基于fpga智能电梯系统设计

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1、万方数据科技信息高校理科研究基于FPGA的智雒电槲系统的i殳计苏新红t，2张海燕z(1．郑州大学2．河南科技学院)【擒耍】随着人们生活水乎的提高和电子技术的发展，智能电梯越来越被开发商接受。本文对智能电梯控刳系统的设计方案进行-vt"论。【关键词】智能电梯控制系统设计1．绪论随着我国城市化，城镇化和村镇化建设步伐的加快，高层建筑不断增多，电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具与人们的日常生活密不可分。本系统中的电梯控制系统采用PLC中的FPGA(现场可编程门阵列)器件，在电梯的性能、器件的灵活性及安全保障方面有很大的提高，电梯实际七是一个人机交换式的控制系统，单纯用顺

2、序控制或逻辑控制是不能满足要求的，因此本系统采用Flea有效改善电梯运行安全舒适、高效、节能控制器的性价比。2．智能电梯系统的原理智能电梯控制系统原理框图如图l所示。图1电梯控制系统原理框图电梯是机电合一的大型复杂产品．电梯的结构分为机械部分和电气部分，电梯机械部分由曳引系统、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统、安全保护系统组成。曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑物井

3、道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运动中偏斜或摆动。常闭式制动器在电动机工作时松闸．使电梯运转。在失电的情况下制动，使轿厢停止升降，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货物进入。轿厢是运载乘客或其它载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率。补偿装置用来曳引绳运动中的张力和重量变化，同时完成选层、平层、测速、照明工作。指示呼叫系统随时显示轿厢的运动方向和所在楼层位置。安全装置保证电梯运行安全。3．智能电梯的控制部分(1)硬件{殳计l苎竺皇!}==}竺竺兰b叫老翥拳记楼层传感器检测电L一^FPG^叫嚣洲髓路(霍尔传感器)r控倒器匕=爿轿厢开关门电l

4、路电梯其它输入信号卜。匕刮七段数码管楼I层显示电路图2电梯控制系统硬件结构框图电梯控制系统可分为电力拖动系统和电气控制系统两个主要部分。电力拖动系统主要包括电梯垂直方向主拖动电路和轿厢开关电路。主拖动电路采用PWM调试方式，达到无级词速的目的。而开关门电路上电机仅需一种速度进行运动。电气控制系统则由众多呼叫按钮、传感器、控制用继电器、指示灯、LED七段数码管和控制部分的核心器件(FPGA)等组成。FPGA集信号采集、信号输出及逻辑控制于一体，与电梯电力拖动系统一起实现电梯控制的所有功能。高层电梯控制系统由呼叫到响应形成一次工作循环，电梯工作过程又分为自检、正常工作、

5、强制工作等工作状态。电梯在三种工作状态之间来回切换，构成了完整的电梯工作过程。电梯控制系统的硬件结构如图2所示。为减少FPGA输入输出点数，采用编码的方式将31个呼叫及楼层按钮编码五位二进制码输入FPGA。(2)软件设计软件部分采用VHDL语言控制电梯。系统软件分为八个模块：读按钮编码电路模块、楼层检测电路模块、控制七段数码管显示楼层电路模块、电梯选向电路模块和系统非正常工作状态及电机诃速拖动电路模块、减速点信号产生电路模块、电梯轿厢开关门电路模块和按钮记忆灯显示电路模块。楼层检测电路模块主要是读入楼层编码并将该记忆信号存入对应的中间寄存位，直到楼层改变为止。控制七

6、段数码管显示楼层电路模块主要控制两片七段数码管的显示。电梯的选向模块主要是完成电梯在响应呼叫时做出的向上运行还是向下运行的判断。系统正常工作状态及电机调速拖动电路模块将系统初始化过程、强制工作过程及电机调速拖动过程合并为—个模块。’减速点信号产生电路模块完成将减速点信号通知系统的任务。电梯在运行到目标楼层检测点时要进入减速状态，而电梯在运行过程中会碰到很多的楼层检测点，只有到目标楼层的检测点时才会发出减速通知，电梯在经过目标楼层检测点时接到这个信号就开始减速了。t电梯轿厢开关门电路模块和按钮记忆灯显示电路模块是为了便于控制组成的模块，分别控制轿厢的开关门和按钮接过之

7、后需要记亿显示的发光二极管电路。4．结论为了改善电梯的舒适感和运行的可靠性，现都改为用FPGA来控翻电梯的运行。FPGA同以往的PAL、GAL等相比，FPGA的规模较大，适合于时序，组合等逻辑电路应用场合。但是系统仍有许多需要改进的地方：增加与微机通信的接口，实现联网控制，多台电梯的综合控制由微机完成；优化电梯的选向功能，使之能随客流量的变化而改变，达到高效运送乘客的目的；增加出现紧急情况时的电梯处理办法；需输入密码才能乘电梯到达特殊楼层功能，且响应该楼层呼叫时不响应其他搂层呼叫；设置电容感应装置，如关门时仍有乘客进出，则轿门未触及人体就能自动重新开门。参考文献