串口转以太网模块在电梯控制柜中的透明改造

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“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。

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。

三、方案设计

1. 设备选型

• 串口服务器：串口数传模块（导轨式，1×RS-485→1×10/100 M以太网，Modbus-RTU↔Modbus-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

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

• 串口侧：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：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

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

1. 参数配置

• 通过Web登录串口服务器（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

1. 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%

1. 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，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：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
串口数传模块以“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。）