JP2009078904A - Communication system for elevator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エレベーターの通信システムに関する。 The present invention relates to an elevator communication system.
従来のエレベーターシステムでは、各エレベーターを制御するための制御盤と乗りかご内の押しボタンや乗りかご位置表示器との間のテールコード、制御盤と各階ホールに設置される押しボタンや乗りかご位置表示器との間、複数台エレベーターの最適運行制御を行う群管理制御盤と群管理制御される複数台数のエレベーターごとの制御盤との間などで押しボタンの情報や乗りかごの位置,停止予定階,運転方向など運転に関する情報のやり取りをするための通信伝送網が特許文献1のように張りめぐらされている。
In the conventional elevator system, the tail code between the control panel for controlling each elevator and the push button in the car and the car position indicator, the push button and the car position installed in the control board and each floor hall Push button information, car position, and planned stoppage between the display unit and the group management control panel for optimal operation control of multiple elevators and the control panel for each of multiple elevators controlled by group management A communication transmission network for exchanging information related to driving such as floors and driving directions is spread out as disclosed in
一方、エレベーターシステム全体を稼働させるため、商用電源とエレベーター制御盤との間、制御盤内の電力変換器とエレベーター乗りかご自体を昇降駆動させる駆動電動機との間、制御盤と乗りかごドアを開閉駆動させる電力変換器や乗りかごに搭載された空調機や照明機器や表示装置や制御装置との間、制御盤と乗り場の表示装置や制御装置との間、商用電源と複数台エレベーターの群管理制御盤との間など、電源ラインも縦横に張りめぐらされている。これらの近傍電源線や外部からの電磁波によって通信用伝送路に発生する通信誤りに対して、以下に述べるような対策が提案されている。 On the other hand, in order to operate the entire elevator system, the control panel and the car door are opened and closed between the commercial power supply and the elevator control panel, between the power converter in the control panel and the drive motor that drives the elevator car itself up and down. Group management of commercial power supply and multiple elevators between power converters to be driven, air conditioners mounted on the car, lighting equipment, display devices and control devices, between control panels and display devices and control devices at the landings The power line is stretched vertically and horizontally, such as between the control panel. The following countermeasures have been proposed for communication errors that occur in the communication transmission line due to these nearby power lines and external electromagnetic waves.
特許文献2には、テールコードの中に複数の搬送波信号を用いて通信を行うシステムで、各搬送波信号に対してS/N比を推定し、その値に応じて、搬送波への送信データ割り付け量を変更して通信の安定化を図る提案が示されている。
特許文献3には、通信への環境が安定した状況のタイミングに同期してエレベーターの動作状態を保持し、保持したエレベーターの動作信号によりエレベーターを制御することにより、無作為なタイミングで発生するノイズが入力しても誤った検出の可能性を除去する高精度の制御方法を提案している。
特許文献4には、伝送路の電圧を検出して、その値が大きいとき伝送路を遮断して、サージによる誤動作や構成部品の破損を未然に防ぐことを提案している。
特許文献5には、伝送路の受信局にノイズ除去手段を設け、その構成を伝送エラーの特性で変更することにより安定した特性を発揮させる提案が成されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 proposes that noise reduction means is provided at a receiving station on a transmission path, and that the configuration is changed with the characteristics of transmission errors to exhibit stable characteristics.
しかしながら、特許文献1では、エレベーターシステムへのネットワーク応用が提案されているが、伝送障害などトラブルについては言及がない。特許文献2では、S/N比に応じて送信データ割り付けをしているので、事象が起きてからの対応であること、また、ある程度のデータ量が貯まってから、その結果に基づいての対応となるので実時間性にやや難がある。特許文献3では、伝送の状態を高頻度で監視しなければならない。特許文献4でもやはり、伝送路に障害が起きた後の対応となる。特許文献5でも、受信にのるノイズの特性を把握したのち、ノイズ除去機能の特性を決定し対処するので、時間的な遅れを伴い、やはり、実時間性に難がある。
However, in
本発明の目的は、通信系が電力線からの干渉を受けても確実に通信することができるエレベーターの通信システムを提供することにある。 The objective of this invention is providing the communication system of the elevator which can communicate reliably, even if a communication system receives interference from a power line.
本発明は、本発明者が見出した、電力変換器のスイッチング周期,通信伝送路における伝送速度,誤り訂正符号のビット個数の間の関係に関する新規な知見に基づく。本知見に基づき、具体的には、電力変換器におけるスイッチングによって発生する電力線上のノイズが1通信フレーム内でビット情報を書き換える可能性のあるビット個数以上の誤りビット訂正機能を有するように、電力変換器のスイッチング周期,通信伝送路における伝送速度および誤り訂正符号のビット個数が設定される。 The present invention is based on the novel knowledge regarding the relationship among the switching period of the power converter, the transmission speed in the communication transmission path, and the number of bits of the error correction code, which the present inventors have found. Based on this knowledge, more specifically, the power line noise generated by switching in the power converter has a function of correcting an error bit more than the number of bits that may rewrite bit information in one communication frame. The switching period of the converter, the transmission speed on the communication transmission line, and the number of bits of the error correction code are set.
本発明によれば、電力変換器の発生するノイズに十分対処できる誤りビット訂正機能が得られるので、通信系が電力線からの干渉を受けても確実に通信することができる。 According to the present invention, an error bit correction function that can sufficiently cope with noise generated by the power converter can be obtained, so that communication can be reliably performed even if the communication system receives interference from the power line.
以下、本発明の一実施例であるエレベーターの通信システムを図1に示し、構成とその概略動作を説明する。 Hereinafter, an elevator communication system according to one embodiment of the present invention is shown in FIG.
乗客が乗る乗りかご1が、ロープ2を介して釣合いおもり3に接続され、綱車4,そらせ車5につりかけられている。この綱車4は駆動用の電動機6によって駆動され、この電動機6には制御盤7内にある電力変換器8から所定のスイッチング周波数でチョッピングされたパルス状の駆動用電力の給電が行われている。同様に乗りかご1の図示していないドアを駆動するドアモータ21に対してもパルス状の電力を変換器20から与えるので、電力線である乗りかご給電線19やホール給電線13にはノイズが重畳する可能性があり、この影響をケーブル12,18中で近接する伝送線17や22に与えないような工夫を後述するように実施している。
A
エレベーターシステムでは、乗りかご1を運行するために制御盤7内にある主通信端末9を中心にホール伝送線17を使用して各階の押しボタン15−1〜nと表示装置14−1〜n制御用のホール通信端末16−1〜nと、乗りかご伝送線22を使用して乗りかご押しボタン15−cと表示装置14−c制御用のかご通信端末16−cと、他にも群管理装置内の群管理端末16−gや外部保守センタとのインターフェース用の保守端末16−hとが互いに通信している。これらの端末の中には、後述する伝送速度やビット誤り訂正機能の設定がノイズ源である電力変換器8,20などのスイッチング周波数との関係でなされる。
In the elevator system, in order to operate the
以下、通信システムにおける通信端末についてかご通信端末16−cを例にし、図2,図3を使用して説明する。 Hereinafter, the car communication terminal 16-c will be described as an example of the communication terminal in the communication system with reference to FIGS.
図2は本発明の一実施例における通信端末の構成を示している。かご通信端末16−cは主にトランシーバ23と通信マイコン24で構成され、乗りかご給電線19から得られた電力をAC/DC変換器11−cにより直流化したものが乗りかご内の電気・電子機器に供給されている。主通信端末9から乗りかご伝送線22を介して送信されてきた通信端末16−c宛のデータは、トランシーバ23により通信マイコン24が使用できる電気信号に変換される。そして、通信マイコン24によりデータの送受信,誤り検出・符号化処理,シリアル/パラレルデータ変換が実施され、表示機14−cなどにデータが渡される。送信時は逆の流れで実施される。この通信を行う乗りかご伝送線22は乗りかご内の各機器に電力を送る乗りかご給電線19とケーブル18を共有している。
FIG. 2 shows the configuration of a communication terminal in an embodiment of the present invention. The car communication terminal 16-c is mainly composed of a
図3に通信マイコン24の主な機能を示す。通信マイコン24には初期設定部25,データ送受信部26,誤り訂正機能実施部27,データ保持部28の機能がある。
FIG. 3 shows the main functions of the
初期設定部25には伝送速度を設定する伝送速度設定部25−aや後述する通信フレームを構成するビット数を設定する通信フレーム構成ビット設定部25−b,伝送誤りを訂正可能なビット数を設定する誤り訂正可能ビット数設定部25−cなどがある。これらはプログラムによって設定してもよいし、ディップスイッチなどハードウェアによって設定してもよい。
The
データ送受信部26は他の通信端末とデータのやりとりを初期設定部25で設定された伝送速度,フレームのビット数並びに訂正可能なビット数に従って実際に行う。これもハードウェアでもプログラムによっても構成できる。
The data transmission /
誤り訂正機能実施部27は、データを送信するために誤り訂正符号を付加する符号化部27−aと受信したデータに伝送誤りがあるかどうかを判定し、ある場合には訂正処理を実施する誤り検出・訂正部27−bがある。ここで誤りビット訂正機能としてハミング符号やBCH符号,リードソロモン符号などがあるが、それらの中から適切なものを選択すればよい。また、これらの機能もシフトレジスタなどハードウェアで実現してもよいし、同機能をプログラムによって実施してもよい。
The error correction
データ保持部28は、送受信するデータを保持し、パラレル/シリアルデータ変換を行う。これはメモリなどにより実現する。
The
以上、通信システムについてかご通信端末16−cを例にあげ、図2,図3を使用して説明した。ここでは、かご通信端末16−cを例にあげ説明したが、他の通信端末でも同様である。 The communication system has been described with reference to FIGS. 2 and 3 by taking the car communication terminal 16-c as an example. Here, the car communication terminal 16-c has been described as an example, but the same applies to other communication terminals.
図1に戻って全体構成についてさらに説明する。主通信端末9と各エレベーター機器の通信端末を結ぶ伝送線のそばには、各ホールにあるエレベーター機器(14−1〜n,15−1〜n,16−1〜n)へ給電するため商用電源10をAC/DC変換器により直流化された電圧を送電するホール給電線13や、乗りかごドアを駆動するドアモータ21へ給電するAC/DC変換器11−cなどを結ぶ乗りかご給電線19が近接して配置されている。特にホール伝送線17とホール給電線13は同じケーブル12を使用し、乗りかご伝送線22と乗りかご給電線19は同じケーブル18を使用している。これら給電線に接続されている電力変換器により伝送誤りが引き起こされる。例として乗りかごドアを駆動するドアモータ21へ給電する電力変換器20の動作について、図4を用いて説明する。
Returning to FIG. 1, the overall configuration will be further described. Near the transmission line connecting the main communication terminal 9 and the communication terminal of each elevator equipment, commercial power is supplied to the elevator equipment (14-1 to n, 15-1 to n, 16-1 to n) in each hall. A
図4は本発明の一実施例における電力変換器20の主回路・制御回路構成を示す。本実施例の電力変換器は、いわゆるパルス幅変調型(Pulse Width Modulation、略してPWM)電力変換器である。商用電源10から乗りかご給電線19を介して電力変換器20へ給電される。電力変換器20では整流器29によりAC/DC変換される。図4では整流器29用の半導体素子としてダイオードを示したが、これに限らず自励式の半導体スイッチング素子でもよい。整流器20が出力するDC電圧をインバータ30によりDC/AC変換し、ドアモータ21を駆動させる。このとき制御回路34によりドアモータ21が指令値通りに回転するように制御される。
FIG. 4 shows a main circuit / control circuit configuration of the
次に制御回路34の動作を図5に示す。ドアモータ21を指令どおりに駆動させるため、回転速度制御部35では図4に示した回転速度検出器32から得たモータの回転速度実測値とその指令値を比較し、これがゼロになるようにトルク電流指令値を作成する。トルク電流制御部36では作成されたトルク電流指令値と図4に示した各相電流センサ33−1〜nから得るトルク電流実測値を比較し、これをゼロにするように電圧指令値を作成する。次にPWM比較部では作成された電圧指令値とあらかじめ搬送波設定部37にて設定された搬送波を比較し、その交点でスイッチングする指令を図4に示したインバータ30のスイッチング素子31−1〜6へ送る。
Next, the operation of the
ここで、搬送波設定部37では搬送波の波形や、スイッチング周波数またはスイッチング周期を設定する。詳細は後述するが、スイッチング周波数あるいはスイッチング周期の設定は電源パルスのON/OFFを規定し、所定時間内でみればノイズ発生の回数に関係する。このような搬送波の特性の設定は、プログラムによってもいいし、ハードウェアで設定してもよい。また、各制御部(35,36)で用いられる制御は、例えばPI制御など指令値と実測値の差をゼロに出来るものであればよい。
Here, the carrier
以下、図6を使用して実施例の概要を説明する。図5を用いて説明したように三相インバータではu相,v相,w相の各相の電圧指令がそれぞれ40−1,40−2,40−3で与えられるとき、各電圧指令と搬送波41との交わるタイミングでスイッチングを実施する。ここで、変換器のスイッチング半周期区間42に着目すると、各相1回ずつ(43−1,43−2,43−3)計3回スイッチングが実施される。インバータはスイッチングにより矩形波状の電圧を出力するため、その電圧の変化に起因して零相電流44−1が発生する。この零相電流44−1によるノイズ44−2がシリアル通信のデータ列45に重畳する。このノイズにより伝送誤りが発生する。
The outline of the embodiment will be described below with reference to FIG. As described with reference to FIG. 5, in the three-phase inverter, when the voltage commands for the u-phase, v-phase, and w-phase are given by 40-1, 40-2, and 40-3, respectively, each voltage command and carrier wave Switching is performed at the timing of crossing with 41. Here, paying attention to the switching half-
ここで、図7に示すようなコマンドや送受信端末を示すIDを指定するヘッダ46−1,情報データ46−2,誤り訂正符号46−3で構成される通信フレーム46を送信するのに要する時間(以下、通信フレーム時間長と記す)47をTf、電力変換器の相数をnとし、スイッチング半周期区間42をTS/2とすると通信フレーム46内に重畳するノイズ数emaxは次式のように示すことができる。
Here, the time required to transmit the
本実施例では、三相変換器であるため、n=3である。そこで(1)式は(2)式のように書き直される。 In this embodiment, since it is a three-phase converter, n = 3. Therefore, equation (1) is rewritten as equation (2).
なお、本実施例においては、前式(1)及び(2)の左辺について、[]内を小数点以下切上げている。 In the present embodiment, the numbers in [] are rounded up to the left of the previous expressions (1) and (2).
図8に通信フレーム時間長Tfと重畳するノイズとの関係を示す。TfをTS/2以上TS以下に設定した場合、emaxは6となる。TfをTS/2以下に設定した場合、emaxは3となる。ここでbを通信フレームを構成する全ビット数、vCは伝送速度とすると、(3)式が導かれる。 FIG. 8 shows the relationship between the communication frame time length Tf and the superimposed noise. When T f is set to T S / 2 or more and T S or less, e max is 6. When T f is set to T S / 2 or less, e max is 3. Here, when b is the total number of bits constituting the communication frame and v C is the transmission rate, equation (3) is derived.
ただし、本実施例においては[]内を小数点以下切上げている。 However, in the present embodiment, the value in [] is rounded up.
(3)式は、ここではTsを変化させることにより重畳するノイズ数を調整できることを示すが、電力変換器のスイッチング周期を変化させても同じ効果が得られる。ノイズの影響を受けにくくするためには(4)式のように通信システムが(3)式で示したノイズ数以上の誤りビット訂正数cを有すればよい。 Equation (3) shows that the number of superimposed noises can be adjusted here by changing T s , but the same effect can be obtained even if the switching period of the power converter is changed. In order to make it less susceptible to noise, the communication system may have an error bit correction number c equal to or greater than the number of noises shown in equation (3) as in equation (4).
以下、本実施例における、通信フレームを構成する全ビット数b,誤りビット訂正数c,スイッチング周期TS,伝送速度vCの設定方法について説明する。 Hereinafter, a method for setting the total number of bits b, the number of error bit corrections c, the switching period T S , and the transmission rate v C constituting the communication frame in this embodiment will be described.
設定方法の一形態を図9に示す。この処理はエレベーターの立ち上げ直後の初期処理中に1回各端末に対して実行させることでもよいし、他からの影響に対してアダプティブに対応させたいのであれば、設定を動的に複数回実施してもよい。本形態においては、(3)および(4)式において通信システムの有する誤りビット訂正機能のビット訂正数c,通信フレームを構成する全ビット数bおよび電力変換器のスイッチング周期TSをあらかじめ固定の値として図2に示した初期設定部25,図5に示した搬送波設定部37で設定しておき、伝送速度vCを演算して設定することで通信フレーム時間長Tfを設定する。つまり、図6の通信フレーム時間長47を調節することで、通信フレーム内に重畳するノイズ数emaxをビット訂正数c以下にする。なお、本実施例においては、演算および設定は、通信マイコン24が行っている(後述する図10および図11の形態も同様)。
One form of the setting method is shown in FIG. This process may be executed once for each terminal during the initial process immediately after the elevator is started, or if it is desired to respond adaptively to the influence from others, the setting is dynamically performed multiple times. You may implement. In this embodiment, the bit correction number c of the error bit correction function of the communication system, the total number of bits b constituting the communication frame, and the switching period T S of the power converter are fixed in advance in the equations (3) and (4).
例としてcを3ビット、bを20ビット、1/Tsを8kHzとする。(3)および(4)式よりvCは(5)式で演算することができる。 As an example, c is 3 bits, b is 20 bits, and 1 / T s is 8 kHz. From formulas (3) and (4), v C can be calculated by formula (5).
それぞれ値を代入すると、伝送速度vCを320kbps以上にすればよいことがわかる。この値を図2で示した伝送速度設定部25−aに設定する。 Substituting each value shows that the transmission rate v C should be 320 kbps or higher. This value is set in the transmission rate setting unit 25-a shown in FIG.
設定方法の他の形態を図10に示す。本形態では、(3)および(4)式においてビット訂正数c,伝送速度vCおよび通信フレーム構成ビット数bをあらかじめ固定の値として図2に示した初期設定部25で設定しておき、電力変換器のスイッチング周期TSを演算して設定する。つまり、図6のスイッチング半周期区間42を調節することで、通信フレーム内に重畳するノイズ数emaxをビット訂正数c以下にする。
Another form of the setting method is shown in FIG. In this embodiment, the number of bit corrections c, the transmission rate v C and the number of bits constituting a communication frame b in Equations (3) and (4) are set in advance as fixed values in the
例としてcを3ビット、vcを400kbps、bを20ビットとする。(3)および(4)式よりTSは(6)式で演算することができる。 3 bits c as an example, a v c 400kbps, b is referred to as 20 bits. From the expressions (3) and (4), T S can be calculated by the expression (6).
それぞれに値を代入すると、電力変換器のスイッチング周期Tsを100μs以上、つまりスイッチング周波数を10kHz以下にすればよいことがわかる。この値を図5に示した搬送波設定部37に設定する。
When values are assigned to the respective values, it is understood that the switching period Ts of the power converter may be set to 100 μs or more, that is, the switching frequency may be set to 10 kHz or less. This value is set in the carrier
設定方法のさらに他の形態を図11に示す。本形態では、(3)および(4)式において伝送速度vC,通信フレーム構成ビット数bおよび電力変換器のスイッチング周期Tsをあらかじめ固定の値とし図2に示した初期設定部25,図5に示した搬送波設定部37で設定しておき、ビット訂正数cを演算して設定する。
FIG. 11 shows still another form of the setting method. In this embodiment, in the equations (3) and (4), the transmission rate v C , the communication frame configuration bit number b, and the switching period Ts of the power converter are set to fixed values in advance, and the
例としてvCを400kbps、bを20ビット、1/Tsを8kHzとする。(3),(4)式よりcは(7)式で演算することができる。 As an example, v C is 400 kbps, b is 20 bits, and 1 / Ts is 8 kHz. From Equations (3) and (4), c can be calculated by Equation (7).
それぞれに値を代入すると、ビット訂正数cは3ビット以上であればよいことがわかる。この値を図2に示した誤り訂正可能ビット数設定部25−cに設定する。 If a value is substituted for each, it can be seen that the bit correction number c may be 3 bits or more. This value is set in the error correctable bit number setting unit 25-c shown in FIG.
以上の実施例によれば、通信フレーム時間長内に発生する伝送誤りを訂正することが可能なため、電力変換器が発するのノイズの影響を受けにくい通信システムを構築できる。 According to the above embodiment, since it is possible to correct a transmission error occurring within the communication frame time length, it is possible to construct a communication system that is less susceptible to the noise generated by the power converter.
1 乗りかご
2 ロープ
3 釣合いおもり
4 綱車
5 そらせ車
6 電動機
7 制御盤
8,20 電力変換器
9 主通信端末
10 商用電源
11−1,11−c,11−h,11−g AC/DC変換器
12,18 ケーブル
13 ホール給電線
14−1〜n,14−c 表示装置
15−1〜n,15−c 押しボタン
16−1〜n,16−c,16−h,16−g 通信端末
17 ホール伝送線
19 乗りかご給電線
21 乗りかごドア駆動用モータ
22 乗りかご伝送線
23 トランシーバ
24 通信マイコン
25 初期設定部
25−a 伝送速度設定部
25−b 通信フレーム構成ビット数設定部
25−c 誤り訂正可能ビット数設定部
26 データ送受信部
26−a 送信部
26−b 受信部
27 誤り訂正機能実施部
27−a 符号化部
27−b 誤り検出・訂正部
28 データ保持部
29 整流器
30 インバータ
31−1〜6 スイッチング素子
32 回転速度検出器
33−1〜3 電流センサ
34 制御回路
35 回転速度制御部
36 トルク電流制御部
37 搬送波設定部
38 PWM比較部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
上記電力変換器におけるスイッチングによって発生する上記電力線上のノイズが上記信号における1通信フレーム内でビット情報を書き換える可能性のあるビット個数以上の誤りビット訂正機能を有するように、
前記電力変換器のスイッチング周期,前記通信伝送路における伝送速度および誤り訂正符号のビット個数が設定されることを特徴とするエレベーターの通信システム。 In an elevator communication system in which a power line for supplying power from an electric power converter to an elevator device and a communication transmission path for transmitting a signal for controlling the elevator device transmitted and received by a communication terminal are arranged close to each other,
The noise on the power line generated by switching in the power converter has an error bit correction function of more than the number of bits that may rewrite bit information in one communication frame in the signal.
The elevator communication system, wherein a switching cycle of the power converter, a transmission speed in the communication transmission path, and the number of bits of an error correction code are set.
c≧n(2b/vCTS)であることを特徴とするエレベーターの通信システム。 According to claim 1 or 2, wherein the number of phases of the power converter, the switching period of the power converter, wherein the 1 number of bits of the communication frame, the transmission rate, the number of bits of each n of the error correction code, T S, Let b, v C and c be
An elevator communication system, wherein c ≧ n (2b / v C T S ).
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