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用串口服务器实现电梯控制柜透明化改造

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捷米特  2025-10-17 15:43

串口转以太网模块在电梯控制柜中的透明改造(图1)

一、项目背景
华东某高端写字楼共28部通力电梯,原命令控制器(以下称“485板”)仅提供Modbus-RTU从站口,波特率19.2 kbps,8E1,站号固定为17。甲方新部署的楼宇管理平台(BMS)只支持Modbus-TCP,且要求200 ms内完成“召梯—反馈”闭环。由于电梯轿厢顶部只有一根预留的RVSP 2×1 mm²屏蔽双绞线,重新敷设网线会影响消防验收,于是决定采用“捷米特JM-RTU-TCP-04工业串口服务器”做协议透传,实现485命令控制器与上位机TCP侧的无缝对接。

串口转以太网模块在电梯控制柜中的透明改造(图2) 

二、现场痛点

1. 协议孤岛:电梯命令控制器仅支持Modbus-RTU,而上位机采用Modbus-TCP,两者无法直接通信。

2. 物理限制:轿厢顶部只有485端子,无网线布放空间,重新施工会影响消防验收。

3. 实时性要求:召梯指令必须在200 ms内得到响应,否则会被BMS判定为超时。

4. 电磁干扰:电梯变频器、伺服驱动集中,485总线曾出现数据丢包、指令失效现象。

5. 后期扩展:未来还需把电梯能耗、轿厢照明等数据上传至能源管理平台,需要预留多路TCP连接能力。


 串口转以太网模块在电梯控制柜中的透明改造(图3)

三、方案设计

1. 设备选型

· 串口服务器:捷米特JM-RTU-TCP-04串口数传模块(导轨式,1×RS-485→1×10/100 M以太网,Modbus-RTUModbus-TCP透明转换,最多支持8路TCP Client并发,工业级-25~55 ℃,IP20)

· 电梯命令控制器:通力标准485板(RS-485,默认19.2 kbps,8E1,站号17)

· 上位机:Dell OptiPlex 7090(安装BMS 3.2,采用Modbus-TCP主站协议)

· 辅助材料:屏蔽双绞线RVSP 2×1 mm²、终端电阻120 Ω、24 VDC冗余电源、35 mm DIN导轨

2. 拓扑结构
电梯控制柜→(485总线,≤18 m)→JM-RTU-TCP-04 COM1
JM-RTU-TCP-04串口服务器LAN1→(超五类网线)→楼层弱电间交换机→BMS上位机
JM-RTU-TCP-04 LAN2预留,后续对接能源管理服务器

3. 通信链路

· 串口侧:JM-RTU-TCP-04串口转以太网模块工作在“Modbus-RTU Slave”模式,站号17,波特率19.2 kbps,8E1

· 网络侧:JM-RTU-TCP-04启用“Modbus-TCP Server”模式,监听502端口,支持8路客户端并发

· 数据映射:采用“零偏移透明传输”,485侧保持寄存器40001~40020自动映射到TCP侧40001~40020,BMS原有脚本无需改动

串口转以太网模块在电梯控制柜中的透明改造(图4) 

四、实施步骤

1. 硬件安装

· 断电后,在电梯控制柜DIN导轨上固定JM-RTU-TCP-04串口服务器,尺寸34×110×70 mm,不占用额外空间

· 485接线:A→COM1+,B→COM1-,两端加120 Ω终端电阻,总线长度18 m,实测波形无反射

· 网口接线:LAN1接楼层交换机,LAN2空开备用;设备自动识别线序,无需交叉线

· 供电:24 VDC取自电梯控制柜冗余电源,功耗<2 W,对原系统无冲击

2. 参数配置

· 通过Web登录JM-RTU-TCP-04串口服务器(默认IP 192.168.1.254),把LAN1改为192.168.10.88/24,与BMS同网段

· 串口设置:选择“RTU Slave”,站号17,波特率19.2 k,数据位8,校验Even,停止位1

· 网络设置:启用Modbus-TCP Server,端口502,最大连接数8,超时5 s

· 寄存器映射:采用“透明传输”模式,地址1:1映射,确保BMS侧原有指令脚本零改动

· 保存并重启,设备进入运行状态,RJ45绿色指示灯常亮,COM1橙色指示灯闪烁,表明485通信正常

3. 联调测试

· BMS侧使用Modbus Poll先进行单点测试:读取40001(电梯当前楼层)返回0x0003,即3楼,数据正确

· 写入40008(目标楼层)0x0005,电梯立即响应,轿厢平稳升至5楼,耗时2.4 s,满足<3 s工艺要求

· 连续100次呼梯操作,成功率100%,平均响应时间180 ms,无丢包

· 同时打开4个TCP客户端模拟并发,监控界面仍保持200 ms级刷新,设备CPU占用<35%

4. 抗干扰验证

· 在电梯电机旁启动37 kW变频器,做正反转急停实验,485总线共模电压瞬时抬升至5 V,JM-RTU-TCP-04串口转以太网模块内置2 kV/1 kA防雷与30 V过压保护,通信未出现一次中断

· 静电放电±8 kV空气放电10次,设备不死机、不重启;符合GB/T 17626.2三级标准

五、应用效果

1. 零停产改造:整个实施过程3 h内完成,无需改动电梯内部线路,不影响楼宇运营

2. 实时性提升:BMS指令直达电梯,平均响应时间由1.2 s缩短至180 ms,召梯等待率下降22%

3. 扩展性增强:JM-RTU-TCP-04串口服务器提供双网口,LAN2已预留用于能源管理服务器,后续可直接接入能源平台

4. 维护便捷:Web界面支持远程诊断,现场工程师可在控制室查看485报文、网络连接状态,故障定位时间由2 h缩短至15 min

六、总结
捷米特JM-RTU-TCP-04串口数传模块“即插即用、透明传输、工业级防护”的核心优势,成功打通了RS-485电梯命令控制器与以太网BMS之间的协议壁垒,为传统楼宇老旧设备快速接入工业互联网提供了一条低成本、高可靠、可复制的示范路径。

具体内容配置过程及其他相关咨询可联系杨工。)


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