基于arm的电梯控制系统设计

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1、摘要伴随建筑业的发展,电梯已不仅是一种生产环节中的重要设备,更是一种工作和生活中的必需设备,完全可以预想到,随着社会的发展,电梯产品在人们物质文化生活中的地位将和汽车一样,成为重要的运输设备之一。电梯控制系统是电梯技术的核心,它将电梯的各机械部件有机的组合起来,实现了电梯复杂的功能与稳定有效的运行。随着电子技术日新月异的发展,电梯控制系统经历了继电器控制、可编程逻辑控制(PLC),智能微机控制的发展历程。本文的电梯控制系统是基于ARM技术的四层电梯控制系统,该控制系统采用有齿轮拽引小电机,由于只为初级电梯模型研究,对电

2、梯运行速度的掌控精度要求不高,故采用继电器控制电机的正反转,无速度控制实现。关键词:电梯控制系统、ARM。目录第1章系统的总体方案设计41.1拽引电机控制模块41.1.1H桥控制41.1.2继电器控制51.2位置开关模块61.2.1位移传感器控制61.2.2槽型光电传感器控制71.3电源模块8第2章系统硬件模块概述82.1EasyARM2103及LPC2103简介82.1.1EasyARM2103开发板硬件结构102.1.2EasyARM2103定时器中断控制102.2继电器简介112.378系列稳压管简介11第3章系

3、统具体设计概述133.1输入输出接口电路设计133.2系统硬件仿真设计143.3系统软件设计15第4章系统性能测试154.1系统功能仿真测试164.2按键功能实现测试164.3光感位置控制实现测试164.4拽引电机功能测试17总结17附录A18第1章系统的总体方案设计本课程实践采用EasyARM2103控制整个模型的运转,实现电梯模型的基本智能控制。其中有梯内请求、梯外呼叫、电梯位置控制、显示模块、拽引电机模块等几部分组成。系统总体设计原理框图,如图1.1所示。图1.1系统结构框图电梯控制系统的核心部件是ARM板,它是

4、整个系统的主控制器。主控制器采集到轿厢控制器和楼层控制器发出的外呼、内选等呼梯请求后,按照程序指定的电梯控制策略,对信号进行处理,向门机发出相关控制指令,将电梯派往相应楼层,实现电梯轿厢的垂直运动控制。同时主控制器还要根据井道位置开关判断当前电梯的位置。1.1拽引电机控制模块1.1.1H桥控制经过讨论与思考,搜集资料以及指导老师的推荐,我们首先想到H桥控制电机的正反转。通过控制Port1和Port2的高低电平来控制输出端的平均输出电压,实现调速功能。具体功能实现图如图1.2所示。 图1.2H桥控制电机可调速运转实现电路

5、图电路分析:输入与电平转换部分 输入信号线由Port引入,Port1脚是电机方向信号输入端,Port2脚是PWM信号输入端,Port3脚是地线。Port3脚对地连接了一个2kΩ的电阻。当驱动板与ARM板分别供电时,这个电阻可以提供信号电流的通路。当驱动板与ARM板共用一组电源时,此电阻可防止大电流沿着连线流入ARM主板的地线造成干扰。或者说,相当于把驱动板的地线与ARM板的地线隔开,实现“一点接地”。电容C1防止电机突然启动造成电压的突降。   与非门U1A实现PWM信号与电机方向信号的调制,转换成接近功率电源电压幅度

6、的方波信号。三极管驱动部分   三极管和电阻、二极管组成的电路驱动,实现对直流电机可调速正反转驱动。四个二极管起保护三极管的作用,防止感性元件(电机)产生的负感应电动势对三极管的冲击。   当74LS00输出端为低电平时,Q2、Q4截止,Q1、Q3导通,输出为高电平。当74LS00输出端为高电平时,Q2、Q4导通,Q1、Q3截止,输出为低电平。性能指标   电源电压15—30v,最大持续输出电流500mA/每个电机,短时间(10秒)可以达到700mA,PWM频率最高可以用到30kHz(一般用1—10kHz)。1.1.2

7、继电器控制但是,考虑到各种因素的限制,最终采用了继电器控制方式,所用继电器控制原理图如图1.3所示。图1.3继电器控制原理图两个继电器,分别在给正电时工作,J1得电时正转,J2得电时反转,通过控制J1、J2的得电情况来控制电机的正反转。注意:J1、J2不能同时得电,否则形成短路,电源模块将被烧坏。1.2位置开关模块1.2.1位移传感器控制电梯中向控制系统、拖动系统提供载荷、换向、障碍、位置、速度等各种信号,把信号反馈给控制系统且使电梯平衡运行都离不开传感器。在目前的智能电梯控制系统中,采用静磁栅位移传感器作为电梯平层控

8、制的调整装置。静磁栅位移传感器原理:静磁栅位移传感器由“静磁栅源”和“静磁栅尺”两部分结合使用。“静磁栅源”使用铝合金压封无源钕铁硼磁栅组成磁栅编码阵列;“静磁栅尺”用内藏嵌入式微处理器系统的特制高强度铝合金管材封装,使用开关型霍尔传感器件组成霍尔编码阵列,铝合金管材外部使用防氧化镀塑处理。“静磁栅源”沿“静磁栅尺”轴线作无接触(

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