基于CAN/LIN混合网络的电梯通信系统

论文摘要

电梯作为高层建筑垂直运行的交通工具,在日常生活中的作用越来越不可忽视。而随着高层建筑,超高层建筑的不断涌现,传统点对点通信的电梯控制系统已经不能适应工程的要求,采用新的通信方式和控制方式来实现电梯系统的功能势在必行。随着现场总线技术及计算机技术的发展,新近少数电梯公司设计了采用CAN总线技术的分布式电梯微机控制系统,相较于传统的电梯系统,大大减少了线束,其可靠性和实时性也都大大提高,充分体现了现场总线的技术特点,具有明显的发展优势,但也存在着成本问题。本文在保证电梯系统可靠实时运行的基础上,采用CAN总线、LIN总线技术相结合构建电梯通信网络,实现电梯系统的微机控制,从生产,安装维护,系统耗材等各个方面进一步降低了系统的成本。本文的主要工作是:通过对比各种电梯控制系统的发展、特点、功能及主要的结构形式,根据电梯系统的自身情况,采用新的开发手段及硬件设备,从芯片级出发设计控制;对CAN总线和LIN总线的原理和特性做详细的理论研究,首次将CAN/LIN混合通信网络应用于电梯领域,确定了一种基于CAN/LIN混合网络的分布式电梯控制系统的总体方案;给出该系统的设计目标、功能和总体结构;进行了电梯控制系统中的主控、呼梯、轿厢、网关各控制器模块的硬件和软件的开发,并对整个通信网络的关键性能进行测试分析,在此基础上,对系统的软硬件进行改善优化。现场总线分布式系统既是新兴的工业控制系统,又是低带宽的底层控制网络,它位于生产控制和网络结构的底层,将在各个工业领域发挥更大的作用。CAN总线和LIN总线技术又是新兴于汽车工业的通信网络,国外已有广泛的应用,其前景广阔,而国内对它们的研究尚属起步阶段。因此,本课题对CAN总线和LIN总线的研究,有助于推动其在社会生产的应用和发展。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外电梯的发展状况
• 1.2.1 起源与发展
• 1.2.2 国内外的使用情况
• 1.2.3 电梯系统的技术现状
• 1.3 课题来源和课题主要研究内容及创新点
• 1.4 论文章节安排
• 第二章 电梯系统的总体结构介绍
• 2.1 电梯系统简介
• 2.2 各个功能模块
• 2.2.1 电梯主控制器
• 2.2.2 轿厢控制器
• 2.2.3 呼梯控制器
• 2.2.4 网关
• 2.4 本章小结
• 第三章 通信网络的选择
• 3.1 通信方式
• 3.1.1 传统的电梯通信方式
• 3.1.2 新近的电梯通信方式
• 3.1.3 CAN/LIN混合网络
• 3.2 CAN现场总线
• 3.2.1 CAN总线概要
• 3.2.2 CAN的分层结构
• 3.2.3 CAN的通信协议及实现
• 3.3 LIN现场总线
• 3.3.1 LIN总线概要
• 3.3.2 LIN的参考模型
• 3.3.3 LIN协议的通信机制
• 3.3.4 LIN的通信协议及实现
• 3.4 CAN/LIN网关
• 3.5 本章小结
• 第四章 系统的硬件组成和模块设计
• 4.1 主控制器节点模块
• 4.1.1 微控制器
• 4.1.2 I/O口级联扩展外围设备
• 4.2 CAN/LIN网关
• 4.2.1 CAN节点设计
• 4.2.2 LIN节点设计
• 4.2.3 网关的地址分配
• 4.3 轿厢内呼控制器节点模块
• 4.4 呼梯控制器模块
• 4.5 本章小结
• 第五章 系统的软件设计及通信协议设计
• 5.1 系统的软件流程
• 5.2 CAN网络通信软件设计
• 5.2.1 采用SJA1000的CAN节点软件设计
• 5.2.2 LPC2119的CAN节点通信设计
• 5.2.3 CAN网络节点参数设置
• 5.3 LIN网络通信软件设计
• 5.3.1 LIN主机节点软件设计
• 5.3.2 LIN从机节点软件设计
• 5.4 各个控制器节点模块的软件流程
• 5.4.1 主控制器软件设计
• 5.4.2 轿厢控制器软件设计
• 5.4.3 网关软件设计
• 5.4.4 呼梯控制器软件设计
• 5.5 主控制器的控制算法及通信协议
• 5.5.1 运行控制
• 5.5.2 呼叫计算
• 5.5.3 应用层通信协议
• 5.6 本章小结
• 第六章 系统测试与评估
• 6.1 测试工具
• 6.2 测试分析
• 6.2.1 可靠性
• 6.2.2 实时性
• 6.3 测试的结果与评估
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所完成的研究论文