【導讀】電梯作為現(xiàn)代化的產(chǎn)物，早在上個世紀就進入了我們的生活之中。設尤其是蓬勃發(fā)展的房地產(chǎn)業(yè)給國內電梯行業(yè)開拓了更為廣闊的市場。持續(xù)高速發(fā)展，我國電梯需求量越來越大。我國以前主要都是依靠國外的進口技術，本國的電梯廠商主要都是依靠為進?？陔娞葑麂N售代理或者售后維修進行經(jīng)營。但是隨著技術的革新和與國外的交流，當今。經(jīng)濟建設需求的各類電梯，幾乎全部都可以在中國生產(chǎn)。電梯生產(chǎn)作為一門國家的新興。一片光明的前景。語言所開發(fā)的三層電梯控制程序，實驗調試平臺是Altera公司的MAX+plusII軟件。出）端口進行定義；結構體architecture，對控制器內部的信號端以及寄存器進行定義；通過程序調試及運行仿真，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。

　　

【正文】 電梯外人上升請求信號顯示 led_c_d=cc_d。 電梯外人下降請求信號顯示 end if。 程序調試 （ 1）建立好工作庫目錄，以便設計工程項目的存儲，打開 MAX+plusII 軟件，其初始界面如圖 14 所示。 24 圖 14 MAX+plusII 軟件初始界面 （ 2）在工具欄中選擇“新建”按鈕。在選擇輸入路徑時，選擇“ Text Editor File”以進行文本輸入，如圖 15 所示。 圖 15 輸入路徑選擇為文本輸入 （ 3）在文本輸入界面內進行程序輸入，如圖 16 所示： 25 圖 16 程序輸入界面 26 （ 4）輸入完畢后，需要對對程序進行 保存。文件名和實體定義的符號必須保持一致，即文件名為 dianti。因為是使用 VHDL 語言，所以文件后綴名須改成 VHD，詳見圖 17所示。由于文件后綴名都默認為 TDF，在初次調試時并沒有注意這個問題，結果在編譯的時候老是出錯。 圖 17 文本輸入保存界面 （ 5）保存以后，對程序進行編譯。在編譯前，需要把文件設置為頂層文件 ,或稱工程文件 Project。選擇菜單“ File”→“ Set Project to Current File”，當前的文件即被指定。詳見圖 18 所示。 圖 18 設置頂層文件 27 （ 6） 在“ MAX+plusII”下拉按鈕里選擇 ”Compiler”,對程序進行編譯。此時，MAX+plusII 軟件會對程序進行糾錯等處理。當程序被確認無誤以后會出現(xiàn)如下界面，如圖 19 所示。 圖 19 編譯完成 在編譯完成以后，程序的調試亦告完結。 6 程序仿真 波形輸入建立 （ 1）編譯完全通過后，新建波形編輯器進行設計仿真。通過“新建”按鈕，選擇“ Waveform Editor file”，詳細如圖 20 所示。 圖 20 新建波形編輯器 28 （ 2）新建波形編輯器后，對文件進行保存。同樣是使用相同的 文件名 dianti，后綴則改為 scf。 （ 3）在編輯器的 Name 欄點擊鼠標右鍵，選擇“ Enter Nodes from SNF”選擇添加需要觀察的節(jié)點信號。如圖 21 所示。 圖 21 添加節(jié)點信號 （ 4）通過編輯器左側的一些快捷按鈕對所加節(jié)點中的輸入信號進行相關的賦值后，就可對程序進行仿真，觀察輸出信號，得出結論。如對時鐘信號 clk 賦周期為 25ms 的周期信號，如圖 22 所示。 圖 22 對 clk 信號賦值圖 29 （ 5）在進行仿真前，還需對仿真截止時間和最小單位時間進行一下調整。在“ File”欄對截止時 間“ End Time”設置為“ 10s”，在“ Options”欄的“ Grid Size”設置為“ 20ns”。如圖 23 和圖 24 所示。 圖 23 截止時間設置 圖 24 單位時間設置 電梯運行情況仿真 三層電梯的運行情況多樣，以觀察以下兩種情況為主。 （ 1）電梯在不同時段接收到請求信號的情況： 電梯處于一樓，接收到三樓的梯外下降請求（ c_d3），于是電梯運行到三樓，中途經(jīng)過二樓時不作停頓。 到達三樓載客后，電梯內又接收 到下降到一樓的梯內請求（ d1），于是電梯返回一樓待機。 仿真情況如圖 25 所示。觀察以下信號： up、 ud、 down、 led、 led_c_d、 led_d。 圖 25 運行情況之一 30 說明： up：在電梯接收到 c_d3 后，賦值就為 1，表示電梯受控制處于上升過程；當電梯運行到三樓以后，賦值變?yōu)?0。 ud：從電梯接收 c_d3 到電梯接收 d1 為止，賦值為 1 表示電梯此時向上運行；其余時間段都為 0，表示電梯此時向下運行或者待機。 down：在電梯接收到 d1 后，賦值就為 1，表示電梯受控制處于下降過程；當電梯運行到一樓以后， 賦值變?yōu)?0。 led： 電梯每運行到達一層時，都會有不同的信號輸出： 100111 00100 0000110。這些就是樓層指示，依次代表 3。 led_c_d：在電梯接收到 c_d3 后，賦值樓層編碼為 100，表示梯外有人請求下降；電梯運行到達請求發(fā)出的樓層三樓后，電梯賦值變?yōu)?000，表示下降請求得到滿足。 led_d：在電梯接收到 d1 后，賦值為 001，表示梯內請求到達樓層編碼為 001 即一樓；電梯運行到達請求目的樓層一樓后，電梯賦值變?yōu)?000，表示請求樓層得到滿足或在待機。 （ 2）當電梯在同一時間段 里接收到幾種不同的請求信號時： 電梯停在一樓，在同一時間段里接受到幾個請求信號，包括梯內上升到三樓的請求（ d3）、二樓的梯外上升請求（ c_u2）和三樓的梯外下降請求（ c_d3）。 電梯到達二樓 ,載客繼續(xù)上升。電梯上升到三樓時，響應請求 c_d3，開門載客；進入預備下降狀態(tài)。 由于二樓并沒有請求，所以電梯不作停頓地下降到一樓。 電梯執(zhí)行完所有請求時電梯將停在一樓待機。 仿真情況如圖 26 所示。觀察以下信號： up、 ud、 down、 led_c_u、 led_c_d、 led_d。 31 圖 26 運行情況之二 說明： up：在電梯接收到請求信號后，賦值就為 1，表示電梯受控制處于上升過程；當電梯運行到二樓以后，賦值短暫變 0，然后又變?yōu)?1，表示電梯在二樓載客完畢后又進入上升過程；到達三樓后，賦值為 0。 ud：從電梯接收請求信號后到電梯運行到三樓為止，賦值為 1 表示電梯此時向上運行；其余時間段都為 0，表示電梯此時向下運行或者待機。 down：在電梯到達三樓后，賦值就為 1，表示電梯受控制處于下降過程；當電梯運行到一樓以后，賦值變?yōu)?0。 Led_c_u：在電梯接收到 c_u2 后，賦值樓層編碼為 010 即二樓，表示二樓梯外有人請求上升；電 梯運行到達請求發(fā)出的樓層二樓后，電梯賦值變?yōu)?000，表示上升請求得到滿足或在待機。 led_c_d：在電梯接收到 c_d3 后，賦值樓層編碼為 100，表示梯外有人請求下降；電梯運行到達請求發(fā)出的樓層三樓后，電梯賦值變?yōu)?000，表示下降請求得到滿足或在待機。 led_d：在電梯接收到 d3 后，賦值為 100，表示梯內請求到達樓層編碼為 100 即三樓；電梯運行到達請求目的樓層三樓后，電梯賦值變?yōu)?000，表示請求樓層得到滿足或在待機。 32 電梯功能仿真 電梯的功能包括：（ 1）提前關門；（ 2）看門狗報警；（ 3）超載報警； （ 4）故障報警。 設電梯到達三樓時，響應請求（ c_d3），開門載客；進入預備下降狀態(tài)。 電梯在預備下降狀態(tài)下，電梯應超載（ full=39。139。），發(fā)出超載警報 alarm；超載信號消失（ full=39。039。），電梯重新進入預備下降狀態(tài)。 電梯接受到 deng、 c_d3 和 d3 電梯重新進入預備下降狀態(tài)，并且 c_d3 和 d3 信號都可以對 q2（ q23 時）進行清零處理。 當連續(xù)的關門中斷的次數(shù)超過 3 次時，不認為是出自乘客的需要，而認為是故障，并報警，等技術員處理完故障時，用 clr 信號才可以清除報警。 仿真情況如下圖 27 所示。觀察 以下信號： wahaha、 alarm、 quick。 圖 27 功能仿真圖 說明： wahaha：當關門中斷信號 deng 初次賦值為 1 時，本信號就賦值為 1，一直到故障清除信號 clr 賦值為 1 時才變?yōu)?0。這表示當電梯首次關門失敗后（即 deng 首次賦值為1 時），電梯便一直處于故障報警狀態(tài)下，直到技術員處理完故障后，用 clr 才可以清除其報警。 alarm：跟隨超重信號 full 的賦值變化而變化。表示當電梯超重時，超重信號就進行報警。 33 quick：電梯接受到提前關門信號 quick，電梯跳過關門等待時間。 q1 信號從 1 跳到 3，進入關門狀態(tài)。 7 結論 設計功能實現(xiàn)情況 對程序進行調試，經(jīng)計算機仿真分析，結果表明本電梯控制程序實現(xiàn)了以下功能： （ 1） 電梯到達樓層時，能發(fā)出指示信號； （ 2）能指示電梯的運行狀態(tài)； （ 3）電梯的門操作具有關門延時設置； （ 4）當電梯出現(xiàn)故障時，由看門狗信號報警，并且只有通過技術人員輸入清除信號才能使電梯恢復正常的工作狀態(tài)； （ 5）電梯的超載報警程序能自動實現(xiàn)報警功能。 設計存在問題 雖然本設計能基本實現(xiàn)上述的功能，但 是 也存在一定的問題： （ 1）仿真中參數(shù)的設置問題。參數(shù)的設置對 于整個設計可謂至關重要。在程序仿真之初，這個問題就曾一度被忽視。造成在調試的過程中對信號隨意設置，導致仿真失敗，還以為是程序出錯，導致嚴重的人力、物力浪費以及設計者的精神損失。 例如，在程序仿真之初， clk 信號的周期設置為 100ms，由仿真的效果看到只能實現(xiàn)最基本的樓層顯示，其他功能都失效。后來通過對 clk 信號的周期進行調試，當其減少到25ms 時，電梯的上述功能都能基本實現(xiàn)。 （ 2）信號傳輸延時的問題。通過調試仿真觀察，可以看到本系統(tǒng)的信號延時在 10ms左右。但當改變仿真時的一些參數(shù)時（如仿真時間、時鐘信號 的周期、分頻信號的周期以及器件的選用等），可以發(fā)現(xiàn)延時又會發(fā)生比較細微的變化。在日常應用中，由于選用的硬件以及使用環(huán)境的問題，延時問題可能會進一步顯著。如何解決信號的延時，也是本設計未來需解決的主要問題之一。 進一步完善建議 經(jīng)過現(xiàn)實觀察，發(fā)現(xiàn)本設計與生活中的電梯系統(tǒng)存在 一定區(qū)別 。 現(xiàn)實的電梯系統(tǒng)，當完成上一操作，沒有接收到請求信號時， 在 原樓層待機。而在本設計里，卻把電梯的待機操作都設置 為返回一樓待機 。這個問題的存在， 會因為電梯的頻繁使用而間接 影響到電梯 的操作壽命以及會造成能源浪費的局面。解決這個問題 的途徑可以有： 34 （ 1） 在不對程序進行大改動的前提下，延長電梯在樓層的待機時間 ； （ 2）通過對程序的“電梯運行描述”模塊進行調整 ， 主要是改動“在無請求時，電梯在一樓待機”附近的相關語句； （ 3） 通過對電梯的運行規(guī)則進行重新的定義，刪掉電梯在無信號情況下進行預操作的流程，重新設計程序。 為高層電梯控制設計進行鋪墊是本設計的展望。本設計是采用隨機邏輯控制方式來解決電梯請求信號的優(yōu)先問題。對于高層擴展，這種方式具有其所特有的適應性。只需對程序作一定調整即可。 如擴展成四層電梯 控制設計。 需 先 對程序加以三樓的上升運行描 述以及相關端口的設置 。 然后仿照原三樓的運行描述 ， 對四樓的運行狀態(tài)進行設 計。最后對寄存器及各端口作出相關的調整，就可以擴展成四層電梯控制。 35 致 謝 在設計的過程中，宋淑然老師和陸健強老師給予了許多指導和幫助，在此表示衷心的感謝。 此外，也要感謝身邊經(jīng)常給予幫助的老師和同學，感謝 BBS上的同道們所給予的指導。 最后，再次感謝王衛(wèi)星老師、宋淑然老師所給予的學術上、生活上的指導和啟迪，更要感謝為了我的成長進步而奔波勞碌的父母。衷心祝愿我的父母和工程學院所有的老師 、同學都能幸福快樂。 36 參 考 文 獻 王志鵬，付麗琴． 2020．可編程邏輯器件 — 開發(fā)技術 MAX+plusII．北京 ： 國防工業(yè)出版社 王俊峰，薛鴻德． 2020．理工科學生怎樣搞畢業(yè)設計． 北京： 電子工業(yè)出版社 馬宏騫． PLC 應用在電梯控制中的編程技術．機床電器， 2020， 15： 42－ 44 甘 歷． 2020． VHDL 應用與開發(fā)實際．北京 ： 科學出版社 李惠升． 2020．電梯控制技術．北京 ： 機械工業(yè)出版社 張婭莉，曲國峰．單片機在電梯自動控制中的應用 .工業(yè)控制計算機， 16（ 2）： 59－ 60 楊曉慧． 2020．電子技術 EDA 實踐教程．北京 ： 國防工業(yè)出版社 康華光． 2000．電子技術基礎（數(shù)字部分）．武漢 ： 高等教育出版社 潘 松，黃繼業(yè)． 2002． EDA 技術實用教程．北京 ： 科學出版社 Altera Corporation． 2002． Altera Digital Abo Akademi． The Lift Control System Assignment for Software Safety Course Spring 2020． Japan： 2020． 1－ 8 37 The Lift Control Design Basic on the EDA Technology Abstract： The lift , as the modernized result, are entered in our life