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        基于單片機(jī)的智能電梯控制模擬

        2020-09-10 08:25:16田珂田澤旭
        看世界·學(xué)術(shù)上半月 2020年12期

        田珂 田澤旭

        摘要:將電梯仿真控制系統(tǒng)的相應(yīng)軟件設(shè)計(jì)成方框規(guī)則,采用模塊化設(shè)計(jì)方法,開發(fā)了基于單片機(jī)研發(fā)的電梯仿真控制系統(tǒng),并且進(jìn)行相應(yīng)控制措施和硬件設(shè)計(jì),具有很好的實(shí)用性和可擴(kuò)展性。

        關(guān)鍵詞:電梯控制;MCU;模擬系統(tǒng)

        引言

        電梯在高層建筑中發(fā)揮著極其重要的作用,已經(jīng)成為重要的大型交通設(shè)施。既實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化,又具有內(nèi)部系統(tǒng)龐大、復(fù)雜的特點(diǎn)。因?yàn)樵谑褂眠^程中,電梯是封閉的,所以不可能從外面了解電梯的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行規(guī)律,而電梯井道較深,且大部分部件都安裝在井道內(nèi),存在一定的安全隱患。鑒于電梯為各種不同的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和應(yīng)用提供了良好的條件,這促進(jìn)了相關(guān)專業(yè)教學(xué)與研究的有效開展,開發(fā)一套適合于教學(xué)與科研工作的高性能電梯控制仿真系統(tǒng)具有十分重要的意義。

        一、模擬控制系統(tǒng)內(nèi)部的總體結(jié)構(gòu)

        該系統(tǒng)將處理結(jié)果反饋給模塊化界面和單層芯片微計(jì)算機(jī)系統(tǒng),以供模擬電梯運(yùn)行時使用,最后通過報(bào)表文件進(jìn)行輸出。模塊化界面模擬電梯運(yùn)行,顯示相關(guān)按鈕。本軟件能夠較好地替代了分設(shè)備系統(tǒng)中電梯使用的命令按鈕,獨(dú)立完成電梯控制操作仿真,上位軟件能夠較好地模擬電梯的速度曲線,根據(jù)固定的相關(guān)參數(shù)顯示速度曲線,同時將其作為報(bào)表文件輸出,分析建筑物內(nèi)升降機(jī)系統(tǒng)的輸送能力,打印相關(guān)報(bào)表。對于升降機(jī)的安裝和選擇,可設(shè)置適合本建筑物的升降機(jī)系統(tǒng),并將報(bào)告打印成文件[1]。

        二、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作

        (一)對電梯控制功能的基本要求

        (1)電梯在無人控制的情況下,可完全自動向電梯內(nèi)部發(fā)出相應(yīng)指令。當(dāng)電梯系統(tǒng)亮燈后,即出現(xiàn)電梯信號時,自動開啟樓層門進(jìn)行操作,超時則會自動關(guān)機(jī)。

        (2)自動選擇執(zhí)行路徑,使之能夠根據(jù)轎廂內(nèi)部和外部相應(yīng)的呼喚指示信號,在不延長等待時間的情況下,自動進(jìn)行方向操作[2]。

        (3)電梯在使用過程中,應(yīng)具有電梯切斷功能。同時,記住上升和下降信號。

        (4)電梯在最高或最低樓層運(yùn)行時,可自動停止并改變運(yùn)行方向。轎廂內(nèi)及轎門上必須正確顯示樓層資訊及當(dāng)前行駛方向。

        (二)電梯運(yùn)行模擬軟件基本模塊

        模擬軟件的控制項(xiàng)目包括層域、轎廂和狀態(tài)等組成,層域基本上是記錄關(guān)于呼喚的指令,并發(fā)出相應(yīng)的梯子信號,其內(nèi)部主要是進(jìn)行分層操作。

        三、控制系統(tǒng)內(nèi)部硬件部分的設(shè)計(jì)

        1.電梯內(nèi)的指示按鈕。使用電梯中的命令按鈕,可向系統(tǒng)發(fā)出各樓層站名樓梯和轎廂內(nèi)部指示信號,整個鍵盤呈4×5矩形分布,采用P2.7控制鍵盤。在這些按鈕中,從SB1到SB5是一層到五層上下各停止的上行鍵,從SB6到SB10依次是六層到十層停止的下行鍵,從SB11到SB16是十一層到十六層上下各停止的上行鍵,而SB17和SB18分別是十七到十八層內(nèi)門關(guān)閉的上行鍵和下行鍵。

        2.同步數(shù)據(jù)連接控制單元連接器P1.6進(jìn)行控制,單片微型計(jì)算機(jī)首先通過引導(dǎo)輸入IC卡的內(nèi)部輸入而到達(dá)該層。舉例來說,“5”如果再插入IC卡閱讀器,就會在單片機(jī)中讀取“5”。其次,電梯移到5層,達(dá)到了指示操作模擬效果,實(shí)現(xiàn)了電梯IC卡管理模擬,串行數(shù)據(jù)輸入與輸出端口SDA和單片機(jī)P1.6連接,串行表口SCL與單片機(jī)P1.7連接,與管發(fā)A2A1A0均連接到地面,WP(數(shù)字處理器)在空中讀寫芯片上有關(guān)數(shù)據(jù)內(nèi)容。

        3.電梯當(dāng)前狀態(tài)顯示模塊,這個模塊用來顯示電梯當(dāng)前樓層和當(dāng)前運(yùn)行的具體方向,利用DS1到DS2的六個數(shù)字模擬域,顯示電梯目前的具體位置。當(dāng)顯示所處的一層時,立即指示出該層對應(yīng)的極數(shù)展廳,在亮度較高的D7中,D11顯示該站的升降機(jī)狀態(tài)。在D12到D16點(diǎn)亮?xí)r,清域呈現(xiàn)電梯的下降狀態(tài),通過LED達(dá)到電梯當(dāng)前運(yùn)行方向的目的,采用并行連接方式,同時進(jìn)行兩個串輸入、并行輸出系統(tǒng)74HC164擴(kuò)展輸出區(qū),使開發(fā)工作有足夠的擴(kuò)展空間,由74HC164的移位輸入A、B兩個模塊分別連接單個芯片微電腦的P2.0端口,連接主模塊D1、MR和高級模塊,前一個模塊是74HC164的出口端Q0、Q7,依次連接8個Triple模塊,利用Triple模塊提高電流,充分輸出驅(qū)動DS1到DS2之間的LED二極管,利用中間存在的6個數(shù)字管,D1到D6連接,單層芯片D7連接8個Triple模塊。

        4.該模塊使用了上海一家公司生產(chǎn)的BMP50008-2M型多功能錄音板,通過輸入/輸出方式播放語音信息,將首段P00到P05記錄至P00到P02,將P00連接P1.0到P1.2[3]。

        5.該系統(tǒng)借助RS232的串行接口,將單片機(jī)與上位機(jī)相連,下位機(jī)向上位機(jī)提供相應(yīng)的呼叫信號。在上級對相應(yīng)的自動扶梯信號進(jìn)行處理后,電梯將模擬運(yùn)行的信息傳送到單層芯片系統(tǒng),所對應(yīng)的系列端口只使用3條線路,其中5條端口為公用端口,與系統(tǒng)相連,2條端口和3條端口的第二個端口分別與接收和發(fā)送端口相連,實(shí)現(xiàn)TTL與RS232級相互轉(zhuǎn)換,DB9制式的該接口通過交叉串行線和機(jī)械上的連接,實(shí)現(xiàn)硬件串行可達(dá)通訊,另外,輔助功能的模塊大致分為鐘表模塊和LCD模塊,DS1302使系統(tǒng)能及時獲取相應(yīng)的時間參數(shù),采用OCMJ4X8C的LCD模式,能清楚地顯示系統(tǒng)的名稱和系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行的時間等相關(guān)信息。

        四、結(jié)束語

        此控制系統(tǒng)不僅使電梯運(yùn)行的基本規(guī)律更直觀、更具體,而且大大提高了工作效率。把先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)與電梯技術(shù)的教學(xué)、科研充分結(jié)合起來,為電梯技術(shù)的發(fā)展提供良好的技術(shù)條件。在目前電梯控制技術(shù)教學(xué)中,該系統(tǒng)已經(jīng)取得了很好的效果。

        參考文獻(xiàn):

        [1]張敏,姜洪飛,車四寶,etal.基于單片機(jī)OAKS8的電梯模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2018,000(008):88-89.

        [2]伍先元.基于單片機(jī)的電梯模擬控制系統(tǒng)[J].信息通信,2019(6).

        [3]劉英楠,宮龍江.基于單片機(jī)的電梯控制電路設(shè)計(jì)[J].科學(xué)與財(cái)富,2020,000(002):62-63.

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