CANopen 集团定义通信协议

KEB 驱动器利用供应商中立的即插即用标准。

达伦·米勒和科林·祖纳

电梯系统的可靠和安全运行需要许多互连设备之间的互操作性。 在电梯系统的整个生命周期中，如果任何设备出现故障或无法按预期运行，整个系统都有停机的危险。 对于配备许多联网电子设备的现代电梯系统而言尤其如此。 当设备使用不同的通信协议交换信息时，每个联网设备的互操作性成为一个挑战。

考虑到这一挑战，在自动化 CAN (CiA) 中成立了一个名为“CANopen Special Interest Group Lift”的技术小组，以定义电梯控制系统中所有联网设备使用的标准通信协议。 此类设备可以是变频驱动器、轿厢控制器、门控制器、输入面板、显示单元等。用于电梯控制的应用配置文件 CiA 417 被定义为用于 CANopen 电梯系统中设备通信的开放标准化协议。 CiA 417 基于通信配置文件 CANopen，它在许多工业应用中普遍使用。 创建标准通信协议的目标是使用即插即用组件创建供应商中立的电梯系统。 这使用户可以自由组合来自不同生产商的产品，而不必担心不兼容问题。 创建即插即用系统的好处包括减少设计、安装和维护电梯系统的成本和时间。

带有 CANopen Lift (CiA 5) 操作器的 COMBIVERT F417 产品系列已开发用于电梯应用。 CANopen Lift 操作器建立在一个经过验证的电梯程序之上，该程序包括广泛的专门设计的功能，以减少安装时间并在不牺牲安全性的情况下提供高性能的乘坐质量。 

标准开放协议

CiA 417 定义了电梯系统通信总线上所有设备使用的标准通信协议。 每个设备在传输信息时将使用相同的规则集进行通信。 这意味着向总线上所有设备的信息传输将遵循共同的格式和含义。 此外，所有信息都使用相同的通信机制进行传输和接收。 CiA 417 定义了电梯系统使用的所有参数、命令和服务。 CiA 417 的基石是其独特的对象字典，其中包含定义的输入/输出设置、配置设置和特定设备标识符等。 使用这种通用“语言”，总线上的每个设备都将理解发送和接收的所有命令或状态消息。

此外，CAN（控制器局域网）总线系统允许同时向所有设备交换信息（图 1）。 然后每个设备单独确定每条消息的重要性并决定它应该如何反应。 可以对 CAN 总线上的设备进行编程，以读取和响应来自其他设备的错误消息。 例如，如果电梯驱动器进入错误状态，驱动器会向总线上的所有设备发送相应的错误描述。 驱动器的状态对于所有编程为从驱动器接收消息的设备来说都是众所周知的。 访问所有设备的状态信息有助于减少用于故障排除和解决问题的时间和成本。

心跳协议是一项附加规范，可确保可靠通信和快速处理错误。 每隔一段时间，每个设备都会在总线上发送一条短消息，向它所连接的所有其他设备指示。 此消息称为心跳。 心跳用于确认总线上每个设备的连接和状态。 每个设备都应该被编程为监视它需要与之通信的其他设备的心跳； 例如，驱动器和控制器。 如果设备在特定时间内没有响应，主设备可以采取特定操作来重置设备或触发错误。 设备被配置为从其他设备接收特定的心跳； 例如，控制器会产生心跳，驱动器会收到它。 如果驱动器在指定时间后没有收到控制器心跳，它会做出程序响应。

虚拟终端 

CiA 417 允许使用任何人机界面 (HMI) 访问和调整所有设备的参数，而不管物理位置如何。 通过虚拟终端实现对任何设备的远程访问。 例如，如果电梯是无机房 (MRL) 并且驱动器安装在井道中，则驱动器参数的调整可能非常具有挑战性。 这通过虚拟终端得以简化，因为可以直接从汽车控制器调整驱动参数。 根据 ISO 2 设备参数化和配置标准，虚拟终端使用虚拟键盘代码（图 88915）和使用 ASCII 代码的屏幕字符。 每个使用相同代码和序列的 HMI 都可以用作远程设备的屏幕。 如果无线设备连接到总线，还可以使用智能手机远程连接并将其用作调整工具。 KEB 操作员界面包括虚拟终端，用于通用访问总线上的所有设备。

硬件优势

CANopen 是一种建立在 CAN 协议之上的高级通信协议。 CANopen 最初是为面向运动的机器控制系统而设计的。 底层 CAN 协议是网络硬件的基础，定义了数据传输过程。

CAN 总线系统用于许多不同的系统，包括工业和汽车应用。 对 CAN 控制器芯片的高需求创造了来自不同制造商以具有成本效益的价格大量供应。

电梯控制柜通常包含许多潜在形式的电磁干扰 (EMI)。 对 EMI 和损坏的数据传输进行故障排除可能会导致严重的安装延迟并带来可观的经济损失。 CAN 控制器芯片内置高级错误处理功能。CAN 硬件可以检测位错误并防止发送器和接收器在进一步数据传输之前传输无效消息。 错误检查机制包括位监控帧检查、确认检查和错误限制等。 KEB CANopen Lift 驱动器还在电梯应用软件中集成了高级功能和诊断功能。

KEB CANopen 电梯驱动器

CANopen 可用于具有速度控制模式的 KEB 驱动器。 这类似于使用不同类型串行通信的当前速度控制实现，但具有已经讨论过的 CAN 通信提供的优点。 美国电梯市场的很多电梯控制器都使用串行通信，而这种应用可以通过CANopen通信轻松完成。

KEB 电梯驱动器还具有位置控制器作为驱动器软件的一部分。 驱动器中的位置控制器可与 CAN 编码器结合使用，以确定电梯轿厢的精确位置和运动。 该信息可用于直接到地板的位置控制。 这不仅提供了优化的速度曲线，还减轻了主控制器中央处理单元的负担。 KEB 驱动器可以处理计算减速距离和确定减速或加速率的密集任务，以最小的平层距离平稳、精确地接近地面（图 3）。

结语

在电梯控制器中使用标准化通信协议的好处是显而易见的。 它允许所有联网设备的互操作性，降低成本，并提供不牺牲乘坐质量和安全性的供应商中立设计。 CANopen Lift 规范具有许多优势，这些优势只会随着时间的推移而增加。