基于单片机的电梯控制系统的研究

科技资讯IT技术2007NO.21SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION基于单片机的电梯控制系统的研究郑良田(东莞市明兴电梯有限公司523571)摘要:本文以单片机为研究对象,采用单片机作为电梯的控制器,介绍电梯控制系统的硬件设计方法、系统构成以及软件的设计,详细说明了系统的组成及工作原理,该设计方法既适用于实验教学研究,也适用于实际电梯的研究,满足电梯控制中稳定性和安全性的要求。关键词:单片机电梯硬件设计软件设计中图分类号:TP311文献标识码:A文章编号:1672-3791(2007)07(c)-0109-02现代社会中,电梯已成为不可缺少的运输设备。电梯是势能负载,使用过程中起动、制动频繁负载变化较大,行驶方向也不断变化。为了保证电梯运行安全、可靠、乘客舒适感好,要求电梯控制系统在各种负载下都有良好的调速性能。电梯控制系统为电梯提供动力,并且对电梯的起动加速、稳速运行、制动减速起着控制作用。本文介绍了一种以单片机为核心的电梯控制系统,详细说明了系统的组成及工作原理。1基于单片机的电梯控制系统的优点基于单片机的电梯控制模型[1]与基于PLC的电梯控制模型相比,主要特色有以下几个方面。①成本低。本电梯控制系统由于采用单片机代替了PLC作为主控芯片,同时用PWM驱动直流电机代替了变频调速驱动,从而导致整套系统成本很低。②高精度的重量检测及显示。基于PLC的电梯模型虽然有重量检测,但检测精度较低。本电梯模型采用了高精度的重量传感器和测量电路,配合设计优良的数字处理软件,从而能进行高精度的重量检测和显示,方便学生进行检测技术和信号处理来等方面的课程的学习。③功能多样。基于PLC的电梯控制模型主要用于了解电梯的工作原理和如何使用电梯等。本电梯控制模型除了以上功能外,由于硬件采用了模块化的设计,各硬件模块可以拆卸,能进行重新开发和二次开发。以本电梯控制模型为基本平台,学生在学习相关课程时可以进行相关课程的课程设计,亦可以进行集中实训和毕业设计等。此外本电梯控制模型采用了单相电供电,使用更灵活。2系统硬件构成及工作原理本系统主要包括5大模块[2-3]:电机控制模块,位置显示模块,管理模块,电源控制模块,重量检测模块。按照上面的模块设计电梯控制系统,则理想的电梯控制系统的运行速度应该满足下面的曲线。图1电梯运行速度图2.3管理模块管理模块决定运行方式与方向,呼梯信号管理与操作信号的确认,以及与远程计算机的交互。2.4电源控制模块本系统设计的电源的种类较多,有些模块电压大小虽然相同,但要求隔离以提高系统的抗干扰能力。为此设计如下几种电源,+3.3V给单片机供电,+5V和-5V给单片机的外围逻辑电路供电,+15V和-15V给放大电路供电,以上这些电压要求共地;另外还需要隔离的+5V,+15V的电压给开关信号和开关传感器供电,隔离的+24V和-5V电压给电机供电。2.5位置显示模块在电梯控制中,电梯轿厢位置的检测是设计中的一个关键环节。轿厢位置的检测又分为接触式和非接触式。为了准确定位楼层,采用反射式非接触式光电传感器。此传感器具有发散角小、精度高,反应速度快,有效距离较远,抗干扰能力强、可靠性较高等优点。此光电式传感器供电电源为6～36V,设计中用15V供电。在每个楼层和极限位置均安装一个传感器,传感器信号由电路处理变成高、低电平,经光耦隔离和电平转换后送入单片机。2.6重量检测模块本设计中重量检测模块是一个很有特色的模块,能进行重量的高精度检测。重量传感器价格便宜,精度高,在0～1kg的压力下输出0～20mV的电压信号。传感器输出的0～20mV信号经性能优良的三运放差动放大器(又称为仪表放大器或测量放大器)放大到一定值、A/D转换变成数字信号后送入单片机进行显示和过载判断。2.7电机控制模块电机控制模块完成以下功能:①电机运行方向的控制。单片机根据输入信号进行逻辑分析,决定电机停止、上升或是下降。单片机的一个引脚控制一个继电器的吸合,此继电器的吸合与断开切换直流电机供电电压的极性,从而控制电机的上升或下降的目的。②电机的速度控制。单片机根据设定的速度值输出不同占空比的PWM信号,经硬件平滑滤波控制电机的运行速度。③平层时轿厢的惯性的处理。电梯到达楼层时,若直接切断电机的供电,由于轿厢的惯性,必然造成平层的不准确。本设计中加入了反向电压制动到达了精确平层的效果。系统构成如图2所示,系统核心为单片机。图2系统硬件构成图3软件设计系统软件主要完成以下功能:模块初始化,时钟信号初始化,信号的处理和显示,电机运行逻辑分析,有关定时、实时时钟处理和显示,信号采集及显示,系统功能等。在结构上软件有一个20ms定时中断,一个50ms的定时中断和一个A/D采集中断。系统软件流程图如图3所示。设计中用一个20ms的定时器定时对键盘和开关量进行查询和更新[4-5]。键盘包括各楼层的呼梯信号、轿厢内的呼梯信号和系统键盘,开关量包括位置检测传感器等。软件中加入了键盘“去抖”和抗干扰处理。采集的键盘和开关量的信息存入单片机的可位寻址区,一个二进制位对应一个键盘或开关量,这样方便其它程序直接读取信息。单片机根据故障(超载或逻辑错误等)的有无、电梯目前的位置和运行方向等情况,先方向优先,后距离优先的原则,进行逻辑分析,决定电机是否运行、运行的方向。PWM占空比输出用于调节电机的运行速度。电梯平层时采用自动降低速度和反向制动以减少平层误差。用一个50ms的定时器中断完成实时时钟的处理和显示,同时完成有关定时(如楼层停留时间等)。由A/D送来的数字量进行如下处理:零值误差和增益误差的校正,数字滤波,工程量的转换。如此循环往复。软件设计流程图如图3所示。图3软件设计流程图4系统调试与模拟运行由于各种干扰的存在,使得单片机在工作过程中存在误差,单片机的发送信号对信号接受端存在一定的影响,干扰单片机的正常工作,从而导致单片机的误操作,只有通过反复调试,使得各个模块都能实现各自的预期功能,才能基本消除干扰信号对单片机的影响,科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION109科技资讯2007NO.21SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION浅析电力系统通信网络硬件管理陶蔚霞(哈密电业局调度信息中心839000)IT技术摘要:电力通信网络管理系统的开发与应用起步比较迟,相对于公用网和其他一些专用网都落后了一步。目前,在电力通信网中未见真正的规模比较大的网络管理系统,网络的运行管理主要依靠通信监控系统和一些随通信系统和通信设备引进的网元、网络管理系统。关键词:电力系统网络硬件管理中图分类号:TM7文献标识码:A文章编号:1672-3791(2007)07(c)-0110-01随着我国电力系统通信的迅速发展,电力通信系统的设备不断地更新换代,系统结构也越来越复杂。新设备的大量涌入,通信网的智能化水平不断提高,功能日益强大,配置、应用也十分复杂。层出不穷的新产品、新功能、新技术及技术经济效益等诸多因素的影响,使可选择的设备越来越多,造成电力通信网中设备种类的复杂化。这样一旦有故障发生时,整个通信线路上的各个维护节点就能迅速做出反应,并及时准确处理故障。同时,日常的电力调度、资源维护、信息查询、报表管理和运行状况统计等,都需要一个科学实用的通信资源管理平台。1硬件设备管理硬件设备管理模块是以地理信息系统为基础,实现对整个通信系统中的硬件设备资源的详细、准确的配置、修改、杳询和维护,并为统计分析提供准确的硬件设备数据。硬件设备主要有以下几部分组成。1.1机房空间及机房基础设施管理木模块主要管理辖区内局端站或通信站内机房木身的属性及机房内安装的通信网络设备、设施的信息,包括机房平而图、机架的定位、机架内安装设备的情况等。在显示机架设备及其位置时,自编辑、删除某个设备,以及设备与线缆间的连接。木模块不仅对机房的空间实现了机房平而可视,还实现了机房的立体可视。1.2通信线路管理通信线路包括光缆、电缆、微波线路等,是通信网资源的重要组成部分。要注意对电缆、光缆信VI、纤芯信VI、连接设备信号,连接配线架、交接箱、配线箱端子、接头、盘留信VI、路山信息、产权归属、施工单位、设计单位等进行查询,同时还可显示盘留点、接头位置。将每根光纤与0D1},光交接箱、光分线箱的端子、两端连接设备进行关联。1.3配线资源管理配线资源是通信网管理中涉及的一个重要的资源,包括光配、数配、音配等,配线管理涉及对配线架、配线架端子、配线连接的管理。通过对配线资源的管理,能够方便地查询、统计配线架上各端子的连接信息,完整地知道一条指定通信线路的全程路线等。主要是管理信急通信网中的各种传输媒介的木模块。例如,可以在1个地理地图上准确标注出各种通信方式的线路,通过点击任一条通道,能显示其相关的信号,,还能够测定任意两点之间通信线路的长度。地图可以随意放大到能清晰地看到线路上的附属设备(通信杆路、通信井、放大器等),也可以缩小到仅显示区域为节点的地图。1.4查询与统计查询,即按照一定的目标对网络资源进行查询显示;统计,即根据预定义的规则对网络资源的利用情况进行统计和分析。(1)查询功能,按照查询类别分为区域、通信站点、机房、设备、线缆查询等。查询到的对象均定位在地图上(物理或逻辑)。(2)统计功能,主要完成对网络资源利用情况和在运电路情况的统计分析,以Word和Excel形式输出用户所需的各种线路和设备资料报表,也可根据需求对这些报表进行编辑。对以上设备的管理,包括传输设备管理、PCM设备管理、交换机管理、VDF架管理、ODF架管理、DDF架管理等。主要是通过对其端口的管理实现的。设备端口可以用一个二维数组的形式来描述,如果直接将这些二维数组以表格的形式显示则不直观,系统采用在界面上显示表格的同时再在表格下方用二维图形矩阵来表示各个端口,根据颜色的不同来判断端口是否被占用,从而使用户对硬件端口的管理更加直观。二维图形矩阵中,用不同的方格颜色表示端口的不同状态,黑色表示端口未定义;红色表示端口故障不可用;蓝色表示端口已经被占有(鼠标移到其上面时会显示占有本端口的电路名称及其它详细信息);绿色表示端口空闲,可以被使用,当某端口由空闲变为被占有后,数据库中的相应字段会自动改变,其颜色也随之发生变化,无需用户手工完成。随着通信设备智能化水平的提高和通信业务需求的增长,通信组网的灵活性越来越大,通信网的规模也越来越大,网络管理系统应运而生。2系统功能一个完善的网络管理系统应具备如下功能。首先,故障管理:提供对网络环境异常的检测并记录,通过异常数据判别网络中故障的位置、性质及确定其对网络的影响,并进一步采取相应的措施。其次,性能管理:网络管理系统能对网络及网络中各种设备的性能进行监视、分析和控制,确保网络本身及网络中的各设备处于正常运行状态。第三,配置管理:建立和调整网络的物理、逻辑资源配置;网络拓扑图形的显示,包括反映每期工程后网络拓扑的演变;增加或删除网络中的物理设备;增加或删除网络中的传输链路;设置和监视环回,以实施相关性能指标的测试。最后,安全管理:防止非法用户的进入,对运行和维护人员实现灵活的优先权机制。电力通信网是电力系统的重要基础设施,是电网调度自动化、网络运营市场化和管理现代化的基础,是确保电网安全、稳定、经济运行的重要手段。电力通信网的迅速发展,满足了电力系统安全、稳定、高效生产的需求及电力企业运营走向市场化的需求。参考文献[1]刁桂平.浅谈电力系统通信网络建设[J].宁夏电力,2006(3).[2]刘永林,张步涵.电力通信机房监控系统在宜昌供电公司的应用[J].华中电力,2006(1).[3]何钟林,张玉明,王拥军,陈骏林.电力通信网监管中心前置机双机系统方案设计[J],电力系统自动化,1994(9).[4]程凤舟,杜江.基于ATM网络的电力通信监控系统设计与实现[J].电力系统通信,2005(7).实现单片机的正常工作循环。经反复循环运行证明,系统的设计符合电梯控制系统的要求。5结语本文采用单片机进行电梯控制系统的研究,在分析了与PLC进行电梯控制系统