基于FPGA-CPLD的多层电梯控制系统设计.doc

TAGS: 控制系统 设计 电梯 多层 基于 信号 控制 逻辑 运行 ???? 基于FPGA/CPLD的多层电梯控制系统设计 摘 要： 介绍了基于FPGA/CPLD的多层电梯控制系统设计。应用VHDL语言设计电梯控制器，并进行了电路综合和仿真。该控制器遵循方向优先的原则，提供6个楼层多用户的载客服务并指示电梯的运行情况；并能响应提前关门延时关门，并具有超载报警和故障报警；同时指使电梯运行情况和电梯内外请求信息。关键词：FPGA??CPLD???VHDL?；控制器；?EDA?；电梯?1．引言　　随着科学技术的发展、近年来，我国的电梯生产技术得到了迅速发展．一些电梯厂也在不断改进设计、修改工艺。更新换代生产更新型的电梯，电梯主要分为机械系统与控制系统两大部份，随着自动控制理论与微电子技术的发展，电梯的拖动方式与控制手段均发生了很大的变化，交流调速是当前电梯拖动的主要发展方向。目前电梯控制系统主要有三种控制方式：继电路控制系统(早期安装的电梯多位继电器控制系统)、FPGA/CPLD控制系统、微机控制系统。继电器控制系统由于故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点，目前已逐渐被淘汰。微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能，但也存在抗扰性差，系统设计复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷。而FPGA/CPLD控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强,设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视等优点，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式，目前也广泛用于传统继电器控制系统的技术改造。[1][2][3][11]　　目前国内七八十年代安装的许多电梯电气部分用继电器接触器控制系统，线路复杂，接线多，故障率高，维修保养难，许多已处于闲置状态，其拽引系统多采用交流双速电机系统换速，效率低，调速性能指标较差，严重影响电梯运行质量。由于这些电梯交流调压调速系统，交流双速电机拖动系统性能及乘坐舒适感较差，交流调压调速系统属能耗型调速的机械部分无大问题，为节约资金，大部分老式电梯用户希望对电梯的电气控制系统进行改造，提高电梯的运行性能。因此对电梯控制技术进行研究，寻找适合我国老式电梯的改造方法具有十分重要的意义。[4][5][13]　　电梯作为高层建筑物的重要交通工具与人们的工作和生活日益紧密联系。FPGA/CPLD作为新优麦电子商务论文一代工业控制器，以其高可靠性和技术先进性，在电梯控制中得到广泛应用，从而使电梯由传统的继电器控制方式发展为计算机控制的一个重要方向，成为当前电梯控制和技术改造的热点之一。　　FPGA/CPLD是一种专门从事逻辑控制的微型计算机系统。由于FPGA/CPLD具有性能稳定、抗干扰能力强、设计配置灵活等特点。因此在工业控制方面得到了广泛应用。自90年代后期FPGA/CPLD引入我国电梯行业以来，由FPGA/CPLD组成的电梯控制系统被许多电梯制造厂家普遍采用。并形成了一系列的定型产品。在传统继电器系统的改造工程中，FPGA/CPLD系统一直是主流控制系统。　　电梯控制系统分为调速部分和逻辑控制部分。调速部分的性能对电梯运行是乘客的舒适感有着重要影响，而逻辑控制部分则是电梯安全可靠运行的关键。为了改善电梯的舒适感和运行的可靠性，现在都改为用FPGA/CPLD来控制电梯的运行，这样大大提高了电梯的性能。　　FPGA(Fiela?Programmable?Gates?Array,现场可编程门阵列)与CPLD?(Cornplex?Programmable?Logic?Device?，复杂可编程逻辑器件)都是可编程逻辑器件，它们是在PAL、GAL等逻辑器件的基础之上发展起来的。同以往的PAL,?GAL.等相比较，FPGA/CPLD的规模比较大，适合于时序、组合等逻辑电路应用场合，它可以替代几十甚至上百块通用IC芯片。这样的FPGA/CPLD实际上就是一个子系统部件。这种芯片具有可编程性和实现方案容易改动的特点。由于芯片内部硬件连接关系的描述可以存放在磁盘、ROM?,?PROM或EPROM中，因而在可编程门阵列芯片及外围电路保持不动的情况下，换一块EPROM芯片，就能实现一种新的功能。FPGA芯片及其开发系统问世不久，就受到世界范围内电子工程设汁人员的广泛关注和普遍欢迎。　　所以，综上所述，本设计就以FPGA/CPLD作为工具对升降电梯的各种操作进行控制。我打算先对六层电梯的硬件部分作分析，看需要什么样的开关，电机，信号灯等。然后，画出它的控制面板图，再根据控制面板图估计一下I/O点数，这样可以确定所选机型，然后在软件设计，写出流程图，梯形图，写出语句。最后是进行调试，看看此程序是否可行。　　下面就是详细介绍FPGA/CPLD的特点及整个设计过程。1.1?可编程逻辑器件的发展历程????