核心提示：國外先進的地鐵移動門控制系統(tǒng)通常采用LonWorks技術構(gòu)建現(xiàn)場控制網(wǎng)絡，同時，地鐵站自動扶梯遠程通信接口也是LonWorks接口技術，基于屏蔽門控制系統(tǒng)現(xiàn)場網(wǎng)絡構(gòu)建自動扶梯與屏蔽門聯(lián)動機制，將給自動扶梯提高節(jié)能效率帶來極大的可行性。
關鍵詞：LonWorks，自動扶梯，地鐵，屏蔽門，電梯節(jié)能，LonTalk協(xié)議
一、引言
能源價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。車站使用的自動扶梯近1000臺,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,繁忙時行車間隔為4min30s，而站臺上行自動扶梯實際運送乘客的時間僅約30s，可見地鐵車站客流量的時空分布極不平衡。
國外先進的地鐵移動門控制系統(tǒng)通常采用LonWorks技術構(gòu)建現(xiàn)場控制網(wǎng)絡，同時，地鐵站自動扶梯遠程通信接口也是LonWorks接口技術，基于屏蔽門控制系統(tǒng)現(xiàn)場網(wǎng)絡構(gòu)建自動扶梯與屏蔽門聯(lián)動機制，將給自動扶梯提高節(jié)能效率帶來極大的可行性。
因此，利用LonWorks控制網(wǎng)絡技術實現(xiàn)地鐵車站自動扶梯與站臺屏蔽門的聯(lián)動，以及自動扶梯根據(jù)分布不平衡的客流量智能化的進行調(diào)整的自動化監(jiān)控系統(tǒng)十分必要。
二、控制系統(tǒng)總體設計
1、系統(tǒng)組成
自動扶梯與屏蔽門聯(lián)動控制系統(tǒng)包括：自動扶梯與LonWorks的接口、屏蔽門與LonWorks的接口、連接自動扶梯與屏蔽門的總線、網(wǎng)絡控制器、車站工作站、車站到全線光纖環(huán)網(wǎng)的交換機、全線光纖環(huán)網(wǎng)、控制中心中央計算機8個部分。
整個網(wǎng)絡采用總線拓樸結(jié)構(gòu)，分為n個子網(wǎng),每個車站為一個子網(wǎng)。車站工作站掛接在車站LonWorks總線上,可以對本站的自動扶梯進行控制。n個車站的LonWorks子網(wǎng)通過網(wǎng)絡控制器和光纖環(huán)網(wǎng)交換機掛接在全線光纖環(huán)網(wǎng)(以太網(wǎng))上，監(jiān)控中心中央計算機也掛接在光纖環(huán)網(wǎng)上,可以對全線的自動扶梯進行控制。
2、系統(tǒng)功能
（1）站臺自動扶梯與屏蔽門的聯(lián)動
當上行/下行列車到站、該側(cè)屏蔽門打開后，系統(tǒng)自動檢測屏蔽門打開信號，然后向相應區(qū)域的自動扶梯傳送開啟信號，這些自動扶梯就開啟正常模式。
當上行/下行列車離站、該側(cè)屏蔽門關閉后,系統(tǒng)自動檢測屏蔽門關閉信號，然后向相應區(qū)域的自動扶梯傳送關閉信號，自動扶梯通過紅外線漫反射探測入口無人，延時運行30s節(jié)能模式(用變頻器低速運行)后關閉。
當系統(tǒng)檢測到上行/下行屏蔽門被緊急手動開啟時，馬上向所有區(qū)域的自動扶梯傳送開啟信號，車站所有的自動扶梯開啟正常模式。此時需要在車站工作站上人工進行復位操作，才能將車站自動扶梯轉(zhuǎn)為正常運行模式。
（2）車站自動扶梯的運行圖模式
運行圖就是車站根據(jù)每日客流量在時間上的變化來調(diào)整開啟自動扶梯的數(shù)目和運行模式(正常和節(jié)能模式)。例如，早7點—9點是上班高峰期,故此時車站的自動扶梯全部以正常模式開啟；而9點—12點為次低峰期,則此時車站的自動扶梯一半以正常模式開啟、一半以節(jié)能模式開啟。運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算機
車站工作站設置在車站控制室內(nèi),可以控制車站內(nèi)的自動扶梯；控制中心中央計算機可以控制全線車站的自動扶梯。
3、人機界面
人機界面可以從LonWorks網(wǎng)絡上采集信息，也可以把控制命令發(fā)送給網(wǎng)絡上的控制節(jié)點，從而完成相應的控制任務。
三、系統(tǒng)控制網(wǎng)絡開發(fā)
1、節(jié)點定義和功能分配
每個節(jié)點采用LonWorks神經(jīng)元芯片作為應用程序處理器。其中，節(jié)點1用于接收屏蔽門車站MMS發(fā)出的開門、關門、緊急開門信號，通過內(nèi)部應用程序比較內(nèi)部存儲的開梯數(shù)據(jù)表后，向應開啟的自動扶梯所在的節(jié)點發(fā)出開啟自動扶梯的信號；節(jié)點2~n用于接收節(jié)點1和車站工作站的命令，并向車站工作站反饋所在自動扶梯的狀態(tài)信息。
2、LonWorks與自動扶梯的接口
LonWorks與自動扶梯的接口應用在節(jié)點2~n上。節(jié)點2~n與自動扶梯間的信號有兩類，第一類是節(jié)點發(fā)送給自動扶梯的指令——上行、下行、停止,這些都是開關量。第二類是自動扶梯發(fā)給節(jié)點的狀態(tài)信息——故障報警，這也是開關量。第三類是自動扶梯發(fā)送給節(jié)點的梯級和扶手帶速度信號，這兩個信號由節(jié)點比較后，節(jié)點決定速差是否超過設定值,如超過，則節(jié)點給自動扶梯發(fā)送停止指令。以下分別討論開關量的接口和速度信號的接口。
3、開關量的接口
Neuron神經(jīng)元芯片通過IO0~IO10共11個管腳與指定的外部硬件相連，這些IO管腳可以組成34種對象類型,其中就有Bitinput/output(位輸入/輸出)類型。自動扶梯的上行、下行、停止、故障報警4個信號分別使用IO0、IO1、IO2、IO3端口。
4、速度信號的接口
自動扶梯有3個脈沖速度信號。第一個是安裝在驅(qū)動電機主軸后端的位移傳感器，通過電機的轉(zhuǎn)動采集自動扶梯梯級的運動速度；第二個是安裝在左扶手帶導向輪主軸上的位移傳感器,通過扶手帶導向輪跟隨扶手帶的轉(zhuǎn)動采集左扶手帶的運動速度；第三個是安裝在右扶手帶導向輪主軸上的位移傳感器，作用同第二個傳感器。通過把這三個位移傳感器采集到的脈沖信號進行比較,就可以判斷自動扶梯的梯級與左右扶手帶的速度差是否超出了預定的標準。
這里采用Neuron神經(jīng)元芯片的Pulsecoun(脈沖計數(shù))輸入對象采集這三個脈沖信號。Pulsecount輸入對象可以在0.839s的固定時間內(nèi)對輸入管腳的輸入邊沿數(shù)(上升沿或下降沿)進行計數(shù)，在這個固定時間內(nèi)采集到的脈沖個數(shù)將由函數(shù)io_in()返回一個unsignedlong類型的值。在這個LonWorks系統(tǒng)中，就是從3個IO口獲取數(shù)據(jù),然后分別由函數(shù)io_in()返回3個值,再比較這三個值的差來判斷梯級與扶手帶的速度差是否超出預定標準的。脈沖信號分別輸入神經(jīng)元芯片的IO5、IO6、IO7口。
5、屏蔽門與LonWorks接口
屏蔽門與LonWorks的接口應用在節(jié)點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1的輸入信號。神經(jīng)元芯片3120接收串行輸入對象由管腳IO8實現(xiàn),串行輸出對象由管腳IO10實現(xiàn)。但是，這兩個管腳只有TTL輸入電平和標準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標準的EIA232C電平。
6、應用程序
Neuron神經(jīng)元芯片的任務調(diào)度采用事件驅(qū)動的方式：當給定的條件變?yōu)檎鏁r，與該條件相關聯(lián)的一段代碼被執(zhí)行。NeuronC是一種專門為神經(jīng)元芯片設計的程序設計語言。
自動扶梯接收網(wǎng)絡變量并開啟、關閉的程序
#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)絡變量nv_psd:屏蔽門的狀態(tài)值
networkinputSNVT_lev_discnv_esc=ESC_UP; //定義網(wǎng)絡變量nv_esc:自動扶梯上行或下行
IO_1outputbitio_ESC_OFF; //將管腳IO_2聲明為位輸出對象,并命名為io_ESC_OFF
IO_2outputbitio_ESC_UP; //將管腳IO_3聲明為位輸出對象,并命名為io_ESC_UP
IO_3outputbitio_ESC_DOWN; //將管腳IO_4聲明為位輸出對象,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:屏蔽門關閉為0
#definePSD_ALARM10 //定義常量PSD_ALARM:屏蔽門報警為10
when(nv_update_occurs(nv_esc)) //當輸入網(wǎng)絡變量的值更新時,執(zhí)行該任務
{io_out(io_ESC_DOWN,(nv_esc=ESC_UP)?ESC_OFF:
ESC_DOWN); //如果nv_esc不為1,則自動扶梯接到指令應該下行,則io_ESC_DOWN輸出為1,自動扶梯下行運行
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)動的程序
elsebreak;} //如果沒有收到<
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