微電腦電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

第卷第期 年月 北京輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào) 司 沁 微電腦電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 房小翠 王金鳳王勇 自動(dòng)化工 程系 摘要本文論 述了電梯控制技 術(shù)改造的必要性和現(xiàn)狀 提出了采用單片機(jī) 實(shí)現(xiàn)交流雙 速電梯的控制方案 討述了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能及特點(diǎn) 對系統(tǒng)的硬件組成原 理及軟件設(shè)計(jì) 進(jìn)行了詳細(xì)論述 給出 了有 關(guān)框 圖 最后說明實(shí)臉結(jié)果和應(yīng)用前景 關(guān)鍵詞 電梯改造 單片機(jī) 控制 分類號(hào) 長期以來 電梯控制都是繼電一接觸器控制 這種方法使用的繼電器數(shù)量大 保護(hù)聯(lián)鎖 觸點(diǎn)繁多 電氣線路復(fù)雜 連線多 可靠性差 比如十六層 電梯就需要余只繼電器 使 安裝和維修任務(wù)繁重 隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)和城市建設(shè)的發(fā)展 高層住宅和辦公用房愈來愈 多 電梯的應(yīng)用量越來越大 為此 電梯技術(shù)改造已勢在必行 根據(jù)建設(shè)部通知 要在五年 內(nèi)把舊 電梯全部改造成無觸點(diǎn)控制 目前較多的是用可編程序控制器即機(jī)來改造 其 特點(diǎn)是可靠 簡單 但機(jī)每步操作只能處理一個(gè)開關(guān)量 點(diǎn)數(shù)增加成本就隨之增加 如一臺(tái) 十層 站左右的電梯采用可編程控制器 僅機(jī)一項(xiàng)就近萬元 另外可編程控制器是通用控制 器 程序保密性差 一但程序被改亂 易造成電梯事故 為了加速電梯控制技術(shù)改造進(jìn)程 降低 改造成本 特研制了使用單片機(jī)的微電腦 電梯控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)采用一系列八位單片 機(jī)組成 專用交流雙速 電梯控制器 我們課題組經(jīng)過半年多的努力 已裝出控制器樣機(jī) 通過實(shí)驗(yàn)表明達(dá)到 了予先 設(shè) 一 的指標(biāo) 并通過了技術(shù)成果鑒定 本文將對該控制器的軟 硬 件結(jié)構(gòu) 及所實(shí)現(xiàn) 的控制功能進(jìn)行論述 川 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及主要性能特點(diǎn) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本控制器系統(tǒng)采用單片機(jī)作為核心 配以適 當(dāng)接口作為輸入輸出通道 采用芯 片作為外呼內(nèi)選呼叫按鈕 掃描輸人及其指示燈輸出 系統(tǒng)設(shè)有延時(shí)間常數(shù)發(fā)生電路 系 統(tǒng)輸入 點(diǎn)數(shù)為點(diǎn) 輸出點(diǎn)數(shù)為點(diǎn) 樓 層指示占用另外輸 出口位 狀態(tài)指示占用另外輸 出口位 其結(jié)構(gòu)框 圖示于 圖 除此之外 樓層指示用兩位 一七段 數(shù)碼管顯示 狀態(tài)指示 用一位 一匕段 數(shù)碼管顯 示 收稿口期年月月 日 北京輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)年月 控控控控控控 留留留留制制 次次次次信信 號(hào)號(hào)號(hào)號(hào)號(hào)號(hào) 輸輸輸 人人人 主要輸入信號(hào)為 滿載開關(guān) 下行換速關(guān)開 超載開關(guān) 上行平層開關(guān) 急停回路 下行平層開關(guān) 安全扇開關(guān) 基站定位開關(guān) 關(guān) 門到位開關(guān) 直駛按鈕 開門到位開關(guān) 了 上行慢車按鈕 關(guān)門按鈕 下行慢車按鈕 開門按鈕 有 無 司機(jī)開關(guān) 司機(jī)上換向按扭 消防開關(guān) 司機(jī)下?lián)Q向按鈕 檢修開關(guān) 上行換速開關(guān) 門 電鎖 主要輸出信號(hào)有 上方向燈 下行方向控制 下方向燈 慢車控制 開門控制 慢車切除 電阻控制 關(guān)門控制 慢車切除 電阻 控制 超載指示燈 慢車切除電阻控制 報(bào)警蜂鳴器 快車控制 上行向控制 快車切除 電阻控制 所有以上電路及隔離措施共安排在三塊印刷板上 其中一塊為主控板 一塊 為光電隔離 板 一塊為繼電器板 主控板上有上電復(fù)位和按鈕復(fù)位電路 便于測試和調(diào)試 電源單獨(dú)設(shè) 計(jì) 并同三塊電路板隔離 以保證控制器工作的可靠性 所有電路都安裝 在一個(gè)體積為 的箱體中 外部接線均由接線端子引出 使安裝既方便又省事 主要功能及特點(diǎn) 可對站以下各層站數(shù)電梯實(shí)行無觸點(diǎn)微機(jī)控制 適用于交流雙速梯 稍加改 進(jìn) 即可適 用于其他梯型 控制功能除實(shí)現(xiàn)正常上下行 換速 平層 樓層指示外還 具有各種專用功能 其 中有有無司機(jī)選擇 消防 檢修 直駛 急停 安全扇 超載停車及滿載直駛功能 滿 足了多種電梯控制的需要 樓層指示采用七段數(shù)碼管 清晰直觀 節(jié)省能源 控制器上裝有電梯控制運(yùn)行狀態(tài)指示 一目了然 便于維修和排除故障 由控制器上可方便地調(diào)節(jié)延 時(shí)關(guān)門 換速 電阻 切除時(shí)間 便于安裝和 現(xiàn)場調(diào) 試 投運(yùn) 樓層呼叫 內(nèi)選和外呼信號(hào)及其指示均采用掃描方式 大大節(jié)省井道布線 且樓 層愈高 效果愈明顯 如用于層站 僅用根線就可解決包括內(nèi)選和外呼的鈕 燈 如原 有布線 約需根線以上 所有顯示及指示燈均采用發(fā)光二極管 大大節(jié)約 了電能 整個(gè)控制箱電源在 以下 為提高控制 的可靠性 系統(tǒng)的輸入輸出及 電源均采用了多項(xiàng)可靠性措施 如光電 第卷第期房小翠等微電腦電梯控制的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 隔離 繼 電器隔離 電源濾波 多級(jí)穩(wěn)壓等 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 電梯的信號(hào)登記和選層電路 以往的井道布線 是呼 叫按鈕和選層指示燈分別布線 即一個(gè)按鈕對應(yīng)一根線 一個(gè)選 層指示燈 對應(yīng)一根線另一根為公用線 這樣 每層外呼信號(hào)就要根線 若層樓房 安裝站 電梯 在井道中就要敷設(shè)外呼信號(hào)線根 內(nèi)選信號(hào)通過轎箱電 纜和控制機(jī)房相 聯(lián) 這樣 內(nèi)選又要占橋箱電纜中余根線 加上各 種信號(hào)共要根線左右 使投資和按裝 工作量大大增加 為節(jié)省井道敷線 降低改造成本 我們采用鍵盤顯示接口芯片構(gòu)成選層電路 電路 中把選層呼叫按鈕和顯示燈以矩陣方式與芯片聯(lián)結(jié) 這樣可以對選層按鈕采取硬件掃描 卉找方式 所謂掃描查找方式即芯片以的頻率不停的對 選 層按鈕掃描 一旦發(fā) 現(xiàn)有人呼梯 芯片則向發(fā) 出中斷 申請信號(hào) 微機(jī)就把呼 叫樓層號(hào)以及上行還是下 行信號(hào)都登記下來 同時(shí)輸出信號(hào)把呼叫按鈕對應(yīng)的燈置亮 燈 一亮表示該層呼叫已被計(jì)算 機(jī)登記 排隊(duì) 乘客可以放心等待 這種 硬件掃描方式不占用的運(yùn)行時(shí)間 大 大提高 了白 勺效率 由于選層電路采 用矩陣聯(lián)結(jié)方式 井道敷線可大大減少 如層樓站的 電梯 井道選層線只需根 只有原 井道 的十二分之 一左右 其聯(lián)接方式為在的鍵盤 掃描線和回掃線交叉點(diǎn)每兩兩相交各設(shè)置一個(gè)按鈕即鍵 即 可直接掃描個(gè)按鈕 折合 電梯層 按鈕相應(yīng) 的指示燈也由的顯示輸出確定 其顯示器的八段的每一段 分別對應(yīng) 一個(gè)指示燈 這些指示燈由內(nèi)部的一個(gè)的顯示緩沖區(qū)決定其狀態(tài) 因此共可輸出 個(gè)指示燈狀態(tài) 相對應(yīng)個(gè)鍵 鍵燈 一對應(yīng) 其接線圖示于 圖 由于規(guī)定其掃描 時(shí)鐘頻率為 對一般呼按鈕 按一次按鈕時(shí)間約在幾十一幾百毫秒 的掃 描頻率均可滿足按鈕的需要 連 實(shí)驗(yàn)證 明此方案是可行的 由于自動(dòng)生成每個(gè)按鈕代碼 使軟件編制大大簡化 且 實(shí)驗(yàn)表明 將按鈕接線加長至米 均能保證按鈕代碼正 常產(chǎn)生 沒有產(chǎn)生誤動(dòng)作或錯(cuò)碼 現(xiàn)象 運(yùn)行狀態(tài)指示電路 為了便于 了解控制狀況 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了運(yùn)行狀態(tài)指示電路 以往繼電器控制柜 中 沒有 狀態(tài)指示 維修調(diào)試比較困難 而用可編程控制器改造的電梯 也不具有運(yùn)行狀態(tài)指示 只 能根據(jù)其輸入輸出端帶有的狀態(tài)指示來判斷轎箱可能的運(yùn)行狀態(tài) 既不直觀 又不準(zhǔn)確 而 用微機(jī)控制 則可發(fā)揮微機(jī)輸出靈活 方便的優(yōu)勢 使用 止個(gè) 位端口 聯(lián)接數(shù) 碼管 當(dāng)運(yùn)行狀態(tài)改變時(shí) 即向此數(shù)碼管送出一個(gè)數(shù)碼 以表示此時(shí)控制器的狀態(tài) 也就知 道了轎箱的運(yùn)行狀態(tài) 其運(yùn)行狀態(tài)指示為 上電正常 無 司機(jī)狀態(tài) 門電鎖關(guān) 門鎖梯狀態(tài) 急?；芈反蜷_狀 態(tài)急停 檢修運(yùn)行狀態(tài) 待定 消防運(yùn)行狀態(tài) 待定 有司機(jī)狀態(tài) 待定 巴巨盯里口叫 北京輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào) 年月 矛 刁丫了 回掃線 掃描線 顯示線 圖信號(hào)登記和選層電路示意圖 延時(shí)時(shí)間發(fā)生 電路 以往 在 調(diào)整快慢車電阻切換時(shí) 間或延時(shí)關(guān) 門時(shí)間時(shí) 采用調(diào)整繼電器隔磁墊的辦法 費(fèi) 工又費(fèi) 力 調(diào)整精度又不淮確 為了改變延時(shí)時(shí)間調(diào)整方法 本系統(tǒng)中增加了延時(shí)時(shí) 間常數(shù) 設(shè)定電路 采用轉(zhuǎn)換芯片 用電位器調(diào)整延時(shí)時(shí)間常數(shù) 設(shè)置的時(shí)間常數(shù)可達(dá)八個(gè) 其 調(diào)韋范圍從 習(xí) 秒至分鐘 在現(xiàn)場可隨時(shí)調(diào)整 安裝和 調(diào)試非常方便 硬件系統(tǒng)可靠性 設(shè)計(jì) 電梯控制的可靠性是非常重要的 可直接影響 到國家財(cái)產(chǎn)及人民生命安全 在進(jìn)行設(shè)計(jì) 時(shí)特別要注意系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì) 因此 在進(jìn)行電梯改造 除保留原有機(jī)械聯(lián)鎖的可靠性措 施外 在電路設(shè)計(jì)時(shí)采取了以下措施 電源 系統(tǒng)采用濾波器和多級(jí)穩(wěn)壓措施 以保證電源供電系統(tǒng)的抗干擾性能 井道 信號(hào)線均采用直流供電 以提高電壓等級(jí) 防止受電磁于擾 提高信號(hào) 傳輸?shù)目煽啃?所有輸人輸出信號(hào)均采用光電隔離措施 輸出為交流信號(hào)的通道用直流小型繼電器再次隔離 以提高通道中抗干 擾的可靠性 同時(shí) 軟件固化 不增加隨機(jī)存貯器及控制軟件的可靠性措施也都應(yīng)用于該控制器中 并且為了保證整體系統(tǒng) 的可靠性 電源還采用 了高壓延時(shí)送電措施 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 控制器系統(tǒng)軟件均采用 一 匯編語言寫成 約占字節(jié) 固化于一片 第卷第期房小翠等微電腦電梯控制的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 中 系統(tǒng)沒 有安排隨機(jī)存貯器 僅用內(nèi)部的隨機(jī)存貯器 當(dāng)電梯停電重新上電運(yùn) 行時(shí) 電 梯有自動(dòng)返回基站的功能 軟件分以下 幾個(gè)部分 初始化程序 多運(yùn) 行主程序 廳外呼 叫和內(nèi)選按鈕掃 描處理及選層指示處理中斷 程序 習(xí)平層消號(hào)處理程序 動(dòng)多種功能處理程序及 多個(gè)不同子程序 其總 的軟件結(jié)構(gòu)框圖示 于 圖 開始 初始化接口 堆找指針 內(nèi)存緩沖區(qū) 尋找墓站 開中斷 消防 消防處理 二丁落茹匾 尸 修產(chǎn)曰 尸檢 司機(jī) 外呼蜂鳴內(nèi)選運(yùn)行 平層消號(hào) 有關(guān)功能檢測處理 圖軟件結(jié)構(gòu)框圖 在使用作為按鈕 指示管理接口時(shí) 對 樂毖片初始化之后 由硬 件自動(dòng)對呼 叫或內(nèi)選按鈕進(jìn)行掃描檢測 一旦檢測到有按鈕按下之后 在中自動(dòng)形成一個(gè)和所按鈕相 應(yīng)的鍵值 同時(shí)向發(fā)出中斷申請 這時(shí)所有對按鈕的識(shí)別及指示信號(hào) 都是在中斷 服務(wù)程序中進(jìn)行的 在中斷服務(wù)程序中 要檢查按鈕呼叫的代碼 設(shè)置相應(yīng)標(biāo)志 并修改顯 示緩沖區(qū)的內(nèi)容 從而 使該按鈕所對應(yīng)的指示燈點(diǎn)亮 北京輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào) 匕京 輕年月 在功能處理程序中 主要有 消防功能處理程序 鎖功能處理程序等等 檢修功能處理程序直駛功能處理程序急停功能處理程序 在此不一一敘述 門電 結(jié)束語 經(jīng)過半年多的努力 本系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)了交流雙速電梯的控制功能 經(jīng)過專家鑒定 認(rèn) 為該 電梯控制器的研制成功 為電梯控