本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-某大型建筑電梯監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要緒論電梯是隨著高層建筑的興建而發(fā)展起來的一種垂直運(yùn)輸工具。多層廠房和多層倉庫需要有貨梯;高層住宅需要有住宅梯;百貨大樓和賓館需要有客梯,自動(dòng)扶梯……在現(xiàn)代社會(huì),電梯已像汽車、輪船一樣,成為人類不可缺少的交通運(yùn)輸工具。據(jù)統(tǒng)計(jì),美國每天乘電梯的人次多于乘載其它交通工具的人數(shù)。當(dāng)今世界,電梯的使用量已成為衡量現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。1.1課題的目的和意義經(jīng)歷了百余年歷史的電梯是早已被人們熟悉的重要樓宇設(shè)備，當(dāng)今時(shí)代隨著高層建筑的日益增多和建筑設(shè)計(jì)的檔次的提高，使得人們對(duì)電梯的要求也越來越高。目前已不僅限于要求電梯搭乘快速、舒適，制造堅(jiān)固，裝演考究，人們對(duì)電梯的安全可靠性及多功能性正提出越來越高的要求，為此電梯正朝著控制智能化的方向發(fā)展。在世界上一些發(fā)達(dá)國家的現(xiàn)代化智能建筑中，人們己把電梯歸入樓宇自控管理系統(tǒng)的重要被控設(shè)備，采用先進(jìn)的弱電監(jiān)控手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯的運(yùn)行狀態(tài)、維修保養(yǎng)、安全防護(hù)進(jìn)行全方位的管理。在我國，近年來具有先進(jìn)控制技術(shù)的電梯也日趨普及，尤其在許多新建的智能建筑中更是選用了各種高檔電梯，使得電梯監(jiān)控和弱電控制之間有機(jī)地結(jié)合在一起成為可能。但由于傳統(tǒng)的管理理念以及電梯制造商和弱電供應(yīng)商的各自體系的相對(duì)獨(dú)立性，使得我國的電梯監(jiān)控和弱電控制之間相互技術(shù)和應(yīng)用的滲透進(jìn)展緩慢，在大多數(shù)的高級(jí)樓宇中電梯監(jiān)控基本上都是電梯供應(yīng)商提供一個(gè)封閉的系統(tǒng)，在樓宇安保中心設(shè)有電梯供應(yīng)商提供的電梯監(jiān)控板，用于簡單地顯示電梯運(yùn)行狀態(tài)并可與電梯轎廂進(jìn)行內(nèi)部通話。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)高層建筑內(nèi)電梯的自動(dòng)化管理，完成對(duì)電梯運(yùn)行、維保及故障數(shù)據(jù)的智能統(tǒng)計(jì)、分析及存檔，通過計(jì)算機(jī)實(shí)基于CAN總線的.電梯監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)時(shí)顯示電梯當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)特別是常見電梯故障能夠?qū)崟r(shí)報(bào)警，并支持對(duì)電梯運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程查詢。2003年后有部分的小區(qū)就安裝了電梯監(jiān)控系統(tǒng)，但是由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)限制，有很多小區(qū)安裝的是利用RS485串行通行并且利用modem撥號(hào)進(jìn)行連接的監(jiān)控系統(tǒng)，在實(shí)際上存在很多問題。伴隨著集散型控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，“組態(tài)”的概念開始被廣大的生產(chǎn)過程自動(dòng)化技術(shù)人員所熟知。用組態(tài)軟件開發(fā)PLC控制對(duì)象的監(jiān)控畫面，又因其模擬效果逼真，人機(jī)界面生動(dòng)友好，而在電梯群控方面得到廣泛應(yīng)用。因此研究基于組態(tài)軟件的監(jiān)控系統(tǒng)也同樣具有重要的實(shí)際意義。1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀電梯是高層賓館、商店、住宅、多層廠房和倉庫等高層建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。目前，由可編程序控制器(PLC)和微機(jī)組成的電梯運(yùn)行邏輯控制系統(tǒng)，正以很快的速度發(fā)展著。采用PLC控制的電梯可靠性高、維護(hù)方便、開發(fā)周期短，這種電梯運(yùn)行更加可靠，并具有很大的靈活性，可以完成更為復(fù)雜的控制任務(wù)，已成為電梯控制的發(fā)展方向，其許多功能是傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)的。組態(tài)軟件產(chǎn)品于20世紀(jì)80年代初出現(xiàn)，并在20世紀(jì)80年代末進(jìn)入我國。在1995年以后，組態(tài)軟件在國內(nèi)的應(yīng)用逐漸得到了普及。1.3課題研究的內(nèi)容傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)采用的繼電器邏輯控制由于觸點(diǎn)多、故障率高、可靠性差、體積大等缺點(diǎn)，正逐漸被淘汰。本課題利用PLC知識(shí)控制多層電梯控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電梯的自動(dòng)化，并采用組態(tài)軟件，以高性能的ARM微處理器為核心，以可靠的CAN總線為紐帶，開發(fā)了一個(gè)基于組態(tài)軟件MCGS的通用電梯群控系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)電梯的集中化和智能化管理。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）系統(tǒng)簡介2系統(tǒng)簡介2.1電梯系統(tǒng)2.1.1電梯簡介常用電梯多為交流電梯與直流電梯。所謂交流電梯是指電梯的曳引電機(jī)為專用的三相交流異步電動(dòng)機(jī)，直流電梯是指電梯的曳引電機(jī)為直流電動(dòng)機(jī)。由于交流電動(dòng)機(jī)本身的構(gòu)造及使用價(jià)值都優(yōu)于直流機(jī)，再加上改進(jìn)后的交流電梯（例如VVVF電梯）的性能及結(jié)構(gòu)幾乎與直流電梯不相上下，所以近代電梯大多數(shù)都是交流電梯。本設(shè)計(jì)的電梯采用交流變壓變頻調(diào)速電梯（即VVVF電梯）。電梯由機(jī)械系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)兩大部分組成。電氣系統(tǒng)又由電力拖動(dòng)系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)兩個(gè)主要部分。電力拖動(dòng)系統(tǒng)主要包括電梯垂直方向主拖動(dòng)電路和轎廂開關(guān)電路。二者均采用易于控制的直流電動(dòng)機(jī)作為拖動(dòng)動(dòng)力源。主拖動(dòng)電路采用PWM調(diào)試方式，達(dá)到了無級(jí)調(diào)速的目的。而開關(guān)門電路上電機(jī)僅需一種速度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。電氣控制系統(tǒng)則由眾多呼叫按鈕、傳感器、控制用繼電器、指示燈、LED七段數(shù)碼管和控制部分的核心器件（PLC）等組成。PLC集信號(hào)采集、信號(hào)輸出及邏輯控制于一體，與電梯電力拖動(dòng)系統(tǒng)一起實(shí)現(xiàn)了電梯控制的所有功能。八層電梯控制系統(tǒng)由呼叫到響應(yīng)形成一次工作循環(huán)，電梯工作過程又可細(xì)致分為自檢、正常、強(qiáng)制工作狀態(tài)。電梯在三種工作狀態(tài)之間來回切換，構(gòu)成了完整的電梯工作過程。2.1.2電梯監(jiān)控系統(tǒng)1、電梯管理系統(tǒng)的功能隨著電梯的普及，電梯的管理也由單部慢慢發(fā)展到多部，進(jìn)而到智能電梯群控的管理。對(duì)于應(yīng)用組態(tài)軟件MCGS、CAN總線、PLC的電梯的管理系統(tǒng)的功能主要在于監(jiān)測。另外還有一些監(jiān)察功能。1）顯示—運(yùn)行監(jiān)視：實(shí)行交通監(jiān)測，圖像顯示電梯運(yùn)行狀態(tài)，計(jì)算機(jī)對(duì)現(xiàn)場電梯運(yùn)行狀況在圖形界面上進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，電梯運(yùn)行方向以及電梯門的狀態(tài)由不同的顏色和符號(hào)表示，直觀性強(qiáng)，操作起來可以一目了然。通過電梯運(yùn)行速度曲線以及動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)狀態(tài)條和動(dòng)態(tài)時(shí)序圖，可以對(duì)電梯運(yùn)行狀況進(jìn)行預(yù)先分析判斷，實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)視及做出診斷，發(fā)出電梯的潛在故障隱患，對(duì)維修人員作出報(bào)警提示。2）重播—交通過程回放功能：可選擇回放時(shí)間和播放速度等，計(jì)算機(jī)能夠自動(dòng)記錄每次電梯運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成電梯管理數(shù)據(jù)庫，并可查詢所有被監(jiān)測電梯的數(shù)據(jù)庫并打印報(bào)表。3）報(bào)告—統(tǒng)計(jì)報(bào)表：系統(tǒng)采集并統(tǒng)計(jì)電梯和自動(dòng)扶梯的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并且統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的報(bào)告可在屏幕上顯示或打印出來。4）網(wǎng)絡(luò)—系統(tǒng)有特定的網(wǎng)絡(luò)密碼和管理員的權(quán)限。2、完整動(dòng)態(tài)的圖像/文本顯示作為梯群中的每臺(tái)電梯的交通情況,都將提供如下的一個(gè)完整動(dòng)態(tài)的圖像/文本顯示。如對(duì)每臺(tái)電梯：1）服務(wù)所有樓層；2）所有不服務(wù)樓層；3）轎廂位置含所有的不停樓層；4）載荷百分比；5）門狀態(tài)；6）內(nèi)呼登記；7）外呼登記；8）呼梯分配；9）電梯運(yùn)行模式；10)緊急電源提供電梯的轎廂照明，以及通風(fēng)和報(bào)警系統(tǒng)；11)門關(guān)閉后將轎廂的重量報(bào)告給IBS（IntelligentBuildingSystem）系統(tǒng)即智能大樓系統(tǒng)；馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的情況（故障/失?。┮残鑸?bào)告給IBS系統(tǒng)。3、任何電梯的緊急狀況或者故障都被顯示和記錄1）轎廂困在樓層處（顯示被困地點(diǎn)的最近樓層）；2）由限速器引起的安全鉗動(dòng)作；3）急停按鈕的操作；4）電梯由于電源失效、火警或兩者都有的應(yīng)急操作，操作的完成也將被顯示出來；5）由于安全裝置失效，導(dǎo)致門不能操作，如觸點(diǎn)斷裂等；6）電梯啟動(dòng)失??；7）供應(yīng)電梯的轎廂照明，通風(fēng)和報(bào)警系統(tǒng)緊急電源失效；8）轎廂負(fù)載傳感器故障；9）任何其他電梯情況導(dǎo)致電梯停止。4、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)任意選擇的運(yùn)行時(shí)間/期間時(shí)有關(guān)樓層，每臺(tái)電梯或每一群組的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；1)每層電梯在每樓層啟動(dòng)次數(shù)，每臺(tái)電梯在每樓層的停止次數(shù)，每臺(tái)電梯在每層樓的再平層，每臺(tái)電梯在每樓層的啟動(dòng)負(fù)荷，每層電梯在每樓層的緊急停車數(shù)等；2)在每層樓等待時(shí)間的分布，包括在每層樓最大和平均等待時(shí)間；3)為每臺(tái)電梯統(tǒng)計(jì)故障；4)IBS系統(tǒng)能從CPU中重新找回這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并能從E-LINK（數(shù)據(jù)傳輸器）系統(tǒng)中取得這些數(shù)據(jù)，以文檔的形式存儲(chǔ)IBS系統(tǒng)作進(jìn)一步的處理。2.2可編程序控制器（PLC）2.2.1PLC簡介PLC即可編程控制器（ProgrammablelogicController，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會(huì)（InternationalElectricalCommittee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義：PLC英文全稱ProgrammableLogicController,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。2.2.2PLC特點(diǎn)1)可靠性高2)豐富的I/O接口模塊3)采用模塊化結(jié)構(gòu)4)編程簡單易學(xué)5)安裝簡單，維修方便6)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少7)體積小，能耗低2.2.3PLC控制電梯的優(yōu)點(diǎn)可變程序控制器（PLC）是從早期的繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來的?，F(xiàn)在已經(jīng)成為工業(yè)自動(dòng)化強(qiáng)有力的工具，得到了廣泛的普及和推廣應(yīng)用。電梯的電氣系統(tǒng)由電力拖動(dòng)系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)兩部分組成。傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)采用的繼電器邏輯控制由于觸點(diǎn)多、故障率高、可靠性差、體積大等缺點(diǎn)，正逐漸被淘汰。目前電梯設(shè)計(jì)使用可編程控制器(PLC)，要求功能變化靈活，編程簡單，故障少，噪音低。維修保養(yǎng)方便，節(jié)能省工，抗干擾能力強(qiáng)，控制箱占地面積少。當(dāng)乘員進(jìn)入電梯，按下樓層按鈕，電梯門自動(dòng)關(guān)閉后．控制系統(tǒng)進(jìn)行下列運(yùn)作：根據(jù)轎廂所處位置及乘員所處層數(shù)．判定轎廂運(yùn)行方向，保證轎廂平層時(shí)減速。將轎廂停在選定的樓層上；同時(shí)，根據(jù)樓層的呼叫，順路停車，自動(dòng)開關(guān)門。另外在轎廂內(nèi)外均要有信號(hào)燈顯示電梯運(yùn)行方向及樓層數(shù)。2.3組態(tài)軟件簡介在使用工控軟件中，人們經(jīng)常提到組態(tài)一詞，組態(tài)的英文是“Configurati0n’’，簡單地講，組態(tài)就是用應(yīng)用軟件中提供的工具、方法完成工程中某一具體任務(wù)的過程。在組態(tài)概念出現(xiàn)之前，要實(shí)現(xiàn)某一任務(wù)，都是通過編寫程序(如使用BASIC、C、等)來實(shí)現(xiàn)的。編寫程序不但工作量大、周期長，而且容易犯錯(cuò)誤，不能保證工期。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，解決了這個(gè)問題。對(duì)于過去需要幾個(gè)月的工作，通過組態(tài)幾天就可以完成。目前組態(tài)軟件的發(fā)展迅猛，已經(jīng)擴(kuò)展到企業(yè)信息管理系統(tǒng)，管理和控制一體化，遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)以及在互聯(lián)網(wǎng)上的一系列數(shù)據(jù)整合圖。2.3.1組態(tài)軟件的功能組態(tài)軟件的使用者是自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)人員。組態(tài)軟件使用戶主要以圖形組態(tài)的方式生成適合自己需要的應(yīng)用系統(tǒng)，不需要用戶修改軟件的源代碼程序。組態(tài)軟件有下列功能:1）生成圖形畫面2）現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)交換3）現(xiàn)場設(shè)備的控制與參數(shù)調(diào)整4）報(bào)警信號(hào)的處理與記錄5）存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)并支持歷史數(shù)據(jù)的查詢;6）各類報(bào)表的生成和打印輸出;7）具有與第三方程序的接口，方便數(shù)據(jù)共享。2.3.2組態(tài)軟件的特點(diǎn)組態(tài)軟件的特點(diǎn)：1)實(shí)時(shí)多任務(wù):實(shí)時(shí)性是指工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)該具有的能夠在限定的時(shí)間內(nèi)對(duì)外來事件做出反應(yīng)的特性。這是組態(tài)軟件最突出的特點(diǎn)。例如，數(shù)據(jù)采集與輸出、數(shù)據(jù)處理與算法實(shí)現(xiàn)、圖形顯示及人機(jī)對(duì)話、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢索管理、實(shí)時(shí)通信等多個(gè)任務(wù)，在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上同時(shí)運(yùn)行。2)高可靠性:在計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集控制設(shè)備正常工作的情況下，要求軟件系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。如果對(duì)可靠性要求很高，可以使用冗余系統(tǒng)。3)標(biāo)準(zhǔn)化:組態(tài)軟件廣泛使用IEC6113-3國際編程標(biāo)準(zhǔn)、OLE(對(duì)象鏈接與嵌入)、OPC(過程控制OLE)和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。2.3.3MCGS組態(tài)軟件MCGS(MonitorandControlGeneratedSystem，監(jiān)視與控制通用系統(tǒng))是北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司研發(fā)的一套基于Windows平臺(tái)的，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，主要完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測、前端數(shù)據(jù)的處理與控制，可運(yùn)行于MicrosoftWindows95/98/Me/NT/2000/xp等操作系統(tǒng)。MCGS組態(tài)軟件包括三個(gè)版本，分別是網(wǎng)絡(luò)版、通用版、嵌入版。具有功能完善、操作簡便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)的突出特點(diǎn)。通過與其他相關(guān)的硬件設(shè)備結(jié)合，可以快速、方便的開發(fā)各種用于現(xiàn)場采集、數(shù)據(jù)處理和控制的設(shè)備。用戶只需要通過簡單的模塊化組態(tài)就可構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)，如可以靈活組態(tài)各種智能儀表、數(shù)據(jù)采集模塊，無紙記錄儀、無人值守的現(xiàn)場采集站、人機(jī)界面等專用設(shè)備。MCGS網(wǎng)絡(luò)版特點(diǎn)：1)良好的結(jié)構(gòu)：先進(jìn)的C/S（客戶端/服務(wù)器）結(jié)構(gòu)2)簡單的操作：客戶端只需要使用標(biāo)準(zhǔn)的IE瀏覽器就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)器的瀏覽和控制3)良好性價(jià)比：整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)只需一套網(wǎng)絡(luò)版軟件（包括通用版所有功能），客戶端不需裝MCGS的任何軟件，即可完成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)4)方便的使用：MCGS網(wǎng)絡(luò)版服務(wù)器不要安裝其他任何輔助軟件，客戶操作起來得心應(yīng)手5)強(qiáng)大的功能：MCGS網(wǎng)絡(luò)版提供的網(wǎng)絡(luò)ActiveX控件，可以方便的在其他各種應(yīng)用程序中直接調(diào)用6)方便的升級(jí)：MCGS嵌入版、通用版、網(wǎng)絡(luò)版可以無縫連接，節(jié)省大量的開發(fā)和調(diào)試時(shí)間7)多種網(wǎng)絡(luò)形式：MCGS網(wǎng)絡(luò)版支持局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、企業(yè)專線和Modem撥號(hào)等多種連接方式，方便的實(shí)現(xiàn)企業(yè)的范圍和距離的擴(kuò)充MCGS嵌入版：MCGS嵌入版是在MCGS通用版的基礎(chǔ)上開發(fā)的，專門應(yīng)用于嵌入式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，MCGS嵌入版包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩部分，它的組態(tài)環(huán)境能夠在基于Microsoft的各種32位Windows平臺(tái)上運(yùn)行，運(yùn)行環(huán)境則是在實(shí)時(shí)多任務(wù)嵌入式操作系統(tǒng)WindowsCE中運(yùn)行。適應(yīng)于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性能有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。通過對(duì)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，以動(dòng)畫顯示、報(bào)警處理、流程控制和報(bào)表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問題的方案，在自動(dòng)化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。此外MCGS嵌入版還帶有一個(gè)模擬運(yùn)行環(huán)境，用于對(duì)組態(tài)后的工程進(jìn)行模擬測試，方便用戶對(duì)組態(tài)過程的調(diào)試。嵌入版和通用版相同之處：1）相同的操作理念：嵌入版和通用版一樣,組態(tài)環(huán)境是簡單直觀的可視化操作界面，通過簡單的組態(tài)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)，無需具備計(jì)算機(jī)編程的知識(shí)，就可以在短時(shí)間內(nèi)開發(fā)出一個(gè)運(yùn)行穩(wěn)定的具備專業(yè)水準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)；2）相同的人機(jī)界面：嵌入版的人機(jī)界面的組態(tài)和通用版人機(jī)界面基本相同?？赏ㄟ^動(dòng)畫組態(tài)來反映實(shí)時(shí)的控制效果，也可進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，形成歷史曲線、報(bào)表等，并且可以傳遞控制參數(shù)到實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)；3）相同的組態(tài)平臺(tái)：嵌入版和通用版的組態(tài)平臺(tái)是相同的，都是運(yùn)行于Windows95/98/Me/NT/2000等操作系統(tǒng)；4）相同的硬件操作方式：嵌入版和通用版都是通過掛接設(shè)備驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)和硬件的數(shù)據(jù)交互，這樣用戶不必了解硬件的工作原理和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過設(shè)備驅(qū)動(dòng)的選擇就可以輕松的實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和硬件設(shè)備的數(shù)據(jù)交互。嵌入版與通用版的不同之處：雖然嵌入版和通用版有很多相同之處，但嵌入版和通用版是適用于不同控制要求的，所以二者之間又有明顯的不同。1）功能作用不同：雖然嵌入版中也集成了人機(jī)交互界面，但嵌入版是專門針對(duì)實(shí)時(shí)控制而設(shè)計(jì)的，應(yīng)用于實(shí)時(shí)性要求高的控制系統(tǒng)中，而通用版組態(tài)軟件主要應(yīng)用于實(shí)時(shí)性要求不高的監(jiān)測系統(tǒng)中，它的主要作用是用來做監(jiān)測和數(shù)據(jù)后臺(tái)處理，比如動(dòng)畫顯示、報(bào)表等；2）運(yùn)行環(huán)境不同：嵌入版運(yùn)行于嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)WindowsCE；通用版運(yùn)行于MicrosoftWindows95/98/Me/NT/2000等操作系統(tǒng)；3）體系結(jié)構(gòu)不同：嵌入版的組態(tài)和通用版的組態(tài)都是在通用計(jì)算機(jī)環(huán)境下進(jìn)行的，但嵌入版的組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境是分開的，在組態(tài)環(huán)境下組態(tài)好的工程要下載到嵌入式系統(tǒng)中運(yùn)行，而通用版的組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境是在一個(gè)系統(tǒng)中。與通用版相比，嵌入版新增功能包括：模擬環(huán)境的使用，嵌入式版本的模擬環(huán)境CEEMU.exe的使用，解決了用戶組態(tài)時(shí)，必須將PC機(jī)與嵌入式系統(tǒng)相連的問題，用戶在模擬環(huán)境中就可以查看組態(tài)的界面美觀性、功能的實(shí)現(xiàn)情況以及性能的合理性。但是對(duì)于完整的控制系統(tǒng)來說二者都是不可或缺的。2.4CAN總線CAN總線是現(xiàn)場總線的一種，是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，隸屬控制網(wǎng)絡(luò)的范疇。2.4.1CAN總線的基本特點(diǎn)CAN總線屬于串行通信網(wǎng)絡(luò)，具有如下基本特點(diǎn):1)通信方式靈活。多主從方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任何節(jié)點(diǎn)均可以在任何時(shí)刻主動(dòng)的向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，不分主從，無需站地址等節(jié)點(diǎn)信息，可以構(gòu)成多機(jī)備份系統(tǒng)。2)CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)信息分成不同的優(yōu)先級(jí)，可以滿足不同的實(shí)時(shí)要求。3)CAN采取非破壞性的總線仲裁技術(shù)，多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送信息時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)會(huì)主動(dòng)退出發(fā)送，而最高優(yōu)先級(jí)的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，從而大大節(jié)省了總線沖突仲裁時(shí)間，尤其是在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重的情況下也不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓情況。4)CAN只需通過報(bào)文濾波就可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及全局廣播等幾種方式傳送接收，無需專門的調(diào)度。5)CAN的直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10Km(傳輸速率5Kbit/S)，通信速率最高可達(dá)IMbit/s(此時(shí)通信距離最長為40m)。6)CAN上的節(jié)點(diǎn)數(shù)目前可達(dá)110個(gè);報(bào)文標(biāo)示符可達(dá)2032種(CAN2.OA)，而CAN2.OB報(bào)文標(biāo)示符幾乎不受限制。7)CAN通信采用短幀格式，傳輸時(shí)間短，抗干擾強(qiáng)，極好的驗(yàn)錯(cuò)效果，每幀最多8B足以滿足控制要求，不會(huì)占用過長總線時(shí)間，實(shí)時(shí)性強(qiáng)。8)CAN每幀都有CRC校驗(yàn)及其他驗(yàn)錯(cuò)措施，從而保證了數(shù)據(jù)通信的可靠性。9)CAN總線通信接口中集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。10)CAN的通信介質(zhì)可為雙絞線或同軸電纜，光纖，選擇靈活。11)CAN節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重情況下具有自動(dòng)關(guān)閉輸出功能，以使總線上其它節(jié)點(diǎn)的操作不受影響。2.4.2CAN總線系統(tǒng)的構(gòu)成從原理和實(shí)現(xiàn)的角度，只要有兩個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)和將他們連接成一體的通信媒體（如雙絞線）就可以構(gòu)成一個(gè)CAN總線系統(tǒng)，這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間通過通信媒體交換信息。而由CAN總線構(gòu)成的控制網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)一般由控制器節(jié)點(diǎn)、傳感器節(jié)點(diǎn)、執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)以及其他的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)如人機(jī)界面組成，CAN作為控制局域網(wǎng)還可以通過網(wǎng)關(guān)和其他網(wǎng)絡(luò)如以太網(wǎng)互聯(lián)構(gòu)成大型復(fù)雜的控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。用CAN總線系統(tǒng)組成的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，從控制系統(tǒng)的角度來看，最小的控制系統(tǒng)是一個(gè)單回路的閉環(huán)控制系統(tǒng):有一個(gè)控制器、一個(gè)傳感器和一個(gè)執(zhí)行器組成；以CAN總線為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)也可以由多個(gè)互不相連的控制回路組成，而他們共享一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò):CAN總線。從現(xiàn)場總線系統(tǒng)（FCS）的概念來說，傳感器節(jié)點(diǎn)、執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)都可能集成控制器，即所謂的智能節(jié)點(diǎn)，這樣形成了真正分布式（主要指算法分散）的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。一個(gè)簡單的CAN總線系統(tǒng)主要由上位計(jì)算機(jī)和微控制器構(gòu)成，包括通用個(gè)人計(jì)算機(jī)和CAN的接口（CAN適配卡和若干個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)）。CAN適配卡是實(shí)現(xiàn)上位機(jī)系統(tǒng)和CAN總線的連接接口，它的作用和以太網(wǎng)網(wǎng)卡相同。帶CAN適配卡的上位機(jī)在CAN總線系統(tǒng)中相當(dāng)于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。而一般的CAN節(jié)點(diǎn)都是由微控制系統(tǒng)組成的。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，采用CAN總線通訊取代通常的串口通訊可以使電梯的分布式控制成為了可能。將電梯的控制功能分為若干模塊，又用不同的控制器完成各部分特定的功能，各控制器間采用可靠的通信技術(shù)控制局域網(wǎng)傳遞信息，相互進(jìn)行通信，協(xié)同工作?；贑AN總線的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，以一個(gè)基于16位微處理器的CAN網(wǎng)關(guān)為例，其設(shè)計(jì)思想是從硬件上用網(wǎng)關(guān)和中繼器連接物理上分立的總線，是從單總線到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的一個(gè)拓展。網(wǎng)關(guān)使用一個(gè)微處理器4個(gè)通信接口（包括兩個(gè)CAN、一個(gè)485和一個(gè)與上位機(jī)之間的232通信口）實(shí)現(xiàn)信息和數(shù)據(jù)在兩條CAN總線之間的轉(zhuǎn)發(fā)，CAN總線和485總線之間的數(shù)據(jù)交換與上位機(jī)之間的應(yīng)用通信服務(wù)?？偩€收發(fā)器總線收發(fā)器總線控制器PLC/處理器系統(tǒng)傳感器/執(zhí)行器接口控制算法CAN總線圖2-1CAN節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖2.4.3CAN總線典型的工作通信方式1）多主式結(jié)構(gòu)。CAN總線在多主式通信方式下工作時(shí)，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從。多主式的通信方式靈活，無需占地址等節(jié)點(diǎn)信息。在這種工作方式下，CAN網(wǎng)絡(luò)支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)和全局廣播方式接收/發(fā)送數(shù)據(jù)。2）主從式結(jié)構(gòu)。CAN總線在主從式通信方式下工作時(shí)，網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點(diǎn)的功能是有區(qū)別的，無法像多主式結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)那樣自由進(jìn)行各種平等的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)間的信息發(fā)送。在主從式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的通信方式中，整個(gè)系統(tǒng)的通信活動(dòng)主要依靠主站中的調(diào)度器來安排。目前CAN網(wǎng)絡(luò)一般采用多主式和主從式結(jié)合的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)比較靈活又具有較高的實(shí)時(shí)性和可靠性。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）器件選擇3器件選擇3.1通信網(wǎng)絡(luò)的選擇CAN(ControllerAreaNetwork)屬于現(xiàn)場總線的范疇，它是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。較之目前許多RS-485基于R線構(gòu)建的分布式控制系統(tǒng)而言，基于CAN總線的分布式控制系統(tǒng)在以下方面具有明顯的優(yōu)越性：首先，CAN控制器工作于多主方式，網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)都可根據(jù)總線訪問優(yōu)先權(quán)(取決于報(bào)文標(biāo)識(shí)符)采用無損結(jié)構(gòu)的逐位仲裁的方式競爭向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，且CAN協(xié)議廢除了站地址編碼，而代之以對(duì)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，這可使不同的節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到相同的數(shù)據(jù)，這些特點(diǎn)使得CAN總線構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信實(shí)時(shí)性強(qiáng)，并且容易構(gòu)成冗余結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)的靈活性。而利用RS-485只能構(gòu)成主從式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，通信方式也只能以主站輪詢的方式進(jìn)行，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性較差；其次，CAN總線通過CAN控制器接口芯片82C250的兩個(gè)輸出端CANH和CANL與物理總線相連，而CANH端的狀態(tài)只能是高電平或懸浮狀態(tài)，CANL端只能是低電平或懸浮狀態(tài)。這就保證不會(huì)出現(xiàn)象在RS-485網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)系統(tǒng)有錯(cuò)誤，出現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，導(dǎo)致總線呈現(xiàn)短路，從而損壞某些節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)象。而且CAN節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下具有自動(dòng)關(guān)閉輸出功能，以使總線上其他節(jié)點(diǎn)的操作不受影響，從而保證不會(huì)出現(xiàn)象在網(wǎng)絡(luò)中，因個(gè)別節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題，使得總線處于“死鎖”狀態(tài)。而且，CAN具有的完善的通信協(xié)議可由CAN控制器芯片及其接口芯片來實(shí)現(xiàn)，從而大大降低系統(tǒng)開發(fā)難度，縮短了開發(fā)周期，這些是只僅僅有電氣協(xié)議的RS-485所無法比擬的。另外，與其它現(xiàn)場總線比較而言，CAN總線是具有通信速率高、容易實(shí)現(xiàn)、且性價(jià)比高等諸多特點(diǎn)的一種已形成國際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線。這些也是目前CAN總線應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，具有強(qiáng)勁的市場競爭力的重要原因。因此系統(tǒng)采用CAN總線通信方式。3.2CAN控制器SJA1000是一種獨(dú)立的CAN控制器，主要用于移動(dòng)目標(biāo)和一般工業(yè)環(huán)境中的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)控制。它是Philips半導(dǎo)體公司PCA82C200CAN控制器（BasicCAN）的替代產(chǎn)品，而且它增加了一種新的操作模式—PeliCAN，這種模式支持具有很多新特性的CAN2.0B協(xié)議。下圖為其功能框圖：圖3-1SJA1000功能框圖3.3CAN總線驅(qū)動(dòng)器PCA82C250是CAN協(xié)議控制器和物理總線之間的接口，該器件對(duì)總線提供差動(dòng)發(fā)送能力并對(duì)CAN控制器提供差動(dòng)接收能力。這是全世界使用最廣泛的CAN收發(fā)器。圖3-2PCA82C250功能框圖圖3-3PCA82C250管腳配置3.4數(shù)據(jù)通信接口智能儀表是隨著80年代初單片機(jī)技術(shù)的成熟而發(fā)展起來的，現(xiàn)在世界儀表市場基本被智能儀表所壟斷。究其原因就是企業(yè)信息化的需要，企業(yè)在儀表選型時(shí)其中的一個(gè)必要條件就是要具有聯(lián)網(wǎng)通信接口。最初是數(shù)據(jù)模擬信號(hào)輸出簡單過程量，后來儀表接口是RS232接口，這種接口可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式，但這種方式不能實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能。隨后出現(xiàn)的RS485解決了這個(gè)問題。3.4.1RS-485簡介RS485采用差分信號(hào)負(fù)邏輯，＋2V～＋6V表示“0”，-6V～-2V表示“1”。RS485有兩線制和四線制兩種接線，四線制只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式，現(xiàn)很少采用，現(xiàn)在多采用的是兩線制接線方式，這種接線方式為總線式拓樸結(jié)構(gòu)在同一總線上最多可以掛接32個(gè)結(jié)點(diǎn)。在RS485通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式，即一個(gè)主機(jī)帶多個(gè)從機(jī)。RS485接口采用差動(dòng)輸入輸出和兩線制平衡雙向傳送，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，其傳輸介質(zhì)為雙絞線，成本低、敷設(shè)使用方便。由于PC機(jī)默認(rèn)的只帶有RS232接口，有兩種方法可以得到PC上位機(jī)的RS485電路：（1）通過RS232/RS485轉(zhuǎn)換電路將PC機(jī)串口RS232信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS485信號(hào)，對(duì)于情況比較復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境最好是選用防浪涌帶隔離珊的產(chǎn)品。（2）通過PCI多串口卡，可以直接選用輸出信號(hào)為RS485類型的擴(kuò)展卡。3.4.2MAX485接口芯片MAX485接口芯片是Maxim公司的一種RS485芯片。是用于RS485與RS422通信的低功耗收發(fā)器，每個(gè)器件中都具有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)接收器。MAX485的驅(qū)動(dòng)器擺率不受限制，可以實(shí)現(xiàn)最高2.5Mbps的傳輸速率。驅(qū)動(dòng)器具有短路電流限制，并可以通過熱關(guān)斷電路將驅(qū)動(dòng)器輸出置為高阻狀態(tài)。接收器輸入具有失效保護(hù)特性，當(dāng)輸入開路時(shí)，可以確保邏輯高電平輸出。具有較高的抗干擾性能。收發(fā)器在驅(qū)動(dòng)器禁用的空載或滿載狀態(tài)下，吸取的電源電流在120μA至500μA之間。負(fù)載個(gè)數(shù)為32個(gè)，采用單一電源+5V工作，額定電流為300μA，采用半雙工通訊方式。它完成將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS485電平的功能。圖3-4MAX485接口芯片MAX485引腳(管腳)圖及工作電路：RO和DI端分別為接收器的輸出和驅(qū)動(dòng)器的輸入端，與單片機(jī)連接時(shí)只需分別與單片機(jī)的RXD和TXD相連即可；/RE和DE端分別為接收和發(fā)送的使能端，當(dāng)/RE為邏輯0時(shí)，器件處于接收狀態(tài)；當(dāng)DE為邏輯1時(shí)，器件處于發(fā)送狀態(tài)，因?yàn)镸AX485工作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機(jī)的一個(gè)管腳控制這兩個(gè)引腳即可；A端和B端分別為接收和發(fā)送的差分信號(hào)端,當(dāng)A引腳的電平高于B時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為1；當(dāng)A的電平低于B端時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為0。在與單片機(jī)連接時(shí)接線非常簡單。只需要一個(gè)信號(hào)控制MAX485的接收和發(fā)送即可。同時(shí)將A和B端之間加匹配電阻，一般可選100Ω的電阻。圖3-5MAX485引腳(管腳)圖3.5電梯群控待梯人數(shù)識(shí)別可以在本監(jiān)控系統(tǒng)上進(jìn)行電梯群控的擴(kuò)展。電梯群控系統(tǒng)是指將三臺(tái)或三臺(tái)以上的電梯構(gòu)成一個(gè)整體進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度的系統(tǒng)。雖然群控系統(tǒng)極大提高了效率,節(jié)省了大量能耗,但由于缺乏候梯人群數(shù)量的數(shù)據(jù),電梯群控主機(jī)只能根據(jù)呼梯信號(hào)獲得每層樓的電梯服務(wù)要求。目前采用的方法是利用模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)對(duì)交通模型進(jìn)行估計(jì),在電梯群優(yōu)化調(diào)度時(shí)往往效率不高,使電梯群優(yōu)化控制的優(yōu)點(diǎn)不能完全體現(xiàn)出來。如果能對(duì)候梯大廳人群進(jìn)行監(jiān)測統(tǒng)計(jì),使電梯群控制主機(jī)獲得統(tǒng)計(jì)結(jié)果,將成為電梯群優(yōu)化調(diào)度控制系統(tǒng)派梯的重要依據(jù)。本設(shè)計(jì)將多個(gè)熱釋電紅外傳感器和菲涅爾透鏡組合在一起,每組針對(duì)某一個(gè)區(qū)域進(jìn)行探測。當(dāng)熱釋電紅外傳感器探測到區(qū)域內(nèi)有人時(shí),會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高電平信號(hào),沒有人時(shí)則為低電平信號(hào)。將此信號(hào)在微處理器上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理定出模糊人數(shù)等級(jí),再由CAN總線傳輸?shù)饺嚎刂鳈C(jī),完成候梯人群識(shí)別。熱釋電紅外傳感器控制電路設(shè)計(jì)和分區(qū)實(shí)驗(yàn)：熱釋電紅外傳感器是一種能檢測人或動(dòng)物發(fā)射的紅外線而輸出電信號(hào)的傳感器。熱釋紅外傳感器輸出的探測電壓信號(hào)十分微弱,通常只有1mV左右,又因有菲涅爾透鏡的作用,使輸出的電壓信號(hào)呈脈沖形式。脈沖電壓的頻率由被測物體的移動(dòng)速度決定，通常為0.1-10Hz左右。由于輸出電壓很低,菲涅爾透鏡和熱釋電紅外傳感器不能單獨(dú)工作,要想驅(qū)動(dòng)負(fù)載必須再設(shè)計(jì)控制電路,對(duì)微弱的輸出電壓信號(hào)進(jìn)行放大、比較延時(shí)等,使得電路的最終輸出實(shí)現(xiàn)在探測區(qū)域內(nèi)有人時(shí)輸出高電平、無人時(shí)輸出低電平的功能。采用多個(gè)菲涅爾透鏡和熱釋電紅外傳感器組成傳感器組，微處理器讀取傳感器組的輸出狀態(tài)，經(jīng)處理后由CAN總線向上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)。可用1V的直流電源與頻率為1Hz,幅值為10mV的方波信號(hào)源相串聯(lián)，來模擬有人時(shí)人體輻射的紅外線通過菲涅爾透鏡，被聚焦在熱釋電紅外傳感器的探測元件上時(shí)，電路中的傳感器輸出電壓信號(hào)。仿真電路如圖所示：圖3-6仿真電路圖放大電路采用可以小信號(hào)驅(qū)動(dòng)的三極管構(gòu)成一級(jí)放大,再用運(yùn)算放大器構(gòu)成二級(jí)放大。二級(jí)放大用LM385來搭電路。電路中的傳感器將輸出電壓信號(hào)經(jīng)三極管一級(jí)放大運(yùn)算和放大器的二級(jí)放大,再經(jīng)電容隔直變?yōu)榧兘涣餍盘?hào)波形。用LM393構(gòu)成比較器,使電壓只要在零電平以上零點(diǎn)幾伏,就翻轉(zhuǎn)成低電平電路,靈敏度明顯上升。整個(gè)電路要實(shí)現(xiàn)有人輸出高電平，無人輸出低電平的功能。要做到這一點(diǎn)，就只能加延時(shí)電路。輸出就產(chǎn)生高電平顯示有人，沒人時(shí)，延時(shí)一定時(shí)間輸出低電平?？梢栽O(shè)計(jì)一個(gè)時(shí)間可調(diào)的延時(shí)電路。最小延時(shí)設(shè)為1s，通過調(diào)整R15就可調(diào)整延時(shí)時(shí)間。多個(gè)熱釋電紅外人體探測器放大與比較電路組合起來，加上菲涅爾透鏡構(gòu)成了完整的熱釋電紅外人體探測器。調(diào)試時(shí)使調(diào)試人員在探測區(qū)內(nèi)走S型路線來感知探測的范圍，調(diào)整圖中RP使探測距離達(dá)6-7m。紅外傳感器探測范圍分區(qū)實(shí)驗(yàn)：對(duì)候梯大廳進(jìn)行分區(qū)，每個(gè)區(qū)由一個(gè)被動(dòng)式熱釋電紅外人體探測器監(jiān)控，顯示有人或無人。每個(gè)分區(qū)的信號(hào)加起來就可以統(tǒng)計(jì)出總?cè)藬?shù)。這就需要把每個(gè)被動(dòng)式熱釋電紅外人體探測器的探測范圍縮小，并且控制在一定范圍內(nèi)。本設(shè)計(jì)采用的熱釋電紅外人體探測器安裝在電梯廳門上方，如圖所示。在每個(gè)菲涅爾透鏡表面覆蓋不透明物體的方法可以阻止一定位置的人體輻射信號(hào)從而縮小探測器的探測范圍。圖3-7熱釋電紅外人體探測器安裝位置示意圖CAN總線應(yīng)用節(jié)點(diǎn)主要實(shí)現(xiàn)以下功能:被動(dòng)式熱釋電紅外人體探測器在現(xiàn)場采集來的信號(hào)作為數(shù)字量經(jīng)并行數(shù)據(jù)接口輸入到微處理器,由微處理器處理后,寫入CAN通信控制器發(fā)送到上位機(jī),該節(jié)點(diǎn)只有在現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)并發(fā)送的功能,并不需要接收上位機(jī)的數(shù)據(jù)。由微處理器將現(xiàn)場數(shù)據(jù)經(jīng)處理后,輸出少、較少、中、較多、多5個(gè)候梯人群規(guī)模等級(jí)。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）系統(tǒng)總體硬件設(shè)計(jì)4系統(tǒng)總體硬件設(shè)計(jì)該電梯監(jiān)控系統(tǒng)采用組態(tài)軟件，以高性能的ARM微處理器為核心，以可靠的CAN總線為紐帶，開發(fā)了一個(gè)基于組態(tài)軟件MCGS的通用電梯監(jiān)控系統(tǒng)。它不僅可以實(shí)時(shí)地反映出電梯的運(yùn)行狀況、運(yùn)行動(dòng)態(tài)曲線及其運(yùn)行舒適感等動(dòng)態(tài)信息，并具有故障報(bào)警、故障診斷等功能，可實(shí)現(xiàn)電梯的集中化和智能化管理，這樣可預(yù)先分析出電梯潛在的隱患，工程人員可以作預(yù)防性維修與保養(yǎng)，確保電梯安全可靠運(yùn)行。如圖所示，系統(tǒng)主要由上位機(jī)和下位機(jī)組成，監(jiān)控系統(tǒng)的總框圖如下。上位機(jī)系統(tǒng)包括MCGS組態(tài)軟件的監(jiān)控界面和CAN總線接口，它實(shí)時(shí)監(jiān)控電梯的運(yùn)行狀態(tài)，處理數(shù)據(jù)，給下位機(jī)傳輸命令信息。下位機(jī)系統(tǒng)包括基于ARM微處理器的嵌入式控制器S3C4510B和CAN總線接口，它負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)并通過CAN總線向上位機(jī)傳輸數(shù)據(jù)。上位機(jī)和下位機(jī)之間采用安全、實(shí)時(shí)、簡單易操作和價(jià)格低廉的總線進(jìn)行通信。系統(tǒng)中主機(jī)主要功能是將各臺(tái)分機(jī)通過總線發(fā)來的電梯數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，整理，優(yōu)化；從機(jī)執(zhí)行主機(jī)的指令，顯示運(yùn)行信息，向主機(jī)傳送檢測數(shù)據(jù)；CAN接口電路負(fù)責(zé)各各節(jié)點(diǎn)間的串行通信。主機(jī)、分機(jī)之間通過CAN協(xié)議進(jìn)行通迅，具有布線少，通迅可靠，布線靈活，抗干擾性能優(yōu)良、通迅距離遠(yuǎn)、容易擴(kuò)充等特點(diǎn)。所以可以說監(jiān)控系統(tǒng)可以分為三部分：基于ARM微處理器的硬件平臺(tái)、基于組態(tài)軟件MCGS的監(jiān)控界面，MCGS與CAN總線通信模塊。CAN接口CAN接口基于ARM微處理器的嵌入式控制器S3C4510B串行數(shù)據(jù)接口可編程控制器PLCCAN接口基于ARM微處理器的嵌入式控制器S3C4510B串行數(shù)據(jù)接口可編程控制器PLC匹配電阻匹配電阻CAN接口主機(jī)從機(jī)1從機(jī)N……..并行數(shù)據(jù)接口繼電器或微機(jī)并行數(shù)據(jù)接口繼電器或微機(jī)圖4-1電梯監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖4.1基于ARM微處理器的硬件平臺(tái)系統(tǒng)采用Samsung公司制造的32位精簡指令集計(jì)算機(jī)（RISC）嵌入式ARM微處理器S3C4510B作為電梯主控制器，可以控制多部電梯。它包含ARM7TDMI核，具有低功耗、高性能的RISC指令內(nèi)核，有、UART串口等通信接口，支持8位/16位/32位的外部總線寬度，實(shí)施高性價(jià)比，基于JTAG接口的調(diào)試方案，開發(fā)方式與51系列相似。硬件系統(tǒng)還包括電源模塊、時(shí)鐘模塊、復(fù)位模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器模塊、JTAG調(diào)試端口、CAN總線接口模塊、鍵盤輸入模塊、液晶顯示模塊等。圖4-2下位機(jī)與CAN接口電路的原理圖ARM微處理器和CAN總線接口電路采用PHILIPS公司的CAN總線控制器SJA1000和總線驅(qū)動(dòng)接口PCA82C250,其通信接口的電路原理圖如圖示。SJA1000是獨(dú)立的CAN控制器，總線驅(qū)動(dòng)接口PCA82C250提供了CAN控制器與物理總線之間的接口。SJA1000的AD0～AD7分別與主控制器S3C4510B的XDATA8～XDATA15相連，WR、RD、ALE和CS分別與S3C4510B的對(duì)應(yīng)引腳相連。當(dāng)接收一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)通過PCA82C250的RXD引腳，將信號(hào)送至SJA1000，SJA1000產(chǎn)生一個(gè)接收中斷，并將接收中斷傳遞給主控制器S3C4510B，S3C4510B對(duì)中斷信息進(jìn)行分析和響應(yīng)：當(dāng)發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，S3C4510B判別出信號(hào)的有效性后，將信號(hào)送至SJA1000發(fā)送緩沖區(qū)，啟動(dòng)SJA1000發(fā)送信息，通過PCA82C250的TXD引腳，將信號(hào)從CANH和CANL引腳送至總線。4.1.1ARM微處理器ARM提供一系列內(nèi)核、體系擴(kuò)展、微處理器和系統(tǒng)芯片方案。由于所有產(chǎn)品均采用一個(gè)通用的軟件體系，所以相同的軟件可在所有產(chǎn)品中運(yùn)行（理論上如此）。特點(diǎn)：1)體積小、低功耗、低成本、高性能2)支持Thumb（16位）/ARM（32位）雙指令集3)全球眾多的合作伙伴基于ARM微處理器的電梯控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能有：（1）采集各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，如：電梯所在樓層信號(hào)、呼梯信號(hào)、運(yùn)行方向、是否滿載、開關(guān)門信號(hào)以及安全信號(hào)等運(yùn)行信息;(2)實(shí)時(shí)更新運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，以供上位機(jī)查詢；（3）發(fā)生某些故障時(shí)，發(fā)送故障信號(hào)，并可按上位機(jī)的命令執(zhí)行故障處理子程序。4.1.2數(shù)據(jù)采集采用計(jì)算機(jī)對(duì)電梯的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行集中監(jiān)控與故障自動(dòng)報(bào)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除故障、加強(qiáng)電梯的實(shí)時(shí)管理、保障電梯的安全運(yùn)行非常重要。電梯計(jì)算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)已成為保障電梯安全運(yùn)行的必備設(shè)施，是縮短電梯報(bào)修與維修時(shí)間、提高電梯的運(yùn)行效率、加強(qiáng)電梯科學(xué)管理的有力措施，也是電梯技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，已成為近年來國內(nèi)外電梯新技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一.現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集：為了滿足不同情況下的控制要求，設(shè)計(jì)了兩種數(shù)據(jù)接口：并行采集單元和串行采集單元。并行采集單元負(fù)責(zé)完成對(duì)繼電器控制系統(tǒng)、微機(jī)控制系統(tǒng)的電梯外部電路中開關(guān)信號(hào)的采集。通過光電耦合器，把繼電器控制系統(tǒng)、微機(jī)控制系統(tǒng)電梯外部信號(hào)送入主控制器的數(shù)據(jù)采集端，實(shí)現(xiàn)并行數(shù)據(jù)的采集。并行數(shù)據(jù)單元負(fù)責(zé)完成對(duì)熱釋電紅外傳感器探測到得信號(hào)的采集，然后傳送給微處理器。串行采集單元負(fù)責(zé)完成對(duì)PLC控制系統(tǒng)的電梯信息的采集。串行采集單元通過RS485通信來實(shí)現(xiàn)。并且采用RS422/RS485接口標(biāo)準(zhǔn)，原理圖如圖。圖4-3串行數(shù)據(jù)采集電路的原理圖不管是采用并行采集單元還是串行采集單元都需要在信號(hào)的輸入和輸出之間進(jìn)行光電隔離以防止外部干擾而造成的內(nèi)部芯片元器件的損壞。光電耦合器亦稱光耦合器，簡稱光耦。光耦合器以光為媒介傳輸電信號(hào)。它對(duì)輸入、輸出電信號(hào)有良好的隔離作用。光耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)是：信號(hào)單向傳輸，輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，輸出信號(hào)對(duì)輸入端無影響，抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定，無觸點(diǎn)，使用壽命長，傳輸效率高。傳統(tǒng)的RS485隔離總線節(jié)點(diǎn)是由光電耦合器和RS485總線收發(fā)器(如MAX485)構(gòu)成，使用光束來隔離和保護(hù)檢測電路，在高壓和低壓電氣環(huán)境之間提供一個(gè)安全接口。目前，一般使用6N137光電隔離器件，用MAX485作為RS485總線收發(fā)器。6N137的結(jié)構(gòu)原理如圖所示，信號(hào)從腳2和腳3輸入，發(fā)光二極管發(fā)光，經(jīng)片內(nèi)光通道傳到光敏二極管，反向偏置的光敏管光照后導(dǎo)通，經(jīng)電流-電壓轉(zhuǎn)換后送到與門的一個(gè)輸入端，與門的另一個(gè)輸入為使能端，當(dāng)使能端為高時(shí)與門輸出高電平，經(jīng)輸出三極管反向后光電隔離器輸出低電平。當(dāng)輸入信號(hào)電流小于觸發(fā)閾值或使能端為低時(shí)，輸出高電平，但這個(gè)邏輯高是集電極開路的，可針對(duì)接收電路加上拉電阻或電壓調(diào)整電路。圖4-46N137的管腳圖4.2基于組態(tài)軟件MCGS的監(jiān)控界面MCGS通用監(jiān)控系統(tǒng)是一套用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，能夠在Windows平臺(tái)上運(yùn)行。通過對(duì)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，以動(dòng)畫顯示、報(bào)警處理、流程控制、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線和報(bào)表輸出等多種方式，向用戶提供解決實(shí)際工程問題的方案。因充分利用了Windows圖形功能完備、界面一致性好的優(yōu)點(diǎn)，具有易學(xué)易用的特點(diǎn)。比以往使用專用機(jī)開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具通用性，在自動(dòng)化領(lǐng)域有著更廣泛的應(yīng)用，所以采用MCGS軟件來設(shè)計(jì)系統(tǒng)的監(jiān)控界面。MCGS軟件包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩個(gè)部分，MCGS組態(tài)軟件的整體框圖如下圖：構(gòu)建動(dòng)畫構(gòu)建動(dòng)畫流程控制報(bào)警組態(tài)設(shè)計(jì)報(bào)表連接設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫組態(tài)軟件核心動(dòng)畫顯示現(xiàn)場控制報(bào)警輸出報(bào)表打印設(shè)備輸出實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫組態(tài)環(huán)境運(yùn)行環(huán)境圖4-4MCGS組態(tài)軟件的整體框圖監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)的功能主要有：1）利用MCGS和CAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，同時(shí)使上位機(jī)實(shí)時(shí)地、可靠地采集電梯的各類運(yùn)行參數(shù)。2）利用MCGS提供的圖形工具，建立監(jiān)控的各級(jí)畫面，利用數(shù)據(jù)鏈接把畫面上的對(duì)象與相應(yīng)的運(yùn)行參數(shù)聯(lián)系起來，對(duì)不同性質(zhì)的對(duì)象采用不同的動(dòng)畫連接命令，直觀形象地顯示電梯的運(yùn)行狀態(tài)。3）利用MCGS的報(bào)警設(shè)置功能，在電梯發(fā)生故障時(shí)進(jìn)行故障報(bào)警，并進(jìn)行故障診斷。利用MCGS提供的歷史記錄功能，實(shí)時(shí)記錄發(fā)生故障，建立故障檔案，并提供歷史查詢功能。4）在電梯發(fā)生某些故障時(shí)，電梯的管理人員可以通過上位機(jī)來控制的特點(diǎn)的故障運(yùn)行，以及提供維修指導(dǎo)。系統(tǒng)中電梯的監(jiān)控界面有主監(jiān)控/電梯信息/故障界面/歷史數(shù)據(jù)查詢界面等。4.3MCGS與CAN總線通信模塊的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)采用CAN總線來進(jìn)行通信，MCGS軟件本身并不能直接和CAN總線通信，但它有標(biāo)準(zhǔn)的OPC客戶端，也可以作為OPC服務(wù)器。因而，可以方便的與其他具有OPC標(biāo)準(zhǔn)接口的工業(yè)應(yīng)用程序或外部控制設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。上位機(jī)的監(jiān)控程序MCGS通過ZOPC_Server（OPC標(biāo)準(zhǔn)接口的服務(wù)器軟件）與CAN總線和其他設(shè)備通信，結(jié)構(gòu)圖如下：PCI5121智能PCI5121智能CAN接口卡ZOPC_Server（CAN-BUS數(shù)據(jù)接收/發(fā)送服務(wù)器）MCGS工程（數(shù)據(jù)采集及控制中心）上位機(jī)CAN總線圖4-5MCGS軟件與CAN總線接口結(jié)構(gòu)框圖OPC全稱OLEforProcessControl,是一套在基于Windows操作平臺(tái)的工業(yè)應(yīng)用程序之間提供高效信息的信息集成和交互功能的組件對(duì)象模型接口標(biāo)準(zhǔn)，它以微軟的（分布式）組件對(duì)象模型COM/DCOM/COM+技術(shù)為基礎(chǔ)，采用客戶/服務(wù)器模式。OPC的服務(wù)器是數(shù)據(jù)的供應(yīng)方，負(fù)責(zé)為OPC客戶提供所需的數(shù)據(jù)；OPC客戶是數(shù)據(jù)的使用方，處理OPC服務(wù)器提供的數(shù)據(jù)。在使用OPC的過程中，總是包括有OPC服務(wù)器與OPC客戶，OPC服務(wù)器一般并不知道它的客戶來源。由OPC客戶根據(jù)需要，接通或斷開與OPC服務(wù)器的鏈接。在ZOPC_Server中游兩種數(shù)據(jù)項(xiàng)的存儲(chǔ)模式，分別為數(shù)值存儲(chǔ)模式和字符串存儲(chǔ)模式。在這采用字符串存儲(chǔ)模式，在此模式下，對(duì)于每個(gè)監(jiān)控單元的每路CAN，都有兩個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)，它們的名稱分別為In_CANData和Out_CANData。對(duì)于數(shù)據(jù)項(xiàng)In_CANData服務(wù)器把從CAN網(wǎng)絡(luò)接收到的數(shù)據(jù)存放在此數(shù)據(jù)項(xiàng)中，客戶端只能讀取它的數(shù)據(jù)；而對(duì)于數(shù)據(jù)項(xiàng)Out_CANData，客戶端把要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入到此數(shù)據(jù)項(xiàng)中，服務(wù)器再把此數(shù)據(jù)項(xiàng)的數(shù)據(jù)提取出來發(fā)送到CAN網(wǎng)絡(luò)，客戶端不能讀取此數(shù)據(jù)項(xiàng)的數(shù)據(jù)。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）系統(tǒng)總體軟件設(shè)計(jì)5總體軟件設(shè)計(jì)CAN通信的總體流程圖：微控制器的上電復(fù)位微控制器的上電復(fù)位應(yīng)用特殊的復(fù)位過程等待，直至SJA1000完全上電配置控制線路（如中斷、復(fù)位、片選等），建立微機(jī)控制器和SJA1000之間的通信為CAN總線上的通信初始化SJA1000主程序和中斷服務(wù)程序，包括與SJA1000通信程序結(jié)束圖5-1CAN通信的總體流程圖軟件設(shè)計(jì)主要包括3部分：SJA1000的初始化、數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。這3部分程序是CAN模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的基本部分。下面就這3部分程序設(shè)計(jì)進(jìn)行一個(gè)描述。1）SJA1000的初始化程序：SJA1000的初始化只有在復(fù)位模式下才可以進(jìn)行。初始化主要包括工作方式的設(shè)定、接收屏蔽寄存器(AMR)和接收代碼寄存器(ACR)的設(shè)置、總線時(shí)序寄存器的設(shè)置、輸出模式寄存器和中斷寄存器的設(shè)置等。初始化設(shè)置完成以后,SJA1000就可以進(jìn)入工作狀態(tài),進(jìn)行正常的通訊工作。2）發(fā)送子程序：發(fā)送子程序負(fù)責(zé)節(jié)點(diǎn)報(bào)文的發(fā)送。發(fā)送時(shí)只需將待發(fā)送的數(shù)據(jù)按特定的格式組合成一組數(shù)據(jù)送入SJA1000的發(fā)送緩沖區(qū),然后啟動(dòng)SJA1000發(fā)送即可。3）接收子程序：接收子程序負(fù)責(zé)節(jié)點(diǎn)報(bào)文的接收,可以有中斷方式和查詢方式接收。在通訊實(shí)時(shí)性要求不高的情況下可以用查詢方式接收。程序說明：系統(tǒng)CAN地址為550,用于CAN系統(tǒng)測試,應(yīng)用T0定時(shí)器每隔1s向CAN總線發(fā)送一組數(shù)據(jù):數(shù)據(jù)長度為8個(gè)字節(jié),首字節(jié)為05H,第二個(gè)字節(jié)為累加變量,每秒鐘數(shù)值增加1SJA1000的初始化：運(yùn)行主程序，訪問SJA1000，SJA1000退出硬件復(fù)位模式，初始化SJA1000。發(fā)送子程序：將要發(fā)送的數(shù)據(jù)送入發(fā)送緩沖區(qū)，保存到寄存器，并應(yīng)用定時(shí)器每隔1s發(fā)送一組數(shù)據(jù)。接收子程序：清零復(fù)位請求，進(jìn)入工作狀態(tài)。計(jì)算發(fā)送數(shù)據(jù)的長度后開始寫入，校驗(yàn)寫入正確，判斷報(bào)文有效后進(jìn)行接收。程序見附錄。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）電梯控制系統(tǒng)6電梯控制系統(tǒng)

電梯PLC的控制系統(tǒng)和其他類型的電梯控制系統(tǒng)一樣主要由信號(hào)控制系統(tǒng)和拖動(dòng)控制系統(tǒng)兩部分組成。圖為電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖，主要硬件包括PLC主機(jī)及擴(kuò)展、機(jī)械系統(tǒng)、轎廂操縱盤、廳外呼梯盤、指層器、門機(jī)、調(diào)速裝置與主拖動(dòng)系統(tǒng)等。系統(tǒng)控制核心為PLC主機(jī)，操縱盤、呼梯盤、井道及安全保護(hù)信號(hào)通過PLC輸入接口送入PLC，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器并由PLC軟件運(yùn)算處理，然后經(jīng)輸出接口分別向指示器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號(hào)，向拖動(dòng)和門機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)。廳外呼叫梯轎廂操作盤廳外呼叫梯轎廂操作盤指揮層指揮層PLC主機(jī)輸出接口輸入接口安全裝置PLC主機(jī)輸出接口輸入接口安全裝置調(diào)整器調(diào)整器井道裝置CPU存儲(chǔ)器井道裝置CPU存儲(chǔ)器拖動(dòng)控制拖動(dòng)控制門機(jī)控制門機(jī)控制圖6-1電梯PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖6.1拖動(dòng)控制系統(tǒng)電梯運(yùn)行控制的方式根據(jù)拖動(dòng)形式確定。對(duì)于交流電梯常用的拖動(dòng)形式包括交流雙速電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速，交流調(diào)壓調(diào)速和交流變頻變壓調(diào)速等。如圖下所示，拖動(dòng)系統(tǒng)的工作狀態(tài)及部分反饋信號(hào)可直接送入PLC，由PLC向拖動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出速度切換、起動(dòng)、運(yùn)行、平層等控制信號(hào)。由于變頻器的出現(xiàn)，目前交流調(diào)速電梯應(yīng)用較多，它可以是半閉環(huán)控制，也可以是全閉環(huán)控制。由PLC發(fā)出的模擬量速度切換信號(hào)直接送給變頻器，由變頻器控制主拖動(dòng)電路的加速切換或減速制動(dòng)，按照滿足快速性和舒適性原則的速度曲線(由變頻器指令設(shè)定)運(yùn)行，達(dá)到調(diào)速的目的。使整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)既簡單實(shí)用，又安全可靠。D/A轉(zhuǎn)換D/A轉(zhuǎn)換變頻器拖動(dòng)系統(tǒng)PLC圖6-2拖動(dòng)控制系統(tǒng)6.1.1變頻器的基本構(gòu)成異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速常用的變頻器是交-直-交電壓源型變頻器，主電路是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分.它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。控制電路是給異步電動(dòng)機(jī)供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號(hào)的回路。6.1.2變頻調(diào)速電梯工作原理用PLC處理電梯的內(nèi)呼/外呼召喚信號(hào)、開/關(guān)門信號(hào)等，通過邏輯運(yùn)算，形成變頻器運(yùn)行必須的控制信號(hào)，例如正/反轉(zhuǎn)信號(hào)、多段速度信號(hào)、停止信號(hào)，以及樓層顯示信號(hào)、方向信號(hào)、門機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)信號(hào)等。變頻器與PG構(gòu)成閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)。變頻器還具備轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能、轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能“S”曲線特性。轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能對(duì)電梯的空、滿載時(shí)上、下速度穩(wěn)定非常有利，可以避免超速或欠速運(yùn)行。例如電梯正常速度為50Hz(以頻率表示)，空載上行時(shí)，速度較平衡時(shí)快，轉(zhuǎn)差補(bǔ)償為一0.SHZ，滿載上行時(shí)，速度較平衡時(shí)慢，轉(zhuǎn)差補(bǔ)償十0.SHZ，從而保證在各種狀態(tài)下運(yùn)行速度基本一致。轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能對(duì)滿載起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩提升非常有效，能達(dá)到正常值的150%。而“S”曲線特性可防止啟動(dòng)、換速或停止時(shí)對(duì)乘客的沖擊力，可以使乘坐舒適感大為改善。此外，變頻器的故障診斷、檢測、記憶等功能對(duì)系統(tǒng)維護(hù)亦非常方便、實(shí)用。6.1.3變頻器機(jī)型選擇本次設(shè)計(jì)選用安川CIMR-G7A4011型變頻器，最大適用電機(jī)功率為11KW,滿足曳引機(jī)額定功率10KW并稍有余量的需求，變頻器的容量為21KVA，最大輸出電壓為三相380/400/415/440/460/480V具有較大較寬的電壓范圍，同時(shí)最大的輸出頻率為400Hz具有較寬的頻率調(diào)制范圍，變頻器的供電電壓三相380/400/415/440/460/480V，供電頻率為50/60Hz，允許電壓波動(dòng)范圍較廣+10%，-15%，允許的頻率波動(dòng)范圍±5%。額定輸出電流為27A同樣滿足曳引機(jī)額定輸出電流26A的要求。6.1.4旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)編碼器俗稱碼盤，它是一種旋轉(zhuǎn)式測量裝置，通常安裝在被測軸上，隨被測軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，用以測量轉(zhuǎn)動(dòng)量（主要是轉(zhuǎn)角）并把它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式的輸出信號(hào)。旋轉(zhuǎn)編碼器有兩種基本形式，即增量式編碼器和絕對(duì)式編碼器。旋轉(zhuǎn)編碼器的作用可以作為速度檢測裝置，也可以為平層提供脈沖數(shù)據(jù)。6.2信號(hào)控制系統(tǒng)輸入到PLC的控制信號(hào)有：運(yùn)行方式選擇、運(yùn)行控制、內(nèi)指令、外召喚、安全保護(hù)、井道信息、開關(guān)門及限位等信號(hào)。所有控制功能如召喚信號(hào)登記、轎廂位置判斷、選層定向、順向截梯、反向截梯、消號(hào)及反向保號(hào)、換速、平層、開關(guān)門、電梯自動(dòng)運(yùn)行等均為程序控制。對(duì)于交流、直流不同類型的電梯，除部分特殊的控制功能和輸入輸出信號(hào)外，PLC電梯信號(hào)控制的主要功能基本相同，因而信號(hào)控制的程序模塊具有較強(qiáng)的通用性。1．系統(tǒng)輸入部分系統(tǒng)輸入部分分為兩個(gè)部分，一是直接輸入到PLC輸入口的開關(guān)量信號(hào)部分，包括：控制臺(tái)上的啟動(dòng)按鈕、恢復(fù)正常工作按鈕、消防/檢修按鈕、強(qiáng)迫上行（下行）按鈕部分以及開關(guān)門行程到位開關(guān)。二是按鈕編碼輸入信號(hào)部分。本系統(tǒng)為八層電梯系統(tǒng)，在轎箱內(nèi)的選層按鈕和門廳旁的向上、向下呼叫按鈕共有22個(gè)之多，采用優(yōu)先編碼的方法將按鈕信號(hào)編為五位二進(jìn)制碼。2．系統(tǒng)輸出部分系統(tǒng)的輸出部分包括發(fā)光二極管記憶燈電路、PWM控制調(diào)速電路、轎箱開關(guān)門電路和七段數(shù)碼管樓層顯示電路等。在PWM控制直流電機(jī)無線調(diào)速電路中，PWM產(chǎn)生電路接收來自PLC的八位二進(jìn)制碼，隨著碼值的改變，其輸出的脈沖占空比也相應(yīng)改變。轎箱開關(guān)門電路使用兩個(gè)繼電器、兩個(gè)行程開關(guān)、直流電動(dòng)機(jī)、功率反相器等構(gòu)成控制電路。在七段數(shù)碼管樓層顯示電路中，七段數(shù)據(jù)管不經(jīng)專用驅(qū)動(dòng)。圖6-3信號(hào)控制系統(tǒng)河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）單梯設(shè)計(jì)7單梯設(shè)計(jì)7.1單梯硬件設(shè)計(jì)7.1.1PLC型號(hào)的選擇本設(shè)計(jì)為八層的電梯控制系統(tǒng)，根據(jù)需要控制的開關(guān)、設(shè)備大約有40個(gè)輸入點(diǎn)，40個(gè)輸出點(diǎn)需進(jìn)行控制，同時(shí)逾留20%的裕量，綜合考慮，故選擇日本三菱公司的FX2N-128MR-D機(jī)。其I/O點(diǎn)數(shù)可達(dá)64/64個(gè)。型號(hào)輸入點(diǎn)點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展模塊可用點(diǎn)數(shù)繼電器輸出晶閘管輸出晶體管輸出FX2N-128MR-001——FX2N-128MT646448--64表.2單梯總硬件線路圖本設(shè)計(jì)的電梯采用交流變壓變頻調(diào)速電梯（即VVVF電梯）時(shí)，PLC與變頻器的連接圖中，經(jīng)過相序保護(hù)的主拖動(dòng)電源通過安全回路的電源接觸器（DYC）送入安川變頻器（616Gs）的R、S、T。變頻器的輸出通過U、V、W輸送給曳引電動(dòng)機(jī)，曳引電動(dòng)機(jī)PG（速度檢出器）卡反饋到變頻器。電梯的運(yùn)行方向是由PLC輸出Y0（上運(yùn)行、）Y1（下運(yùn)行）輸入到變頻器；電梯的啟動(dòng)運(yùn)行由Y2輸入到變頻器；電梯的選層信號(hào)由Y4輸入到變頻器，用于電梯減速提車之用；當(dāng)電梯到達(dá)目標(biāo)樓層的平層位置時(shí)，信號(hào)由PLC1的輸出停車制動(dòng)信號(hào)Y3給變頻器；如果電梯時(shí)檢修運(yùn)行時(shí)，信號(hào)由Y9輸入給變頻器，此時(shí)變頻器執(zhí)行慢速運(yùn)行。電梯啟動(dòng)→加速→正常運(yùn)行，減速→平層→停車，檢修運(yùn)行的速度曲線均由變頻器數(shù)據(jù)設(shè)定完成。變頻器的輸入信號(hào)端子意義也由變頻器參數(shù)設(shè)定確定。PLC只需給變頻器相應(yīng)的信號(hào)即可完成各種相應(yīng)的動(dòng)作。圖7-1電梯主電路圖7.1.3子系統(tǒng)框圖圖7-2電梯控制電源電路圖圖7-3電梯照明電路圖開始7.2單梯軟件設(shè)計(jì)開始YNYN存儲(chǔ)當(dāng)前轎廂位置存儲(chǔ)當(dāng)前轎廂位置計(jì)時(shí)計(jì)時(shí)有上下呼信號(hào)否？有上下呼信號(hào)否？Y有呼梯否？Y有呼梯否？N比較判斷呼梯信號(hào)N比較判斷呼梯信號(hào)有反向呼梯否有反向呼梯否YY存儲(chǔ)滿足條件的呼梯信號(hào)存儲(chǔ)滿足條件的呼梯信號(hào)NN根據(jù)結(jié)果判斷上下行根據(jù)結(jié)果判斷上下行計(jì)時(shí)到返回基站計(jì)時(shí)到返回基站上行，同時(shí)響應(yīng)有效的上呼梯信號(hào)下行，同時(shí)響應(yīng)有效的上呼梯信號(hào)上行，同時(shí)響應(yīng)有效的上呼梯信號(hào)下行，同時(shí)響應(yīng)有效的上呼梯信號(hào)NN到位否？到位否？N到位否？到位否？NYYYY停轎，清相應(yīng)呼梯信號(hào)并發(fā)出開門信號(hào)停轎，清相應(yīng)呼梯信號(hào)并發(fā)出開門信號(hào)停轎，清相應(yīng)呼梯信號(hào)并發(fā)出開門信號(hào)停轎，清相應(yīng)呼梯信號(hào)并發(fā)出開門信號(hào)下行信號(hào)響應(yīng)完否？下行信號(hào)響應(yīng)完否？上行信號(hào)響應(yīng)完否？YYYYNYNY有上呼梯否？有上呼梯否？響應(yīng)下呼梯信號(hào)無上下呼梯時(shí)可響應(yīng)反向呼梯響應(yīng)上呼梯信號(hào)N有下呼梯否？Y響應(yīng)下呼梯信號(hào)無上下呼梯時(shí)可響應(yīng)反向呼梯響應(yīng)上呼梯信號(hào)N有下呼梯否？Y圖7-4呼梯流程圖河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）單梯設(shè)計(jì)7.3電梯緊急事故處理為了防止電梯的剪切、擠壓、墜落和撞擊事故的發(fā)生，電梯通常設(shè)置有一整套的安全保護(hù)措施。電梯安全保護(hù)裝置分為機(jī)械安全裝置和電氣安全裝置兩部分組成，其基本組成：1）超速(失控)保護(hù)裝置：限速器、安全鉗。2）電梯防超越行程的保護(hù)：防止越程的保護(hù)裝置一般由設(shè)在井道內(nèi)上下端站附近的強(qiáng)迫換速開關(guān)、限位開關(guān)和極限開關(guān)組成。3）蹲底與沖頂緩沖保護(hù)裝置：緩沖器。4）防人員剪切和墜落的保護(hù)：護(hù)腳板、門、門鎖和門的鎖閉驗(yàn)證裝置。5）報(bào)警裝置：包括轎箱內(nèi)與外的警鈴、電話等。6）緊急救援裝置：機(jī)房內(nèi)的人力救援裝置盤車手輪、電動(dòng)救援裝置等。7）門的安全保護(hù)裝置：層門、轎門設(shè)置門光電保護(hù)裝置、門電子檢測裝置、門安全觸板等。8）電梯不安全運(yùn)行防止系統(tǒng)：如轎廂超載裝置、限速器斷繩開關(guān)、錯(cuò)斷相保護(hù)等。9）電梯維護(hù)及檢修人員專用開關(guān)：停止開關(guān)和檢修運(yùn)行裝置。下面為幾種電梯緊急事故的處理方式：1）電梯運(yùn)行過程中如果出現(xiàn)超速、超越端站、異常響聲、振動(dòng)或異常氣味等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即按下急停按鈕使電梯停車。若按下急停按鈕仍不能阻止電梯運(yùn)行時(shí)，司機(jī)及梯內(nèi)人員應(yīng)保持冷靜，切勿用外力打開轎門企圖跳出轎廂。2）電梯在運(yùn)行中突然停車時(shí)，司機(jī)或轎內(nèi)人員應(yīng)先用警鈴、電話等報(bào)警裝置通知維修人員。維修人員在未查清事故原因前，首先切斷電源，然后用盤車手輪將轎廂移動(dòng)到附近廳門口，按下急停按鈕，用人力打開轎門和廳門，使轎內(nèi)人員撤離轎廂。3）當(dāng)電梯因安全鉗動(dòng)作而停車時(shí)，用緊急報(bào)警裝置通知維修人員前來營救，使轎內(nèi)人員從安全窗等處撤離，但在此之前，一定要先按下急停按鈕。4）發(fā)生火災(zāi)時(shí)，司機(jī)和乘用人員要保持鎮(zhèn)靜，把電梯就近開到安全的層站停車，并迅速撤離轎廂。離開轎廂后應(yīng)關(guān)閉好廳門，為電梯進(jìn)入消防狀態(tài)運(yùn)行做好準(zhǔn)備。下圖為單部電梯安全回路示意圖，其主要作用就是當(dāng)某一安全開關(guān)動(dòng)作時(shí)，電梯可以切斷電源或控制回路部分的線路，使電梯停止運(yùn)行。2L1、2L2之間為安全回路:其中K70為安全接觸器，K71為門鎖繼電器，S711、S714、S717分別為機(jī)房停止開關(guān)、轎頂停止開關(guān)和地坑停止開關(guān)，此為推拉式緊停按鈕型號(hào)為LA42JT顏色為紅色。S55、S56分別為上下行極限開關(guān)；S712、S713、S715、S716、S718、S721、S722分別為限速器開關(guān)、盤車手輪保護(hù)開關(guān)、轎頂停止開關(guān)、安全窗開關(guān)、安全鉗開關(guān)、斷繩開關(guān)、液壓緩沖器開關(guān)、液壓緩沖器開關(guān)；A、B之間為門鎖回路:S730與S730A是轎門開關(guān)，S731-S738為層門開關(guān)。圖7-5電梯安全回路圖河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)論結(jié)論本文設(shè)計(jì)了變頻器驅(qū)動(dòng)的電梯模型，在現(xiàn)在簡單模型的基礎(chǔ)上，用組態(tài)軟件MCGS對(duì)電梯運(yùn)行進(jìn)行了監(jiān)控，在此基礎(chǔ)上深入探討了關(guān)于電梯群控的問題。電梯控制技術(shù)是一項(xiàng)綜合型的技術(shù)，電梯群控又是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，本文中介紹的電梯控制系統(tǒng)與真正地電梯實(shí)際運(yùn)行狀況還有一些差距，還需要不斷地改進(jìn)。通過本次設(shè)計(jì)，我的知識(shí)領(lǐng)域得到進(jìn)一步擴(kuò)展，專業(yè)技能得到進(jìn)一步提升，同時(shí)增強(qiáng)了分析和解決工程實(shí)際的綜合能力。另外，也培養(yǎng)了自己嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)。當(dāng)然，本次設(shè)計(jì)還存在一些不足之處，由于實(shí)際條件的限制，本設(shè)計(jì)未能進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行。當(dāng)然，設(shè)計(jì)中肯定還有其他不足之處，懇請各位老師指正。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1]鄔寬明.CAN總線原理和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社，1996:33一43.[2]DB11420-2007.電梯安裝、改造、重大維修和維護(hù)保養(yǎng)自檢規(guī)則，〔S〕.北京：北京市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，2007.[3]GB7588一2003，電梯制造與安裝安全規(guī)范〔S〕，北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.[4]萬建如.基于CAN總線電梯控制信號(hào)測控網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2001，14(3):58一60.[5]上海電動(dòng)工具研究所.GB4343.1一2003電磁兼容家用電器、電動(dòng)工具和類似器具的要求第1部分，發(fā)射〔S〕.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003.[6]雷科.電梯群運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D].華中科技大學(xué):華中科技大學(xué)，2005.5.[7]宋涵.電梯群控系統(tǒng)智能控制的研究[D].浙汀工業(yè)大學(xué):浙汀工業(yè)大學(xué)，2006.5.[8]周瑋.電梯群控系統(tǒng)的調(diào)度算法研究[D].華中科技大學(xué):華中科技大學(xué)，2004.5.[9]宗群，曹燕飛.電梯群控系統(tǒng)中智能控制方法明.電氣傳動(dòng)，1998，3.[10]YamazakiM，OnishiK.Thelatestgroup-controlsystemfordouble-deekelevators[J].Mitsubishi,1986,62(2):43一50.[11]Nowaketal,EleetrieAdvance[J].Mitsubishi，1994，67(6):21一22.[12]Vidette.BuildingaDataWarehouseforDeeisionSupport.ByprentieePTR[M].PrentieeHall，Ine·1994,34(5):11一32.[13]STC89C5lRC/RD+系列單片機(jī)器件手冊[Z].[14]MC34063用戶手冊[Z][15]王繼國，吉吟東，孫新亞.CAN總線控制器Mc咒5巧的原理及應(yīng)用[J].電測與儀表，2004，(1):52一56.[16]吳永風(fēng)，王紅蕾，王俊波.CAN總線接口芯片PCA82C250及其應(yīng)用[J〕.貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，34(3):76一79.河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）附錄附錄CONTROLLER_BASEEQU7E00H;SJA1000的片選地址RCV_GOODBIT0FH;成功的接收一幀標(biāo)志SEC_FLAGBIT010H;一秒到標(biāo)志ERR_FLAGBIT011H;監(jiān)測到錯(cuò)誤標(biāo)志SAVE_INT_INFODATA032H;保存SJA1000中斷寄存器的內(nèi)容SEND_DATA_BUF1DATA040H;發(fā)送緩沖區(qū)SEND_DATA_BUF2DATA041HSEND_DATA_BUF3DATA042HSEND_DATA_BUF4DATA043HSEND_DATA_BUF5DATA044HSEND_DATA_BUF6DATA045HSEND_DATA_BUF7DATA046HSEND_DATA_BUF8DATA047HSEND_DATA_BUF9DATA048HSEND_DATA_BUF10DATA049HRCV_DATA_BUF1DATA050H;接收緩沖區(qū)RCV_DATA_BUF2DATA051HRCV_DATA_BUF3DATA052HRCV_DATA_BUF4DATA053HRCV_DATA_BUF5DATA054HRCV_DATA_BUF6DATA055HRCV_DATA_BUF7DATA056HRCV_DATA_BUF8DATA057HRCV_DATA_BUF9DATA058HRCV_DATA_BUF10DATA059HERROR_STATUSDATA07CH;錯(cuò)誤狀態(tài)表示TEST_DATADATA07FH;測試發(fā)送數(shù)據(jù);;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;ORG0000HLJMPMAIN;運(yùn)行主程序ORG0003HLJMPBCAN_INT0;中斷方式訪問SJA1000程序ORG000BHLJMPT0_INTERRUPT;定時(shí)器0中斷;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;ORG0100H;程序開始MAIN:MOVR0,#07FHCLRAMOV@R0,ADJNZR0MOV@R0,AMOVSP,#60H;設(shè)置SPCLRP2.0;SJA1000退出硬件復(fù)位模式LCALLSJA1000_INT0;初始化SJA1000LCALLT0_INITCLRP3.4;點(diǎn)亮指示燈SETBPX0SETBIT0SETBEX0SETBET0SETBTR0SETBEALOOPER:JNBRCV_GOOD,LOOPER2;SJA1000成功接收一幀,通知CPU處理CLRRCV_GOODLCALLRCVDATA_PRGLOOPER2:JNBSEC_FLAG,LOOPER3;一秒時(shí)間到,每秒發(fā)送一次CLRSEC_FLAGCLRP3.5;點(diǎn)亮指示燈LCALLSENDDATA_PRGLOOPER3:JNBERR_FLAG,LOOPER4;錯(cuò)誤標(biāo)志,錯(cuò)誤處理CLRERR_FLAGLCALLERR_PRGLOOPER4:AJMPLOOPER;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;初始化SJA1000;SJA1000_INT0:LCALLBCAN_CREATE_COMMUNATION;調(diào)用SJA1000接口測試函數(shù)MOVR7,#04LCALLBCAN_SET_BANDRATE;設(shè)置波特率為100kMOVR7,#0A8H;設(shè)置接收報(bào)文IDMOVR6,#0FFHLCALLBCAN_SET_OBJECTMOVR7,#0AAH;設(shè)置輸出控制、時(shí)鐘分頻;正常輸出模式MOVR6,#048H;使能內(nèi)部比較器、禁止CLKOUTLCALLBCAN_SET_OUTCLK;LCALLBCAN_QUIT_RETMODEL;退出復(fù)位狀態(tài)MOVDPTR,#REG_CONTROL;開放SJA1000內(nèi)部功能中斷MOVA,#01EH;中斷開放MOVX@DPTR,ACLRF0RET;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;錯(cuò)誤信息處理ERR_PRG:LCALLBCAN_ENTER_RETMODEL;進(jìn)入復(fù)位模式LCALLSJA1000_INT0;MOVERROR_STATUS,#0FCHRET;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;接收數(shù)據(jù)處理部分RCVDATA_PRG:MOVR0,#RCV_DATA_BUF1;微處理器接收首地址LCALLBCAN_DATA_RECEIVE;調(diào)用接收數(shù)據(jù)子程序