基于C167CS微控制器的數(shù)字化電梯系統(tǒng)

電氣傳動(dòng)自動(dòng)化　　摘要: 基于c167cs 微控制器設(shè)計(jì)了數(shù)字化電梯系統(tǒng), 該系統(tǒng)中利用多規(guī)則加權(quán)的模糊控制算法進(jìn)行群控控制,以can總線多主方式實(shí)現(xiàn)各控制器間的串行通信。該系統(tǒng)提高了電梯的運(yùn)行效率,并增強(qiáng)了電梯運(yùn)行的實(shí)時(shí)性控制,系統(tǒng)的靈活性與可靠性得到了提高。
關(guān)鍵詞: 數(shù)字化電梯; c167cs; 模糊控制; can總線

1 引言

　　國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展, 現(xiàn)代化程度日益提高,高層建筑愈來愈多, 電梯也隨之增多, 電梯產(chǎn)品在人們物質(zhì)文化生活中的地位得到了提高,成為重要的運(yùn)輸設(shè)備之一。國內(nèi)傳統(tǒng)的電梯控制一是由繼電器、接觸器構(gòu)成。它不僅存在著可靠性差、成本高、故障率高等缺點(diǎn),而且在層數(shù)增加時(shí),配線變化給制造及安裝帶來諸多不變。若用微機(jī)來控制電梯具有許多優(yōu)點(diǎn),進(jìn)而數(shù)字化電梯控制系統(tǒng)是發(fā)展的必然。數(shù)字化最大的優(yōu)點(diǎn)之一是在信號(hào)的傳輸方面, 而且同時(shí)也將交換的功能聯(lián)系在一起, 視頻信號(hào)、音頻信號(hào)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)都利用0、1 二進(jìn)制代碼在同一網(wǎng)絡(luò)里傳輸和交換,這種以數(shù)字化為共同語言彼此相容和溝通的特性,使各種形式的信息傳輸速度大大加快,使得整個(gè)系統(tǒng)更加有效。本文旨在開發(fā)數(shù)字化電梯系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

　　本系統(tǒng)中,以c167cs微控制器為基礎(chǔ),開發(fā)了數(shù)字化電梯系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。它主要包括主控器、轎廂控制器、層站控制器、通訊模塊及廳外呼叫部分。


　　主控器:是指控制相應(yīng)電梯運(yùn)行的控制器。它負(fù)責(zé)與各轎廂控制器、層站控制器相互通訊, 并發(fā)送控制指令來控制相應(yīng)電梯的運(yùn)行。通過采集到的各個(gè)電梯的狀態(tài)及廳外呼叫來決定指派最優(yōu)的電梯來進(jìn)行工作。主控器控制變頻器進(jìn)行調(diào)速控制; 接收旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出的脈沖信號(hào), 作為速度反饋信號(hào); 具有rs-232接口, 以與其它設(shè)備相聯(lián)接,以進(jìn)行電梯的監(jiān)控與調(diào)試。

　　轎廂控制器: 它控制單個(gè)電梯的運(yùn)行, 并將電梯的運(yùn)行狀態(tài)及時(shí)傳送到主控器,以便主控器發(fā)送指令來控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。

　　層站控制器: 采集樓層召喚信號(hào), 控制按鈕燈的輸出,并以滾動(dòng)方式顯示方向和樓層?；镜臉菍涌刂破髟鲈O(shè)鑰匙開關(guān)、消防運(yùn)行開關(guān)輸入功能,以實(shí)現(xiàn)電梯的開/ 停和消防運(yùn)行,并通過can端口與總線相連接。

　　通訊模塊: 采用can總線多主結(jié)構(gòu),來實(shí)現(xiàn)電梯主控器、層站控制器、外呼和轎廂之間控制信號(hào)的串行通信。

　　廳外呼叫及顯示:在電梯的每層廳外都有呼叫選擇部分, 它代表乘客的乘梯方向(如向上或向下) ,并給予相應(yīng)的led 顯示。

　　系統(tǒng)工作原理: 各個(gè)轎廂控制器及層站控制器將采集到的信號(hào)發(fā)送到can總線, 主控器根據(jù)這些信號(hào)及相應(yīng)的群控算法選擇最優(yōu)的電梯進(jìn)行響應(yīng),結(jié)合專用線路上的安全信號(hào)、旋轉(zhuǎn)編碼器脈沖信號(hào)等發(fā)出選層、定向、變速和平層等指令, 控制轎廂的運(yùn)行及門機(jī)的動(dòng)作, 并將轎廂的位置信號(hào)發(fā)送到can總線上。顯示模塊則相應(yīng)地進(jìn)行l(wèi)ed顯示。在數(shù)字化電梯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中關(guān)鍵部分是主控器中的群控算法及can總線通信的實(shí)現(xiàn), 下面詳細(xì)介紹此兩部分的具體實(shí)現(xiàn)。

3 c167微控制器介紹

　　c167 單片機(jī)是80c166 系列中的一款高性能的微處理器。cpu時(shí)鐘頻率最高可達(dá)40mhz , 片內(nèi)rom128k/256 k,片內(nèi)ram11k,尋址能力16m。采用4 級(jí)流水線,有56個(gè)中斷(16個(gè)優(yōu)先級(jí)) ,外設(shè)事件控制器pec ,32 通道比較/ 捕捉單元,2 個(gè)通用定時(shí)器單元, 以及4 通道的pmw。多通道10位的a/d轉(zhuǎn)換口,c167的i/o 接口多達(dá)111個(gè),其串行i/ o接口有同步/異步接口uart、高速同步接口ssc。同時(shí)擁有can總線通信控制器模塊, 可以支持高速串行通信協(xié)議can2.0b , 即支持標(biāo)準(zhǔn)(11位id) 和擴(kuò)展(29位id) 的通信協(xié)議?？删幊掏獠靠偩€可對(duì)不同地址范圍進(jìn)行不同的設(shè)置。
c167 單片機(jī)的集成度高、功能多、性能強(qiáng)。c167單片機(jī)的品種也比較多, 比如c167s、c167cr、c167cs等,這些單片機(jī)的i/o基本功能是相同的, 都是111根引腳, 只是片內(nèi)ram以及rom大小有所不同。本文采用的單片機(jī)型號(hào)是c167cs, 圖2 所示為c167cs的結(jié)構(gòu)圖。


　　c167cs 作為此c166的第三代產(chǎn)品, 允許使用高級(jí)語言對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā), 擁有高達(dá)16mb的尋址空間, 11kb的內(nèi)部ram(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器) 和128kb 的內(nèi)部rom(只讀存儲(chǔ)器) , 并且能夠?qū)κ褂猛獠靠偩€的各類資源進(jìn)行更系統(tǒng)的管理。

4 電梯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

4. 1 電梯控制算法實(shí)現(xiàn)
　　在傳統(tǒng)的電梯群控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中, 通常只要滿足一個(gè)性能標(biāo)準(zhǔn),如:最佳速度、位置和最小時(shí)間等,就實(shí)行電梯的調(diào)度,這必然存在其局限性。由于傳統(tǒng)算法的局限性,同時(shí)要滿足多