【文章內(nèi)容簡介】 、通信、網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域，大大推進了機電一體化的進程。PLC 的特點可綜述如下： （ 1）高可靠性 （ 2）編程簡單，使用方便（可采用梯形圖編程方式，與實際繼電器控制電路非常接近，一般電氣工作者很容易接受） （ 3）環(huán)境要求低（適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境）（ 4）體積小，重量輕 （ 5）擴充方便 。 PLC 電梯的缺點 當今電梯市場已經(jīng)有多種電梯控制器的設(shè)計方案。但大多數(shù)仍然是采用 PLC 實現(xiàn)電梯的升降控制，但是采用 PLC 實現(xiàn)電梯控制器的設(shè)計存在大量的缺點。如果采用硬件描述語言來完成電梯控制器的設(shè)計，就可以克服 PLC 電梯的大部分缺點。 目前， 在 我國國產(chǎn)電梯大部分為繼電器及 PLC 控制方式，繼電器控制系統(tǒng)性能不穩(wěn)定、故障率高，大大降低了電梯的舒適性、可靠性和安全性，經(jīng)常造成停梯，給乘用人員的生活和工作帶來了很多不 便， 因而傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng) （ PLC） 的更新勢在必行 。 當前電梯發(fā)展的智能化發(fā)方向是 IC卡智能電梯，但最終的發(fā)展是聲控智能電梯，IC 卡智能電梯 PLC 都需通過外加 IC 讀卡芯片才能實現(xiàn)， PLC單獨是不能實現(xiàn)的，那以后的聲控智能電梯 PLC 就能不能單獨實現(xiàn)，然而我們采用 VHDL 技術(shù)就可以實現(xiàn)電梯的智能化，節(jié)能，也可以提高電梯的舒適性，可靠性和安全性。 基于 EDA 技術(shù)的電梯控制設(shè)計方案 EDA 技術(shù)開發(fā)手段多樣，其中應(yīng)用最為廣泛的就是通過程序?qū)τ布M行開發(fā)，而其中又數(shù) VHDL 語言最受設(shè)計者的歡 迎。 EDA 技術(shù)使得設(shè)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 EDA 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(shè)計數(shù)據(jù)格式的逐步標準化，不同設(shè)計風格和應(yīng)用的要求導致各具特色的 EDA 工具被集成在同一個工作站上，從而使 EDA 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(shè)計早期就能查驗設(shè)計系統(tǒng)的功能可行性，隨時可對設(shè)計進行仿真模擬。 VHDL 語言的設(shè)計單元包括實體（ entity）、結(jié)構(gòu)體 (architecture)、程序包（ package）以及配置（ configuration）。 初級設(shè)計單元 ―― 實體（ entity） ,是設(shè)計的基本模塊和設(shè)計的初級單元，在分層次設(shè)計中，頂層有頂級實體，含在頂級實體中的較低層次的描述為低級實體，靠配置把頂層實體和底層實體連接起來。實體說明中還可以說明數(shù)據(jù)類型、子程序和常量等數(shù)據(jù)信息，實體語句常用于描述設(shè)計常用到的判斷和檢查信息。 次級設(shè)計單元 ―― 結(jié)構(gòu)體(architecture)，實體的結(jié)構(gòu)體具有描述實體的行為功能，一個實體可以有多個結(jié)構(gòu)體，一種可能為行為描述，另一種為結(jié)構(gòu)描述。結(jié)構(gòu)體能以行為、數(shù)據(jù)流和結(jié)構(gòu)等多種方式描述實體。 VHDL 語言還包括程序包和配置初級設(shè)計單元。 VHDL 語言的基本術(shù)語往往能體現(xiàn)其嚴密的邏輯結(jié)構(gòu)： VHDL 語言的基本術(shù)語包括進程（ process）、類屬（ generic）、屬性（ attribute）以及驅(qū)動（ drive）。 進程（ process）是 VHDL 中的基本執(zhí)行單元，仿真時把所有的操作劃分為單個或多個進程。進程內(nèi)部只含順序執(zhí)行的語句，即一串信號賦值中僅最后的賦值有效。進程內(nèi)不能說明信號，而變量在進程內(nèi)說明。 其具體的流程圖如圖 1 所示。 設(shè)計思想及模塊化 設(shè)計輸入 設(shè)計實現(xiàn) 方式選擇 內(nèi)部請求優(yōu)先控制方式類似于出租車的工作方式，先將車上的人送至目的地，再去載客。作為通用型電梯應(yīng)該服務(wù)于大多數(shù)人，必須考慮電梯對內(nèi)、外請求的響應(yīng)率P： Pin = 100%。 Pout = 0100%。 在內(nèi)部請求優(yōu)先控制方式中，當電梯外部人的請求和電梯內(nèi)部人狀態(tài)請求沖突時，外部人的請求信號可能被長時間忽略，因而它不能作為 通用型電梯的設(shè)計方案。 單向?qū)訉油？刂品绞降韧诨疖嚨倪\行方式，遇站即停止、開門。這種方案的 優(yōu)點在于 “ 面面俱到 ” ，可以保證所有人的請求都能得到響應(yīng)。然而這樣對電梯的效率產(chǎn)生消極影響：不必要的等待消耗了大量時間，而且電梯的運作與用戶的請求無關(guān)，當無請求時電梯也照常跑空車，就浪費了大量電能。對用戶而言，此種控制方式的請求響應(yīng)時間也不是很快。因而這不是理想的方案。 設(shè)計仿真 器件編程 系統(tǒng)測試 方向優(yōu)先控制是指電梯運行到某一樓層時先考慮這一樓層是否有請求：有，則停止； 無，則繼續(xù)前進。停下后再啟動時，①考慮前方 —— 上方、或下方是否有請求：有，則繼續(xù)前進；無，則停止；②檢測后方是否有請求， 有請求則轉(zhuǎn)向運 行， 無請求則維持停止狀態(tài)。這種運作方式下，電梯對用戶的請求響應(yīng)率為 100%，且響應(yīng)的時間較短。 假設(shè)： 電梯每兩層間的運行時間為Δ T ,樓層數(shù)為 6, 在每層樓的停止時間為t, 如果每層樓都有請求 ,則這種控制方式的效率和上面的單向每層停等控制方式的效率一樣 , 然而 , 當不是每層樓都有請求 (假定為只有第 6 層有請求輸入 ) 時 ,上面的方式 2(設(shè)為 A方式 )的響應(yīng)時間 T=5*(Δ T + t ) 而方向優(yōu)先控制方式 (設(shè)為 B方式 )對同一請求的響應(yīng)時間 T1=5*Δ T 效率比 η b/η a = 1 + t /Δ T 方向優(yōu)先控制方式的效率遠大于單向?qū)訉油５瓤刂品绞降男省? 而且，方向優(yōu)先控制方式下，電梯在維持停止狀態(tài)的時候可以進入省電模式，又能節(jié)省大量電能， 本設(shè)計選擇方向優(yōu)先控制方式 總體方案決定 本次設(shè)計嘗試用 硬件描述語言（ VHDL）來 實現(xiàn)電梯控制，可進行多層次的邏輯設(shè)計，也可進行仿真驗證、時序分析等以保證設(shè)計的正確。 在使用 VHDL進行電梯控制器的設(shè)計，主要就是對電梯軟件部分進行設(shè)計，使用VHDL中的邏輯關(guān)系建立電梯的升降模式，開門，關(guān)門達到動作，而外部的硬件設(shè)備基本上保持不變。但是使用 VHDL 硬件描述語言設(shè)計電梯控制器可以為以后電梯實現(xiàn)智能控制奠定基礎(chǔ)。 4 電梯控制器的 模塊設(shè)計 電梯方向優(yōu)先控制方式控制系統(tǒng)方框圖 系 統(tǒng) 時鐘樓 層 請求故 障 清除關(guān) 門 中斷超 載提 起 關(guān)門信 號 存儲分 頻 器中央處理器電 梯 升 降停門 開 關(guān) 停樓 層 顯 示請 求 信 號顯 示超 載 故 障報 警狀 態(tài) 存儲 模塊設(shè)計 . 外部數(shù)據(jù)高速采集模塊設(shè)計 對外部信號采集、處理要求電梯控制器： （ 1）外部請求信號的實時、準確采集。 （ 2）準確、實時的捕捉樓層到達信號。 （ 3）有效的防止樓層到達信號、外部請求信號的誤判。 控制器采用 FPGA 作為系統(tǒng)控制的核心，系統(tǒng)時鐘頻率是 ，完全可以滿足實時采集數(shù)據(jù)的要求。由于電路中毛刺現(xiàn)象的存在，信號的純凈度降低，單個的毛刺往往被誤作為系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的觸發(fā)信號，嚴重影響電梯的正常工作?？梢圆捎枚啻螜z測的方法解決這個問題，對一個信號進行多次采樣以保證信號的可信度。 外部請求信號的輸入形式為按鍵輸入，到達樓層信號來自光敏傳感器，關(guān)門中斷信號及超載信號則產(chǎn)生于壓力傳感器。 電梯控制器的請求輸入信號有 18 個（電梯外有 6 個上升請求和 6 個下降請求的用戶輸入斷口，電梯內(nèi)有 6 個請求用戶輸入斷口），由于系統(tǒng)對內(nèi)、外請 求沒有設(shè)置優(yōu)先級，各樓層的內(nèi)、外請求信號被采集后可先進行運算，再存到存儲器內(nèi)。 電梯運行過程中，由于用戶的請求信號的輸入是離散的，而且系統(tǒng)對請求的響應(yīng)也