输帧头部的令牌部分。
4、根据权利要求2所述可用于轻轨的安全门通信方法，其特征在于，所述主站设有轮询计时器，在连续没有收到令牌超过规定时间时，则发出下一个令牌，以保障不会因为某个从站故障而丢失通讯令牌。
5、根据权利要求1-4中任何一项所述可用于轻轨的安全门通信方法，其特征在于，将所述RS485通讯电缆中使用2根作为通讯电缆，1根作为等电位地电缆，另一根作为总线占用电缆，每个站在发送数据前5ms先通过该总线占用电缆侦听总线是否有被占用，如果有则不可以发送；假若没有被占用则通过总线占用电缆发出占用信息，发出占用信息后延迟5ms再通过通讯电缆发送数据。
6、一种可用于轻轨的安全门通信系统，其特征在于，包括通过一个RS485总线连接的多个上行线滑动门控制器以及上行线逻辑控制单元，通过另一个RS485总线连接的多个下行线滑动门控制器以及下行线逻辑控制单元，还包括分别上行线逻辑控制单元、下行线逻辑控制单元通信的监控上位机，用于采集每个门的数据以及PEDC控制器数据。
7、根据权利要求6所述可用于轻轨的安全门通信系统，其特征在于，所述RS485通讯电缆包括2根通讯电缆，1根等电位地电缆，以及另一根总线占用电缆，每个站在发送数据前5ms先通过该总线占用电缆侦听总线是否有被占用，如果有则不可以发送；假若没有被占用则通过总线占用电缆发出占用信息，发出占用信息后延迟5ms再通过通讯电缆发送数据。
8、根据权利要求2所述可用于轻轨的安全门通信系统，其特征在于，所述主站设有轮询计时器，在连续没有收到令牌超过规定时间时，则发出下一个令牌，以保障不会因为某个从站故障而丢失通讯令牌。
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| CN 200510121124 CN1992664A (zh) | 2005-12-29 | 2005-12-29 | 可用于轻轨的安全门通信方法和系统 |
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