核心提示：國外先進(jìn)的地鐵移動(dòng)門控制系統(tǒng)通常采用LonWorks技術(shù)構(gòu)建現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)，地鐵站自動(dòng)扶梯遠(yuǎn)程通信接口也是LonWorks接口技術(shù)，基于屏蔽門控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建自動(dòng)扶梯與屏蔽門聯(lián)動(dòng)機(jī)制，將給自動(dòng)扶梯提高節(jié)能效率帶來極大的可行性。
關(guān)鍵詞：LonWorks，自動(dòng)扶梯，地鐵，屏蔽門，電梯節(jié)能，LonTalk協(xié)議
一、引言
能源價(jià)格的高啟以及我國節(jié)能減排巨大的壓力，給城市管理者及電力消費(fèi)者節(jié)能降耗提供出更高的要求。作為城市公共交通重要的支撐力量，地鐵早已經(jīng)成為市民出行的最理想的選擇，也是能耗極大的公共實(shí)施。以南京為例，截至2015年5月，南京地鐵有6條線路、121座車站，線路總長225.4公里。車站使用的自動(dòng)扶梯近1000臺(tái),耗電量將非常大。各地鐵車站的日平均客流量分布極不平衡,全線每月的平均客流量分布也極不平衡。另外,繁忙時(shí)行車間隔為4min30s，而站臺(tái)上行自動(dòng)扶梯實(shí)際運(yùn)送乘客的時(shí)間僅約30s，可見地鐵車站客流量的時(shí)空分布極不平衡。
國外先進(jìn)的地鐵移動(dòng)門控制系統(tǒng)通常采用LonWorks技術(shù)構(gòu)建現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)，地鐵站自動(dòng)扶梯遠(yuǎn)程通信接口也是LonWorks接口技術(shù)，基于屏蔽門控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建自動(dòng)扶梯與屏蔽門聯(lián)動(dòng)機(jī)制，將給自動(dòng)扶梯提高節(jié)能效率帶來極大的可行性。
因此，利用LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)地鐵車站自動(dòng)扶梯與站臺(tái)屏蔽門的聯(lián)動(dòng)，以及自動(dòng)扶梯根據(jù)分布不平衡的客流量智能化的進(jìn)行調(diào)整的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)十分必要。
二、控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
1、系統(tǒng)組成
自動(dòng)扶梯與屏蔽門聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)包括：自動(dòng)扶梯與LonWorks的接口、屏蔽門與LonWorks的接口、連接自動(dòng)扶梯與屏蔽門的總線、網(wǎng)絡(luò)控制器、車站工作站、車站到全線光纖環(huán)網(wǎng)的交換機(jī)、全線光纖環(huán)網(wǎng)、控制中心中央計(jì)算機(jī)8個(gè)部分。
整個(gè)網(wǎng)絡(luò)采用總線拓樸結(jié)構(gòu)，分為n個(gè)子網(wǎng),每個(gè)車站為一個(gè)子網(wǎng)。車站工作站掛接在車站LonWorks總線上,可以對(duì)本站的自動(dòng)扶梯進(jìn)行控制。n個(gè)車站的LonWorks子網(wǎng)通過網(wǎng)絡(luò)控制器和光纖環(huán)網(wǎng)交換機(jī)掛接在全線光纖環(huán)網(wǎng)(以太網(wǎng))上，監(jiān)控中心中央計(jì)算機(jī)也掛接在光纖環(huán)網(wǎng)上,可以對(duì)全線的自動(dòng)扶梯進(jìn)行控制。
2、系統(tǒng)功能
（1）站臺(tái)自動(dòng)扶梯與屏蔽門的聯(lián)動(dòng)
當(dāng)上行/下行列車到站、該側(cè)屏蔽門打開后，系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)屏蔽門打開信號(hào)，然后向相應(yīng)區(qū)域的自動(dòng)扶梯傳送開啟信號(hào)，這些自動(dòng)扶梯就開啟正常模式。
當(dāng)上行/下行列車離站、該側(cè)屏蔽門關(guān)閉后,系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)屏蔽門關(guān)閉信號(hào)，然后向相應(yīng)區(qū)域的自動(dòng)扶梯傳送關(guān)閉信號(hào)，自動(dòng)扶梯通過紅外線漫反射探測(cè)入口無人，延時(shí)運(yùn)行30s節(jié)能模式(用變頻器低速運(yùn)行)后關(guān)閉。
當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到上行/下行屏蔽門被緊急手動(dòng)開啟時(shí)，馬上向所有區(qū)域的自動(dòng)扶梯傳送開啟信號(hào)，車站所有的自動(dòng)扶梯開啟正常模式。此時(shí)需要在車站工作站上人工進(jìn)行復(fù)位操作，才能將車站自動(dòng)扶梯轉(zhuǎn)為正常運(yùn)行模式。
（2）車站自動(dòng)扶梯的運(yùn)行圖模式
運(yùn)行圖就是車站根據(jù)每日客流量在時(shí)間上的變化來調(diào)整開啟自動(dòng)扶梯的數(shù)目和運(yùn)行模式(正常和節(jié)能模式)。例如，早7點(diǎn)—9點(diǎn)是上班高峰期,故此時(shí)車站的自動(dòng)扶梯全部以正常模式開啟；而9點(diǎn)—12點(diǎn)為次低峰期,則此時(shí)車站的自動(dòng)扶梯一半以正常模式開啟、一半以節(jié)能模式開啟。運(yùn)行圖模式可以制定多套，以便在不同的情況下靈活使用,如冬季模式、夏季模式、節(jié)日模式等。
（3）車站工作站和控制中心計(jì)算機(jī)
車站工作站設(shè)置在車站控制室內(nèi),可以控制車站內(nèi)的自動(dòng)扶梯；控制中心中央計(jì)算機(jī)可以控制全線車站的自動(dòng)扶梯。
3、人機(jī)界面
人機(jī)界面可以從LonWorks網(wǎng)絡(luò)上采集信息，也可以把控制命令發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)上的控制節(jié)點(diǎn)，從而完成相應(yīng)的控制任務(wù)。
三、系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)開發(fā)
1、節(jié)點(diǎn)定義和功能分配
每個(gè)節(jié)點(diǎn)采用LonWorks神經(jīng)元芯片作為應(yīng)用程序處理器。其中，節(jié)點(diǎn)1用于接收屏蔽門車站MMS發(fā)出的開門、關(guān)門、緊急開門信號(hào)，通過內(nèi)部應(yīng)用程序比較內(nèi)部存儲(chǔ)的開梯數(shù)據(jù)表后，向應(yīng)開啟的自動(dòng)扶梯所在的節(jié)點(diǎn)發(fā)出開啟自動(dòng)扶梯的信號(hào)；節(jié)點(diǎn)2~n用于接收節(jié)點(diǎn)1和車站工作站的命令，并向車站工作站反饋所在自動(dòng)扶梯的狀態(tài)信息。
2、LonWorks與自動(dòng)扶梯的接口
LonWorks與自動(dòng)扶梯的接口應(yīng)用在節(jié)點(diǎn)2~n上。節(jié)點(diǎn)2~n與自動(dòng)扶梯間的信號(hào)有兩類，第一類是節(jié)點(diǎn)發(fā)送給自動(dòng)扶梯的指令——上行、下行、停止,這些都是開關(guān)量。第二類是自動(dòng)扶梯發(fā)給節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息——故障報(bào)警，這也是開關(guān)量。第三類是自動(dòng)扶梯發(fā)送給節(jié)點(diǎn)的梯級(jí)和扶手帶速度信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)由節(jié)點(diǎn)比較后，節(jié)點(diǎn)決定速差是否超過設(shè)定值,如超過，則節(jié)點(diǎn)給自動(dòng)扶梯發(fā)送停止指令。以下分別討論開關(guān)量的接口和速度信號(hào)的接口。
3、開關(guān)量的接口
Neuron神經(jīng)元芯片通過IO0~IO10共11個(gè)管腳與指定的外部硬件相連，這些IO管腳可以組成34種對(duì)象類型,其中就有Bitinput/output(位輸入/輸出)類型。自動(dòng)扶梯的上行、下行、停止、故障報(bào)警4個(gè)信號(hào)分別使用IO0、IO1、IO2、IO3端口。
4、速度信號(hào)的接口
自動(dòng)扶梯有3個(gè)脈沖速度信號(hào)。第一個(gè)是安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)主軸后端的位移傳感器，通過電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)采集自動(dòng)扶梯梯級(jí)的運(yùn)動(dòng)速度；第二個(gè)是安裝在左扶手帶導(dǎo)向輪主軸上的位移傳感器,通過扶手帶導(dǎo)向輪跟隨扶手帶的轉(zhuǎn)動(dòng)采集左扶手帶的運(yùn)動(dòng)速度；第三個(gè)是安裝在右扶手帶導(dǎo)向輪主軸上的位移傳感器，作用同第二個(gè)傳感器。通過把這三個(gè)位移傳感器采集到的脈沖信號(hào)進(jìn)行比較,就可以判斷自動(dòng)扶梯的梯級(jí)與左右扶手帶的速度差是否超出了預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)。
這里采用Neuron神經(jīng)元芯片的Pulsecoun(脈沖計(jì)數(shù))輸入對(duì)象采集這三個(gè)脈沖信號(hào)。Pulsecount輸入對(duì)象可以在0.839s的固定時(shí)間內(nèi)對(duì)輸入管腳的輸入邊沿?cái)?shù)(上升沿或下降沿)進(jìn)行計(jì)數(shù)，在這個(gè)固定時(shí)間內(nèi)采集到的脈沖個(gè)數(shù)將由函數(shù)io_in()返回一個(gè)unsignedlong類型的值。在這個(gè)LonWorks系統(tǒng)中，就是從3個(gè)IO口獲取數(shù)據(jù),然后分別由函數(shù)io_in()返回3個(gè)值,再比較這三個(gè)值的差來判斷梯級(jí)與扶手帶的速度差是否超出預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)的。脈沖信號(hào)分別輸入神經(jīng)元芯片的IO5、IO6、IO7口。
5、屏蔽門與LonWorks接口
屏蔽門與LonWorks的接口應(yīng)用在節(jié)點(diǎn)1上。
屏蔽門與車站EMCS系統(tǒng)的通信鏈路通過一路RS232接線連接。屏蔽門系統(tǒng)的狀態(tài)與故障情況由屏蔽門PEDC(PlatformEdgeDoorController)傳送到車站EMCS系統(tǒng)。因此,此系統(tǒng)將這條RS232連接線作為節(jié)點(diǎn)1的輸入信號(hào)。神經(jīng)元芯片3120接收串行輸入對(duì)象由管腳IO8實(shí)現(xiàn),串行輸出對(duì)象由管腳IO10實(shí)現(xiàn)。但是，這兩個(gè)管腳只有TTL輸入電平和標(biāo)準(zhǔn)CMOS電平，因此還需加上Motorola的MC145407芯片,將IO管腳的TTL電平轉(zhuǎn)換為符合RS232標(biāo)準(zhǔn)的EIA232C電平。
6、應(yīng)用程序
Neuron神經(jīng)元芯片的任務(wù)調(diào)度采用事件驅(qū)動(dòng)的方式：當(dāng)給定的條件變?yōu)檎鏁r(shí)，與該條件相關(guān)聯(lián)的一段代碼被執(zhí)行。NeuronC是一種專門為神經(jīng)元芯片設(shè)計(jì)的程序設(shè)計(jì)語言。
自動(dòng)扶梯接收網(wǎng)絡(luò)變量并開啟、關(guān)閉的程序
#include
#defineESC_OFF0 //定義常量ESC_OFF,缺省值為0
#defineESC_UP1 //定義常量ESC_UP,缺省值為1
#defineESC_DOWN1 //定義常量ESC_DOWN,缺省值為1
networkinputSNVT_lev_discnv_psd=PSD_ON; //定義網(wǎng)絡(luò)變量nv_psd:屏蔽門的狀態(tài)值
networkinputSNVT_lev_discnv_esc=ESC_UP; //定義網(wǎng)絡(luò)變量nv_esc:自動(dòng)扶梯上行或下行
IO_1outputbitio_ESC_OFF; //將管腳IO_2聲明為位輸出對(duì)象,并命名為io_ESC_OFF
IO_2outputbitio_ESC_UP; //將管腳IO_3聲明為位輸出對(duì)象,并命名為io_ESC_UP
IO_3outputbitio_ESC_DOWN; //將管腳IO_4聲明為位輸出對(duì)象,并命名為io_ESC_DOWN
#definePSD_ON1 //定義常量PSD_ON:屏蔽門開啟為1
#definePSD_OFF0 //定義常量PSD_ON:屏蔽門關(guān)閉為0
#definePSD_ALARM10 //定義常量PSD_ALARM:屏蔽門報(bào)警為10
when(nv_update_occurs(nv_esc)) //當(dāng)輸入網(wǎng)絡(luò)變量的值更新時(shí),執(zhí)行該任務(wù)
{io_out(io_ESC_DOWN,(nv_esc=ESC_UP)?ESC_OFF:
ESC_DOWN); //如果nv_esc不為1,則自動(dòng)扶梯接到指令應(yīng)該下行,則io_ESC_DOWN輸出為1,自動(dòng)扶梯下行運(yùn)行
if(nv_esc=ESC_DOWN) //如果收到下行指令
gotoSTOP; //則不繼續(xù)執(zhí)行下面與屏蔽門聯(lián)動(dòng)的程序
elsebreak;} //如果沒有收到<
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