电梯串行通讯系统可靠性设计

来确定故障的种类和部位，进而达到排除故障甚至预防故障的目的。

　　例如，对于电梯串行通讯系统中的单片机，受外界干扰时可能会产生程序弹飞这一问题，可以设置监视跟踪定时器来监视程序运行状态。定时器的定时时间稍大于主程序正常运行1个循环的时间，而在主程序正常运行过程中执行1次定时器时间常数刷新操作，这样，只要程序正常运行，定时器就不会出现定时中断，而当程序弹飞或失常时，则因无法按时刷新定时器时间常数而导致定时中断，利用定时中断服务程序将系统复位。

3 串行通讯系统硬件抗干扰措施

　　电梯串行通讯系统中的元器件由于经过筛选和老化处理，因此可靠性很高，平均无故障间隔时间MTBF很长，因此引起控制系统故障的原因多半不在于其本身，而在于从各种渠道进入控制系统的干扰信号。电梯工作现场的干扰一般都是以脉冲的形式进入微处理器，干扰窜入系统的渠道有3条：空间干扰、过程通道干扰和供电系统干扰。为减少系统的错误和故障，提高系统的可靠性，就必须采用抗干扰措施，提高系统对环境的适应能力。

　　3.1 3种常见的干扰及其抑制

　　3.1.1 串模干扰

　　串模干扰是串联于信号源回路中的干扰，也称横向干扰或正态干扰。产生串模干扰的原因有分布电容的静电耦合，长线传输的互感，空间电磁场引起的磁场耦合以及50Hz工频的高次谐频干扰等。用双绞线作为电梯串行通讯系统中的信号引线，不但可以降低成本，而且可以有效地抑制串模干扰。这是由于双绞线中每个绞线环绕向的互反特征，从而使各个小环路的电磁感应互相抵消。另外，采用低通滤波器可以有效地抑制电源高次谐波。

　　3.1.2 共模干扰

　　共模干扰是由于微处理器、放大器地和信号源地之间的电位差而产生的干扰，也称为纵向干扰或共态干扰。

　　在平衡传输中，对于采用差动输入结构的接收单元而言，共模干扰不起作用；但是在不平衡传输结构中，共模干扰将会转为差模干扰而对接收单元造成影响，而且不平衡程度越大，影响就越严重[1]。

　　共模干扰的抑制措施主要有如下3种：变压器隔离、光电隔离和浮地屏蔽。变压器隔离就是利用变压器将模拟信号电路与数字信号电路隔离开来。光电隔离是利用光电耦合器来实现两个电路系统间的隔离。浮地屏蔽是采用浮地隔离式放大器来抑制共模干扰电压。相比较而言,光电隔离体积小,成本低,实现比较容易,应用广泛。例如，在采用CANBUS网络的电梯串行通讯系统中，CAN控制器PCA82C200与CAN驱动器PCA82C250之间加接了高速光耦芯片 6N137来实现光电隔离，以提高系统的抗干扰能力.

　　信号从6N137的输入端引脚输入，发光二极管发光，经片内光通道传送到光敏二极管，反向偏置的光敏管经光照后导通，经电流—电压转换后送到与门的有关输入端，与门的另一个输入端为使能端。当使能端为高电平时，与门输出高电平，经输出三极管反向后光电隔离器输出低电平。当输出信号电源小于触发阀值且使能端为低时，输出高电平，但这个逻辑高是极电集开路的，可针对接收电路加上拉电阻或电压调整电路。这样就实现了CAN总线和CAN控制器之间的隔离，避免了CAN总线上的通讯干扰影响CAN控制器的工作。

　　3.1.3 长线传输干扰

　　信号在长线传输中会遇到3个问题：一是长线传输易受到外界干扰，二是具有信号延时，三是高速变化的信号在长线中传输时会出现波反射现象。采用终端或始端阻抗匹配，可以消除长线传输中的波反射或把它抑制到最低限度，采用双绞线作为信号线可以部分抑制外界信号干扰。

　　3.2 接地技术

接地是抗干扰措施中的关键步骤，因此对接地必须慎重处理。下面针对电梯串行通讯系统的特点并结合笔者的个人体会，给出一些接地方法。

　　3.2.1 电路板内的信号地

　　电路板内的信号地分为如下两种情况：

　　（1）对于采用了诸如模拟放大器、模拟开关、D/A转换器等高精度模拟器件的电路板，接地必须严格要求。主要有：所有模拟器件（包括可能的输入/输出）的接地端必须单点并联接地，各地线应尽量放宽，绝对避免串联接地形成的环路。

　　（2）对于纯数字电路的电路板，各器件可以允许多点接地，但地线应尽可能粗，并尽量减少串联接地的情况。尤其对于高频信号器件，电路中应采用大面积直接接地，以减少电路间的相互影响。

　　3.2.2 模拟量输入信号与屏蔽的接地

（1）如果信号源不接地，差分放大电路端接地，则屏蔽体应在放大器端接地，且接地应保证从放大器到大地的电阻小于1W。（2）如果信号源端须接地，差分放大器端不接地，则屏蔽体应在信号源接地。（3）如果信号源端与差分放大电路端都必须接地，则对信号必须采用变压器或光电隔离等措施，且屏蔽体在信号源端接地