基于fpga智能電梯系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、萬方數(shù)據(jù)科技信息高校理科研究基于FPGA的智雒電槲系統(tǒng)的i殳計(jì)蘇新紅t，2張海燕z(1．鄭州大學(xué)2．河南科技學(xué)院)【擒?！侩S著人們生活水乎的提高和電子技術(shù)的發(fā)展，智能電梯越來越被開發(fā)商接受。本文對(duì)智能電梯控刳系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行-vt"論。【關(guān)鍵詞】智能電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1．緒論隨著我國城市化，城鎮(zhèn)化和村鎮(zhèn)化建設(shè)步伐的加快，高層建筑不斷增多，電梯作為高層建筑中垂直運(yùn)行的交通工具與人們的日常生活密不可分。本系統(tǒng)中的電梯控制系統(tǒng)采用PLC中的FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)器件，在電梯的性能、器件的靈活性及安全保障方面有很大的提高，電梯實(shí)際七是一個(gè)人機(jī)交換式的控制系統(tǒng)，單純用順

2、序控制或邏輯控制是不能滿足要求的，因此本系統(tǒng)采用Flea有效改善電梯運(yùn)行安全舒適、高效、節(jié)能控制器的性價(jià)比。2．智能電梯系統(tǒng)的原理智能電梯控制系統(tǒng)原理框圖如圖l所示。圖1電梯控制系統(tǒng)原理框圖電梯是機(jī)電合一的大型復(fù)雜產(chǎn)品．電梯的結(jié)構(gòu)分為機(jī)械部分和電氣部分，電梯機(jī)械部分由曳引系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、轎廂、門系統(tǒng)、重量平衡系統(tǒng)、電力拖動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)組成。曳引繩兩端分別連著轎廂和對(duì)重，纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電動(dòng)機(jī)通過減速器變速后帶動(dòng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實(shí)現(xiàn)轎廂和對(duì)重的升降運(yùn)動(dòng)，達(dá)到運(yùn)輸目的。固定在轎廂上的導(dǎo)靴可以沿著安裝在建筑物井

3、道墻體上的固定導(dǎo)軌往復(fù)升降運(yùn)動(dòng)，防止轎廂在運(yùn)動(dòng)中偏斜或擺動(dòng)。常閉式制動(dòng)器在電動(dòng)機(jī)工作時(shí)松閘．使電梯運(yùn)轉(zhuǎn)。在失電的情況下制動(dòng)，使轎廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止?fàn)顟B(tài)，供人員和貨物進(jìn)入。轎廂是運(yùn)載乘客或其它載荷的箱體部件，對(duì)重用來平衡轎廂載荷、減少電動(dòng)機(jī)功率。補(bǔ)償裝置用來曳引繩運(yùn)動(dòng)中的張力和重量變化，同時(shí)完成選層、平層、測(cè)速、照明工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時(shí)顯示轎廂的運(yùn)動(dòng)方向和所在樓層位置。安全裝置保證電梯運(yùn)行安全。3．智能電梯的控制部分(1)硬件{殳計(jì)l苧竺皇!}==}竺竺蘭b叫老翥拳記樓層傳感器檢測(cè)電L一^FPG^叫囂洲髓路(霍爾傳感器)r控倒器匕=爿轎廂開關(guān)門電l

4、路電梯其它輸入信號(hào)卜。匕刮七段數(shù)碼管樓I層顯示電路圖2電梯控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖電梯控制系統(tǒng)可分為電力拖動(dòng)系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)兩個(gè)主要部分。電力拖動(dòng)系統(tǒng)主要包括電梯垂直方向主拖動(dòng)電路和轎廂開關(guān)電路。主拖動(dòng)電路采用PWM調(diào)試方式，達(dá)到無級(jí)詞速的目的。而開關(guān)門電路上電機(jī)僅需一種速度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。電氣控制系統(tǒng)則由眾多呼叫按鈕、傳感器、控制用繼電器、指示燈、LED七段數(shù)碼管和控制部分的核心器件(FPGA)等組成。FPGA集信號(hào)采集、信號(hào)輸出及邏輯控制于一體，與電梯電力拖動(dòng)系統(tǒng)一起實(shí)現(xiàn)電梯控制的所有功能。高層電梯控制系統(tǒng)由呼叫到響應(yīng)形成一次工作循環(huán)，電梯工作過程又分為自檢、正常工作、

5、強(qiáng)制工作等工作狀態(tài)。電梯在三種工作狀態(tài)之間來回切換，構(gòu)成了完整的電梯工作過程。電梯控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。為減少FPGA輸入輸出點(diǎn)數(shù)，采用編碼的方式將31個(gè)呼叫及樓層按鈕編碼五位二進(jìn)制碼輸入FPGA。(2)軟件設(shè)計(jì)軟件部分采用VHDL語言控制電梯。系統(tǒng)軟件分為八個(gè)模塊：讀按鈕編碼電路模塊、樓層檢測(cè)電路模塊、控制七段數(shù)碼管顯示樓層電路模塊、電梯選向電路模塊和系統(tǒng)非正常工作狀態(tài)及電機(jī)訶速拖動(dòng)電路模塊、減速點(diǎn)信號(hào)產(chǎn)生電路模塊、電梯轎廂開關(guān)門電路模塊和按鈕記憶燈顯示電路模塊。樓層檢測(cè)電路模塊主要是讀入樓層編碼并將該記憶信號(hào)存入對(duì)應(yīng)的中間寄存位，直到樓層改變?yōu)橹?。控制?/p>

6、段數(shù)碼管顯示樓層電路模塊主要控制兩片七段數(shù)碼管的顯示。電梯的選向模塊主要是完成電梯在響應(yīng)呼叫時(shí)做出的向上運(yùn)行還是向下運(yùn)行的判斷。系統(tǒng)正常工作狀態(tài)及電機(jī)調(diào)速拖動(dòng)電路模塊將系統(tǒng)初始化過程、強(qiáng)制工作過程及電機(jī)調(diào)速拖動(dòng)過程合并為—個(gè)模塊。’減速點(diǎn)信號(hào)產(chǎn)生電路模塊完成將減速點(diǎn)信號(hào)通知系統(tǒng)的任務(wù)。電梯在運(yùn)行到目標(biāo)樓層檢測(cè)點(diǎn)時(shí)要進(jìn)入減速狀態(tài)，而電梯在運(yùn)行過程中會(huì)碰到很多的樓層檢測(cè)點(diǎn)，只有到目標(biāo)樓層的檢測(cè)點(diǎn)時(shí)才會(huì)發(fā)出減速通知，電梯在經(jīng)過目標(biāo)樓層檢測(cè)點(diǎn)時(shí)接到這個(gè)信號(hào)就開始減速了。t電梯轎廂開關(guān)門電路模塊和按鈕記憶燈顯示電路模塊是為了便于控制組成的模塊，分別控制轎廂的開關(guān)門和按鈕接過之

7、后需要記億顯示的發(fā)光二極管電路。4．結(jié)論為了改善電梯的舒適感和運(yùn)行的可靠性，現(xiàn)都改為用FPGA來控翻電梯的運(yùn)行。FPGA同以往的PAL、GAL等相比，F(xiàn)PGA的規(guī)模較大，適合于時(shí)序，組合等邏輯電路應(yīng)用場合。但是系統(tǒng)仍有許多需要改進(jìn)的地方：增加與微機(jī)通信的接口，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)控制，多臺(tái)電梯的綜合控制由微機(jī)完成；優(yōu)化電梯的選向功能，使之能隨客流量的變化而改變，達(dá)到高效運(yùn)送乘客的目的；增加出現(xiàn)緊急情況時(shí)的電梯處理辦法；需輸入密碼才能乘電梯到達(dá)特殊樓層功能，且響應(yīng)該樓層呼叫時(shí)不響應(yīng)其他摟層呼叫；設(shè)置電容感應(yīng)裝置，如關(guān)門時(shí)仍有乘客進(jìn)出，則轎門未觸及人體就能自動(dòng)重新開門。參考文獻(xiàn)