电梯的本地监控和远程监控

前言 随着科学技术的迅速发展和人们现代化生活水平的提高，电梯已经步入了人们的生活。为了使人们的生活更加安全、舒适，对电梯的安检工作成为小区物业和电梯生产厂家比较头痛的事情。本文的主要讲述了如何运用计算机控制器、远程终端、现有的GPRS网络和Internet对电梯进行远程和本地的监控，从而使电梯安全的运行。 现在人们正在使用的电梯的主要的控制核心是可编程与逻辑控制元件，即我们平时所说的PLC。它的编程语言主要是梯形图（LAD）和指令表（STL），控制方式主要是顺序控制。用它编写的程序可读性比较差，而且通信方式也比较单一。 可编程计算机控制系统（Programmable Logic Controller，简称PCC）是集计算机技术、通信技术、自动控制技术（简称3C技术）为一体的新型工业控制系统。可编程计算机控制系统以极高的可靠性、丰富的编程语言、实用的编程方法、强大的功能、优良的性能、良好的耐恶劣环境的能力而成为工业控制领域中增长速度最迅猛的工业控制设备。 本文系统的叙述了当今世界上先进的可编程计算机控制器技术和它的编程方法，并用其作为电梯控制的核心模块。 此外，本文所讲述了如何运用GPRS网络传输数据、控制远端设备的运行、修改远端设备的工作参数；如何运用VB进行上位机软件的设计等等。 第一章系统方案设计 1.1可编程计算机控制系统的介绍 1.1.1贝加莱2003系列的PCC 可编程计算机控制系统（Programmable Logic Controller，简称PCC）是集计算机技术、通信技术、自动控制技术（简称3C技术）为一体的新型工业控制系统。可编程计算机控制技术从20世纪六十年代诞生以来，经历了可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller,简称PLC）,可编程控制器（Programmable Controller,简称PC）,到今的PCC，均以极高的可靠性、丰富的编程语言、实用的编程方法、强大的功能、优良的性能、良好的耐恶劣环境的能力而成为工业控制领域中增长速度最迅猛的工业控制设备。随着3C技术的迅速发展，新一代的PCC已经能够胜任大型的集散控制和复杂的过程控制。其良好的兼容性、强大的通信功能、优良的适时性、丰富的功能函数、品种繁多的硬件模块、多种编程语言的使用等，使PCC可以适应各种工业控制的需要。 2003系列的PCC具有以下特点 （1）具有硬件模块化； （2）具有网络功能； （3）具有与HMI通信的接口； （4）具有工业计算机功能； （5）EMC符合EN61131-2; （6）可靠的I/O总线协议； （7）独立的I/O总线和系统总线； （8）一个周期中位或字的处理； （9）多I/O总线系统的高性能； （10）具有工业强度的端子排。 PCC的内核是一个强有力的标准系统元件。由于集成了RISC（精简指令计算机）作为外部通信，可以减轻CPU的负担。和串口的通信与主处理器实际操作同时发生，这样可以避免发生在传统控制系统中的通信瓶劲问题。因为PCC与工业计算机相结合，所以PCC在一个周期内可以处理位、字节、字，这样可以提高速度。 传统控制系统的另一个瓶颈是总线系统，即总线系统要处理所有的数据传送。在B&R2003的PCC中，应用了全新的总线的概念，那就是系统总线和I/O总线的分离。工业计算机所需要的模块（大量的存储控制器、附加的处理器模块、远程主站、网络模块等）运行在系统总线上，很自然的，系统总线也具有多处理器能力。I/O总线的模块主要用于机械或系统接口，例如，数字量和模拟量I/O模块，定位模块，智能I/O处理器等。 所有的I/O模块都是电气隔离的，并且用EMC（符合EN31131-2）方法进行保护，这样可以屏蔽外部干扰。 I/O总线的结构和长度是极其灵活的。B&R2003系列可以进行本地或远程I/O扩展，这样，若有必要,I/O模块可以靠近机器或设备按装。 B&R的PCC都是采用的模块化的设计方法，我们可以根据工程的需要和客户的要求选择不同的模块，进行构建一个不仅符合用户要求，而且还十分经济的工程系统。在本次的设计中主要用到了以下几个模块，其功能如下述： 1.1.2编程软件的介绍 与通常的可编程控制器一样,可编程计算机控制器(PCC)也是专门为工业自动控制而开发的装置,其主要使用对象是广大电气技术人员及现场操作人员. 可编程计算机控制器(PCC)的控制能力是由编程实现的.为了满足PCC使用对象的传统习惯和掌握能力,与通常的可编程控制器的一样,PCC也常常采用面向控制过程,面向问题的简单而控制型语句,直接表达被控对象的动作及输入输出的关系.以往可编程控制器的编程语言有梯形图LAD(Ladder Diagram),指令表IL(Instruction List),结构文本ST(Structure Text),顺序功能图SFC(Sequential Function Chart),B&R Automation Studio以及标准C语言(ANSI C)等,其中梯形图LAD和指令表IL语言目前仍在可编程计算机控制器(PCC)的使用中很流行,而B&R Automation Studio以及标准C语言(ANSI C)由于其强大的功能,得到越来越广泛的应用. 可编程计算机控制器(PCC)的软件可分为系统软件和应用软件两大类. A 系统软件 可编程计算机控制器的系统软件一般可分为编程器的系统软件和PCC的操作系统两部分. B 应用软件 可编程计算机控制器的应用软件是指用户根据自己的控制要求编写的应用程序,用于完成特定的控制任务. 分时多任务操作系统: 模块化的B&R PCC系统的分时多任务操作系统(PCCSW)由操作任务内核和PCC的专用软件包两部分组成. (1) 操作系统内核. 本操作系统内核是一个具有多任务处理能力的标准操作系统,它能完成多任务时间的处理与应用程序的管理等最基本的功能. (2) PCC专用软件包 PCC专用软件包,具有多任务处理能力的操作系统便可以被运用到控制技术中了.PCC专用软件包的组成如下. 系统管理器:系统管理器根据操作系统时钟每10ms执行一次. 标准任务层:标准任务层的任务由系统管理器来协调他们的运行. 高速任务层: 高速任务层的任务由硬件定时器来激发. 通信软件:通信软件由系统管理器或通信中断激发. 功能库:功能库可以被系统或应用程序调用. 系统任务:系统任务由系统或应用程序设置. 中断任务/例外处理任务: 中断任务/例外处理任务是特殊的任务 (3) 多任务 为了使各个PCC任务具有不同的优先级,用户可以将任务设置在不同的任务级别中.用户也可以给每个任务等级设置不同的循环时间.在设置的循环时间内,相应的任务被执行一次. 用户可以使用两种不同的任务层:标准任务层和高速任务层. 任务优先级: 1.2无线通信模块的应用 在本次设计中我选用了上海英硕自动化公司的数据终端DataFairy. 1.2.1 GPRS的介绍 附图2.1所示为GPRS网络的简化模型。GPRS在一个发送实体和一个或多个接收实体之间提供数据传送能力。这些实体可以是移动用户或终端设备，后者被连接到一个GPRS网络或一个外部的数据网络。 -GPRS是基于现有的GSM网络实现的，需要在现有的GSM网络中增加一些节点：网关GPRS支持节点GGSN（Gateway GPRS Supporting Node）、服务GPRS支持节点SGSN(Serving GPRS Supporting Node)。GGSN在GPRS网络和公用数据网之间起关口站的作用，它可以和多种不同的数据网络连接，如ISDN和LAN等。SGSN记录移动台的当前位置信息，并在移动台和各种数据网络之间完成移动分组数据的发送和接收，为服务区内所有用户提供双向的分组路由。系统共用GSM基站，但基站要进行软件更新，移动台也要采用新的GPRS移动台。GPRS要增加新的移动性管理程序，通过路由器实现GPRS骨干网互联。 1.3 GPRS数据终端主要功能一览 1.3.1功能介绍 数据终端DataFairy的主要功能: 功能强大 内嵌了TCP/IP协议栈，既可以作为普通的GPRS modem，通过PC连接Internet，也可以无须PC的拨号网络，用户设备仅仅通过RS232接口与DataFairy相连，就可以轻松与Internet交换数据。 此外，用户还可以借助于手机、PDA等移动终端，将控制指令透过DataFairy发给用户设备，实现遥控、遥测等 使用简单 用户设备通过RS232接口就可轻松实现与Internet交换数据，无须任何其他设备； 在DataFairy的永远在线模式下，用户只要简单地设置服务器的IP地址、端口号两个参数，DataFairy就可以自动建立起与服务器的通信连接、传输用户数据，并自动完成通信链路的断线检测、断线后的自动重拨，而无须用户设备去关心具体的拨号过程、通信链路管理过程等。 配置灵活 DataFairy提供多种工作模式：参数配置模式、永远在线模式、定时传输模式、数据触发模式以及AT命令模式，用户可通过菜单进行配置，也可以由用户软件控制，在不同模式之间切换。 应用接口丰富 DataFairy提供了非常灵活的消息接口，用户可以据此实现强大的、特定的功能，此外，用户还可以根据特殊的要求，对消息接口进行扩展。 支持的协议丰富 支持PPP，TCP/IP，UDP、SMTP、HTTP、FTP、TFTP、SNMP等协议。 扩展性强 DataFairy为用户的应用提供了消息的接口方式，使得用户实现功能扩展非常方便，对于特殊的要求，还可以通过扩展消息来实现。 1.3.2 DataFairy的技术指标 下表给出DataFairy的主要技术指标<