【正文】 基于PLD的三層電梯的控制設計【摘要】電梯作為現(xiàn)代化的產(chǎn)物在我們的生活之中已必不可少。隨著經(jīng)濟建設的高速發(fā)展，我國電梯需求量越來越大。由此，一個更為龐大的電梯市場已經(jīng)在國內(nèi)轟然形成。本設計是基于可編程邏輯器件（PLD）技術中的甚高速集成電路硬件描述語言（VHDL）語言所開發(fā)的三層電梯控制程序。本程序具有VHDL語言設計里最為常用的三個模塊：實體entity、結構體architecture、進程執(zhí)行單元process。通過程序調(diào)試及運行仿真，結果表明，本程序可以完成：電梯運行所在樓層指示、電梯運行方向指示、關門延時設置、看門狗報警、超載報警、故障報警等。本設計對更高層的電梯控制設計具有一定的拓展性。【關鍵詞】：電梯控制，程序設計，PLD，VHDL ABSTRACTThe product as a modern elevator in our lives has been the sustained and rapid development of economic construction, China39。s increasing demand for a result, a much larger domestic elevator market has formed a bang. This design is based on Programmable Logic Devices （PLD）in a Very High speed of the integrated hardware Describe Language （VHDL） in developing the third floor of the lift of control procedures. this program has vhdl language designed for the best of three modules ： entity, architecture, process. Through the program run, debug and simulation results show that the application can finish：the floor, in the direction, the delay, the guard dog the police, and failure the police, etc. this design with higher the control of the design. 【KEY WORD】:lift control, programmer, PLD, VHDL 28 / 30目 錄引言 1一、設計的基礎依據(jù) 1（一）EDA技術介紹 1（二）VHDL語言介紹 1（三）MAX+plusII軟件介紹 2二、方案論證 2（一）基于PLC技術的電梯控制設計方案 2（二）基于PLD技術的電梯控制設計方案 2（三）方案選擇 3三、程序設計 3（一）算法分析 3（二）程序設計 6四、程序調(diào)試 12五、程序仿真 14（一）波形輸入建立 14（二）電梯運行情況仿真 16（三）電梯功能仿真 18總結 19附錄一 三層電梯控制的源程序 20附錄二 引腳鎖定情況 23參考文獻 24致謝 25引言我國部分地區(qū)人口高度密集，人和土地資源短缺的矛盾日趨激化，這就要求人們合理地利用土地去解決人與土地的矛盾。而興建高層建筑是其中的有效措施之一。因此，能使人們快速、便捷地到達目的樓層的電梯便應運而生了。其中，三層電梯廣泛應用在大型的貨運之中，其使用便捷，貨運周期短，效率高，成本低，對貨運事業(yè)具有相當?shù)慕?jīng)濟價值。在客運上，三層電梯雖然涉及樓層不高，應用范圍不大，但就特殊而言，可以為一些上下樓層不方便的人們提供相當?shù)膸椭１驹O計希望通過在簡單的三層電梯控制設計之中，如何解決升、降請求信號因電梯所處狀態(tài)而產(chǎn)生的沖突等問題出發(fā)，由此及彼，對高層電梯控制的開發(fā)作一個技術的鋪墊，為高層電梯設計者提供一個基礎。針對目前中小型電梯所能實現(xiàn)的功能，本控制設計擬實現(xiàn)以下功能：指示電梯運行所在樓層指示電梯運行方向關門延時設置看門狗報警超載報警故障報警。一、設計的基礎依據(jù)現(xiàn)代電子設計技術的核心是EDA技術。采用EDA技術開發(fā)的三層電梯自動控制與目前主流的利用可編程邏輯控制器(PLD)實現(xiàn)電梯控制緊密相連。硬件描述語言是EDA技術的重要組成部分，VHDL是作為電子設計主流硬件的描述語言。使用VHDL語言進行程序的設計，在MAX+plusII軟件上對程序進行編譯、仿真。（一）EDA技術介紹EDA技術是20世紀90年代初從計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助測試（CAT）和計算機輔助工程（CAE）的概念發(fā)展而來的。設計者可以利用HDL程序來描述所希望的電路系統(tǒng)，規(guī)定其結構性和電路的行為方式然后利用EDA工具將此程序變成能控制場效應可編程門陣列（FPGA）/復雜可編程邏輯器件（CPLD）內(nèi)部結構,實現(xiàn)相應邏輯功能的門級或更底層的結構網(wǎng)表文件和下載文件。就FPGA/CPLD開發(fā)來說，比較常用和流行的HDL主要有ABELHDL和VHDL等?，F(xiàn)代EDA技術的基本特征是采用高級語言描述，具有系統(tǒng)級仿真的綜合能力。在現(xiàn)代高新電子產(chǎn)品的設計和生產(chǎn)中，微電子技術和現(xiàn)代電子設計技術是相互促進、相互推動又相互制約的兩個技術環(huán)節(jié)。前者代表了物理層在廣度和深度上硬件電路實現(xiàn)的發(fā)展，后者則反映了現(xiàn)代先進的電子理論、電子技術、仿真技術、設計工藝和設計技術與最新的計算機軟件技術有機的融合和升華。因此，嚴格地說，EDA技術應該是這二者的結合，是這兩個技術領域共同孕育的奇葩。（二）VHDL語言介紹VHDL主要用于描述數(shù)字系統(tǒng)的結構，行為，功能和接口。除了含有許多具有硬件特征的語句外，VHDL的語言形式和描述風格與句法是十分類似于一般的計算機高級語言。VHDL語言能夠成為標準化的硬件描述語言并獲得廣泛應用,就在于它有以下優(yōu)點：,設計方式多樣。 。 。 。 由于VHDL語言是一種描述、模擬、綜合、優(yōu)化和布線的標準硬件描述語言,因此它可以使設計成果在設計人員之間方便地進行交流和共享,從而減小硬件電路設計的工作量,縮短開發(fā)周期。（三） MAX+plusII軟件介紹MAX+plusII是Altera公司提供的FPGA/CPLD開發(fā)集成環(huán)境，其界面友好，使用便捷，被譽為業(yè)界最易用易學的EDA軟件。它提供了一種與結構無關的設計環(huán)境，使設計者能方便地進行設計輸入、快速處理和器件編程。在MAX+plusII平臺上進行數(shù)字系統(tǒng)的設計過程一般要經(jīng)過四個階段：設計輸入、項目編譯、項目校驗和器件編程。首先根據(jù)系統(tǒng)的性能指標進行系統(tǒng)結構設計，對整個系統(tǒng)進行功能劃分和模塊劃分。對各子模塊分別進行邏輯設計、編譯、仿真與驗證。當不滿足要求時，重新返回設計輸入階段，修改設計輸入。之后將優(yōu)化結果下載到所選可擦寫可編程邏輯器件（EPLD）芯片中，進行動態(tài)仿真。最后則是測試芯片在系統(tǒng)中的實際運行性能。二、方案論證（一）基于PLC技術的電梯控制設計方案可編程控制系統(tǒng)是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲器，在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設備或生產(chǎn)過程。可編程控制器是計算機技術與自動化控制技術相結合而開發(fā)的一種適用工業(yè)環(huán)境的新型通用自動控制裝置，是作為傳統(tǒng)繼電器的替換產(chǎn)品而出現(xiàn)的。隨著微電子技術和計算機技術的迅猛發(fā)展，可編程控制器更多地具有了計算機的功能，不僅能實現(xiàn)邏輯控制，還具有了數(shù)據(jù)處理、通信、網(wǎng)絡等功能。由于它可通過軟件來改變控制過程，而且具有體積小、組裝維護方便、編程簡單、可靠性高、抗干擾能力強等特點，已廣泛應用于工業(yè)控制的各個領域，大大推進了機電一體化的進程。PLC的特點可綜述如下：，使用方便，重量輕，組合靈活 （二）基于PLD技術的電梯控制設計方案隨著電子技術的發(fā)展，PLD技術在工業(yè)控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應用，在電梯控制電路上采用PLD技術進行開發(fā)，越來越受到人們的重視。PLD技術開發(fā)手段多樣，其中應用最為廣泛的就是通過程序對硬件進行開發(fā)，而其中又數(shù)VHDL語言最受設計者的歡迎。PLD技術使得設計者的工作僅限于利用軟件的方式，即利用硬件描述語言和PLD軟件來完成對系統(tǒng)硬件功能的實現(xiàn)。近幾年來，硬件描述語言等設計數(shù)據(jù)格式的逐步標準化，不同設計風格和應用的要求導致各具特色的PLD工具被集成在同一個工作站上，從而使PLD框架日趨標準化。VHDL豐富的仿真語句和庫函數(shù)，使得在任何大系統(tǒng)的設計早期就能查驗設計系統(tǒng)的功能可行性，隨時可對設計進行仿真模擬。其行為描述能力和程序結構決定了他具有支持大規(guī)模設計的分解和已有設計的再利用功能。VHDL語言的設計單元包括實體（entity）、結構體(architecture)、程序包（package）以及配置（configration）。 VHDL設計流程圖（三）方案選擇對于符合市場需求的大規(guī)模系統(tǒng)，需要有多人，甚至多個開發(fā)組共同并行工作才能實現(xiàn)。用PLD技術完成一個確定的設計，可以利用相應的工具平臺進行邏輯綜合和優(yōu)化，完成設計任務。同時，基于PLD技術的VHDL語言對設計的描述具有相對獨立性，這為電子設計的入門者提供了便捷的幫助。就上述比較而言，本設計采用PLD方案更恰當。三、程序設計（一）算法分析（1）請求信號分析本設計把電梯的請求信號分為上升請求和下降請求，電梯接收到請求信號后，都必須進行預操作。當電梯所在樓層低于發(fā)出梯外請求的樓層或者低于梯內(nèi)請求所要到達的目的樓層時，電梯必須在下一操作中作出上升運行，這時的請求信號就是上升請求信號。反之，則是下降請求信號。（2）電梯處于各樓層時的運行說明處于一樓時，不管是梯內(nèi)梯外，電梯只接收上升的請求信號。此時，電梯就進入預上升狀態(tài)。如果電梯沒有接收到請求信號，電梯則在一樓待機。