国内传统的电梯控制一是由继电器、接触器构成。它不仅存在着可靠性差、成本高、故障率高等缺点,而且在层数增加时,配线变化给制造及安装带来诸多不变。若用微机来控制电梯具有许多优点,进而数字化电梯控制系统是发展的必然。数字化最大的优点之一是在信号的传输方面, 而且同时也将交换的功能联系在一起, 视频信号、音频信号、计算机数据都利用0、1 二进制代码在同一网络里传输和交换,这种以数字化为共同语言彼此相容和沟通的特性,使各种形式的信息传输速度大大加快,使得整个系统更加有效。本文旨在开发数字化电梯系统。
2 系统的总体结构
本系统中,以C167CS微控制器为基础,开发了数字化电梯系统。整个系统的结构如图1所示。它主要包括主控器、轿厢控制器、层站控制器、通讯模块及厅外呼叫部分。
主控器:是指控制相应电梯运行的控制器。它负责与各轿厢控制器、层站控制器相互通讯, 并发送控制指令来控制相应电梯的运行。通过采集
轿厢控制器: 它控制单个电梯的运行, 并将电梯的运行状态及时传送到主控器,以便主控器发送指令来控制整个系统的运行。
层站控制器: 采集楼层召唤信号, 控制按钮灯的输出,并以滚动方式显示方向和楼层。基站的楼层控制器增设钥匙开关、消防运行开关输入功能,以实现电梯的开/ 停和消防运行,并通过CAN端口与总线相连接。
通讯模块: 采用CAN总线多主结构,来实现电梯主控器、层站控制器、外呼和轿厢之间控制信号的串行通信。
厅外呼叫及显示:在电梯的每层厅外都有呼叫选择部分, 它代表乘客的乘梯方向(如向上或向下) ,并给予相应的LED 显示。
系统工作原理: 各个轿厢控制器及层站控制器将采集到的信号发送到CAN总线, 主控器根据这些信号及相应的群控算法选择最优的电梯进行响应,结合专用线路上的安全信号、旋转编码器脉冲信号等发出选层、定向、变速和平层等指令, 控制轿厢的运行及门机的动作, 并将轿厢的位置信号发送到CAN总线上。显示模块则相应地进行LED显示。在数字化电梯系统的设计中关键部分是主控器中的群控算法及CAN总线通信的实现, 下面详细介绍此两部分的具体实现。
3 C167微控制器介绍
C167
C167 单片机的集成度高、功能多、性能强。C167单片机的品种也比较多, 比如C167S、C167CR、C167CS等,这些单片机的I/O基本功能是相同的, 都是111根引脚, 只是片内RAM以及ROM大小有所不同。本文采用的单片机型号是C167CS, 图2 所示为C167CS的结构图。
C167CS 作为此C166的第三代产品, 允许使用高级语言对系统进行开发, 拥有高达16MB的寻址空间, 11KB的内部RAM(随机存取存储器) 和128KB 的内部ROM(只读存储器) , 并且能够对使用外部总线的各类资源进行更系统的管理。
4 电梯系统的设计
4. 1 电梯控制算法实现
在传统的电梯群控制系统设计中, 通常只要满足一个性能标准,如:最佳速度、位置和最小时间等,就实行电梯的调度,这必然存在其局限性。由于传统算法的局限性,同时要满足多个目标是很困难的。将专家知识与经验规则运用到电梯系统中, 可以很好地提高电梯的性能。
由于在模糊逻辑控制系统中,多目标能够较容易地被融入到系统设计中去, 因此考虑采用模糊控制算法进行电梯的群控控制。在设计的电梯群控系统里,考虑下面的目标: ①使乘客的等待时间要尽量短; ②尽量减少乘客的长候梯率; ③使每个电梯的行程尽量短; ④合理分配电梯应答,防止聚堆和忙闲不均; ⑤选择能耗最省的方式
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