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电梯是现代国民生活尤其是城市居民生活常见和不可或缺的交通工具,但是随着社会的发展和进步,人们对电梯的性能提出了更高的要求,从以前仅仅在安全上可以保证、能够实现正常稳定的工作,到现在必须要达到一定的智能化自动化、在舒适性上安全性上要达到更高的要求同时还要有更高的运行效率等。而对于电梯而言要达到这些要求,就必须要在电梯控制系统上作出很大的改进,因为电梯控制系统才是电梯的“大脑”,它直接控制着整个电梯的运行状况。由于现代电梯控制器的主流还是以PLC为核心的控制系统,其稳定性较好但是通信能力较弱,所以导致其在信号传输和智能控制上有着不可弥补的缺陷。近几年来ARM嵌入式微处理器的广泛应用给各种工业智能控制和消费电子带来了革命性的飞跃。ARM以其强大的处理控制能力和各种优秀的性能散发出独特的魅力,在电子智能控制领域大放异彩。ARM的各种数据处理能力非PLC所能及,其通信实时传输和对程序的驾驭等综合能力都是PLC不能比拟的,所以利用ARM作为电梯的主控制器,可以达到电梯的智能化和自动化,在电梯的整体性能上也会有很大的提升。
本文设计了一款基于ARM微处理器的电梯控制系统,经过分析最终采用ARM7TDMI内核的芯片LPC2292作为电梯控制系统的微处理器芯片。微处理器LPC2292与变频器等组成电梯的电子控制核心,在整个设计中利用速度检测装置对电梯的运行状况进行监测并通过编码器实时反馈给微处理器,微处理器同时接收轿厢控制器呼梯控制器等控制器信号后综合处理得出控制指令。当电梯关上轿厢门后即根据程序设计得出的速度曲线来具体控制电梯的速度。在硬件上设计了输入输出模块电路和D/A模块电路作为电梯控制器的基本电路。为了实现电梯升降停靠的最佳平稳安全效果,在软硬件的设计上利用模糊控制概念和模糊控制器来对电机速度和加速度信号进行模糊处理,再反馈输入到微处理器,从而完成了对电梯负载转矩的补偿,使电梯的运行更加稳定舒适。在通信方面本设计主要利用适合在工业环境恶劣的条件下工作的CAN总线与轿厢控制器、楼层控制器等各个控制器进行实时通信。为了达到电梯的智能化和数据传输的无线化,同时减少电梯在线缆上的成本,本设计利用ZigBee技术来实现数据流量相对较小的实时通信,如各种报警装置和传感器与微处理器之间的通信。利用无线网络进行数据传输向电梯智能化又踏出了一步,同时方便了电梯的安装,节省了成本。在电梯智能化方面本设计还利用GSM网络通信中的点对点短消息业务来实现实时报警提醒的功能。微处理器实时监测和控制整个电梯,如果电梯的运行状况出现问题或者故障则微处理器会根据故障在软件中所对应的指令来发送短信息到电梯控制管理人员的手机上,从而实现了对电梯的整体状况进行远程报警和提醒功能,达到了对电梯危机处理的最佳效果。在电梯控制系统的软件方面着重叙述了电梯主控制器软件的各个模块化设计和电梯控制速度曲线在实际控制中的意义和对应编程流程。同时对电梯的控制策略做了相应的分析,也对无线通信的各个模块作出了软件设计,最后还以LabWindows/CVI为模拟仿真工具,对电梯的速度曲线进行了仿真,同时阐述了模糊控制的原理及其在实际负载转矩补偿中的作用,还在软件MATLAB里对模糊控制器的输出作出了相应的仿真输出图。整个电梯控制系统的设计重在硬件上面的设计和叙述,本文对现代电梯的要求作出了相应的研究,也在改进方面作出了努力和尝试。