毕业设计基于PLD的三层电梯的控制设计bfkc.docx
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1、基于PLLD的三三层电梯梯的控制制设计【摘要】电梯作为为现代化化的产物物在我们们的生活活之中已已必不可可少。随随着经济济建设的的高速发发展,我我国电梯梯需求量量越来越越大。由由此,一一个更为为庞大的的电梯市市场已经经在国内内轰然形形成。本本设计是是基于可可编程逻逻辑器件件(PLLD)技技术中的的甚高速速集成电电路硬件件描述语语言(VVHDLL)语言言所开发发的三层层电梯控控制程序序。本程程序具有有VHDDL语言言设计里里最为常常用的三三个模块块:实体体enttityy、结构构体arrchiiteccturre、进进程执行行单元pproccesss。通过过程序调调试及运运行仿真真,结果果表明,本
2、本程序可可以完成成:电梯梯运行所所在楼层层指示、电电梯运行行方向指指示、关关门延时时设置、看看门狗报报警、超超载报警警、故障障报警等等。本设设计对更更高层的的电梯控控制设计计具有一一定的拓拓展性。【关键词词】:电梯梯控制,程序设设计,PLDD,VHDDL ABSTTRACCTThe prooducct aas aa mooderrn eelevvatoor iin oour livves hass beeen esssenttiall.Wiith thee suustaaineed aand rappid devveloopmeent of ecoonommic connstrructtion
3、n, CChinnass inncreeasiing demmandd foor eelevvatoors.As a rresuult, a mucch llargger dommesttic eleevattor marrkett haas fformmed a bbangg. TThiss deesiggn iis bbaseed oon PProggrammmabble Loggic Devvicees (PLDD)in a VVeryy Hiigh speeed of thee innteggratted harrdwaare Desscriibe Lannguaage (VHDDL)
4、 inn deevellopiing thee thhirdd flloorr off thhe lliftt off coontrrol prooceddurees. thiis pproggramm haas vvhdll laanguuagee deesiggnedd foor tthe besst oof tthreee mmoduuless : enntitty, arrchiiteccturre, proocesss. Thrrouggh tthe proograam rrun, deebugg annd ssimuulattionn reesullts shoow tthatt
5、thhe aappllicaatioon ccan finnishh:thee flloorr, iin tthe dirrecttionn, tthe dellay, thhe gguarrd ddog thee poolicce, andd faailuure thee poolicce, etcc. tthiss deesiggn wwithh hiigheer tthe conntrool oof tthe dessignn. 【KEYY WOORD】:lifft cconttroll, prrogrrammmer, PLLD, VHDDL 目 录引言1一、设计计的基础础依据11(一)
6、EEDA技技术介绍绍1(二)VVHDLL语言介介绍1(三)MMAX+pluusIII软件介介绍2二、方案案论证22(一)基基于PLLC技术术的电梯梯控制设设计方案案2(二)基基于PLLD技术术的电梯梯控制设设计方案案2(三)方方案选择择3三、程序序设计33(一)算算法分析析3(二)程程序设计计6四、程序序调试112五、程序序仿真114(一)波波形输入入建立114(二)电电梯运行行情况仿仿真166(三)电电梯功能能仿真118总结199附录一三三层电梯梯控制的的源程序序20附录二引引脚锁定定情况223参考文献献24致谢255引言我国部分分地区人人口高度度密集,人人和土地地资源短短缺的矛矛盾日趋趋激
7、化,这这就要求求人们合合理地利利用土地地去解决决人与土土地的矛矛盾。而而兴建高高层建筑筑是其中中的有效效措施之之一。因因此,能能使人们们快速、便便捷地到到达目的的楼层的的电梯便便应运而而生了。其其中,三三层电梯梯广泛应应用在大大型的货货运之中中,其使使用便捷捷,货运运周期短短,效率率高,成成本低,对对货运事事业具有有相当的的经济价价值。在在客运上上,三层层电梯虽虽然涉及及楼层不不高,应应用范围围不大,但但就特殊殊而言,可可以为一一些上下下楼层不不方便的的人们提提供相当当的帮助助。本设计希希望通过过在简单单的三层层电梯控控制设计计之中,如如何解决决升、降降请求信信号因电电梯所处处状态而而产生的的
8、冲突等等问题出出发,由由此及彼彼,对高高层电梯梯控制的的开发作作一个技技术的铺铺垫,为为高层电电梯设计计者提供供一个基基础。针对目前前中小型型电梯所所能实现现的功能能,本控控制设计计拟实现现以下功功能:指指示电梯梯运行所所在楼层层指示电电梯运行行方向关关门延时时设置看看门狗报报警超载载报警故故障报警警。一、设计计的基础础依据现代电子子设计技技术的核核心是EEDA技技术。采采用EDDA技术术开发的的三层电电梯自动动控制与与目前主主流的利利用可编编程逻辑辑控制器器(PLLD)实实现电梯梯控制紧紧密相连连。硬件件描述语语言是EEDA技技术的重重要组成成部分,VVHDLL是作为为电子设设计主流流硬件的
9、的描述语语言。使使用VHHDL语语言进行行程序的的设计,在在MAXX+pllusIII软件件上对程程序进行行编译、仿仿真。(一)EEDA技技术介绍绍EDA技技术是220世纪纪90年年代初从从计算机机辅助设设计(CCAD)、计计算机辅辅助制造造(CAAM)、计计算机辅辅助测试试(CAAT)和和计算机机辅助工工程(CCAE)的的概念发发展而来来的。设设计者可可以利用用HDLL程序来来描述所所希望的的电路系系统,规规定其结结构性和和电路的的行为方方式然后后利用EEDA工工具将此此程序变变成能控控制场效效应可编编程门阵阵列(FFPGAA)/复复杂可编编程逻辑辑器件(CCPLDD)内部部结构,实现相相应
10、逻辑辑功能的的门级或或更底层层的结构构网表文文件和下下载文件件。就FFPGAA/CPPLD开开发来说说,比较较常用和和流行的的HDLL主要有有ABEEL-HHDL和和VHDDL等。现代EDDA技术术的基本本特征是是采用高高级语言言描述,具具有系统统级仿真真的综合合能力。在在现代高高新电子子产品的的设计和和生产中中,微电电子技术术和现代代电子设设计技术术是相互互促进、相相互推动动又相互互制约的的两个技技术环节节。前者者代表了了物理层层在广度度和深度度上硬件件电路实实现的发发展,后后者则反反映了现现代先进进的电子子理论、电电子技术术、仿真真技术、设设计工艺艺和设计计技术与与最新的的计算机机软件技技
11、术有机机的融合合和升华华。因此此,严格格地说,EEDA技技术应该该是这二二者的结结合,是是这两个个技术领领域共同同孕育的的奇葩。(二)VVHDLL语言介介绍VHDLL主要用用于描述述数字系系统的结结构,行行为,功功能和接接口。除除了含有有许多具具有硬件件特征的的语句外外,VHHDL的的语言形形式和描描述风格格与句法法是十分分类似于于一般的的计算机机高级语语言。VVHDLL语言能能够成为为标准化化的硬件件描述语语言并获获得广泛泛应用,就在于于它有以以下优点点:1.VHHDL语语言功能能强大,设计方方式多样样。 2.VHHDL语语言具有有强大的的硬件描描述能力力。 3.VHHDL语语言具有有很强的
12、的移植能能力。 4.VHHDL语语言的设设计描述述与器件件无关。 由于VHHDL语语言是一一种描述述、模拟拟、综合合、优化化和布线线的标准准硬件描描述语言言,因此此它可以以使设计计成果在在设计人人员之间间方便地地进行交交流和共共享,从从而减小小硬件电电路设计计的工作作量,缩缩短开发发周期。(三) MAXX+pllusIII软件件介绍MAX+pluusIII是Allterra公司司提供的的FPGGA/CCPLDD开发集集成环境境,其界界面友好好,使用用便捷,被被誉为业业界最易易用易学学的EDDA软件件。它提提供了一一种与结结构无关关的设计计环境,使使设计者者能方便便地进行行设计输输入、快快速处理
13、理和器件件编程。在在MAXX+pllusIII平台台上进行行数字系系统的设设计过程程一般要要经过四四个阶段段:设计计输入、项项目编译译、项目目校验和和器件编编程。首首先根据据系统的的性能指指标进行行系统结结构设计计,对整整个系统统进行功功能划分分和模块块划分。对对各子模模块分别别进行逻逻辑设计计、编译译、仿真真与验证证。当不不满足要要求时,重重新返回回设计输输入阶段段,修改改设计输输入。之之后将优优化结果果下载到到所选可可擦写可可编程逻逻辑器件件(EPPLD)芯芯片中,进进行动态态仿真。最最后则是是测试芯芯片在系系统中的的实际运运行性能能。二、方案案论证(一)基基于PLLC技术术的电梯梯控制设
14、设计方案案可编程控控制系统统是一种种专门为为在工业业环境下下应用而而设计的的数字运运算操作作电子系系统。它它采用一一种可编编程的存存储器,在在其内部部存储执执行逻辑辑运算、顺顺序控制制、定时时、计数数和算术术运算等等操作的的指令,通通过数字字式或模模拟式的的输入输输出来控控制各种种类型的的机械设设备或生生产过程程。可编程控控制器是是计算机机技术与与自动化化控制技技术相结结合而开开发的一一种适用用工业环环境的新新型通用用自动控控制装置置,是作作为传统统继电器器的替换换产品而而出现的的。随着着微电子子技术和和计算机机技术的的迅猛发发展,可可编程控控制器更更多地具具有了计计算机的的功能,不不仅能实实
15、现逻辑辑控制,还还具有了了数据处处理、通通信、网网络等功功能。由由于它可可通过软软件来改改变控制制过程,而而且具有有体积小小、组装装维护方方便、编编程简单单、可靠靠性高、抗抗干扰能能力强等等特点,已已广泛应应用于工工业控制制的各个个领域,大大大推进进了机电电一体化化的进程程。PLLC的特特点可综综述如下下:1.高可可靠性2.编程程简单,使使用方便便3.环境境要求低低4.体积积小,重重量轻5.扩充充方便,组组合灵活活 (二)基基于PLLD技术术的电梯梯控制设设计方案案随着电子子技术的的发展,PPLD技技术在工工业控制制系统中中得到了了广泛的的应用,在在电梯控控制电路路上采用用PLDD技术进进行开
16、发发,越来来越受到到人们的的重视。PPLD技技术开发发手段多多样,其其中应用用最为广广泛的就就是通过过程序对对硬件进进行开发发,而其其中又数数VHDDL语言言最受设设计者的的欢迎。PLD技技术使得得设计者者的工作作仅限于于利用软软件的方方式,即即利用硬硬件描述述语言和和PLDD软件来来完成对对系统硬硬件功能能的实现现。近几几年来,硬硬件描述述语言等等设计数数据格式式的逐步步标准化化,不同同设计风风格和应应用的要要求导致致各具特特色的PPLD工工具被集集成在同同一个工工作站上上,从而而使PLLD框架架日趋标标准化。VHDLL丰富的的仿真语语句和库库函数,使使得在任任何大系系统的设设计早期期就能查
17、查验设计计系统的的功能可可行性,随随时可对对设计进进行仿真真模拟。其其行为描描述能力力和程序序结构决决定了他他具有支支持大规规模设计计的分解解和已有有设计的的再利用用功能。VVHDLL语言的的设计单单元包括括实体(eentiity)、结结构体(arcchittectturee)、程程序包(ppackkagee)以及及配置(cconffigrratiion)。其其具体的的流程图图如图22.1所所示。图2.11 VHHDL设设计流程程图(三)方方案选择择对于符合合市场需需求的大大规模系系统,需需要有多多人,甚甚至多个个开发组组共同并并行工作作才能实实现。用用PLDD技术完完成一个个确定的的设计,可
18、可以利用用相应的的工具平平台进行行逻辑综综合和优优化,完完成设计计任务。同同时,基基于PLLD技术术的VHHDL语语言对设设计的描描述具有有相对独独立性,这这为电子子设计的的入门者者提供了了便捷的的帮助。就就上述比比较而言言,本设设计采用用PLDD方案更更恰当。三、程序序设计(一)算算法分析析1.电梯梯运行规规则(1)请请求信号号分析本设计把把电梯的的请求信信号分为为上升请请求和下下降请求求,电梯梯接收到到请求信信号后,都都必须进进行预操操作。当当电梯所所在楼层层低于发发出梯外外请求的的楼层或或者低于于梯内请请求所要要到达的的目的楼楼层时,电电梯必须须在下一一操作中中作出上上升运行行,这时时的
19、请求求信号就就是上升升请求信信号。反反之,则则是下降降请求信信号。(2)电电梯处于于各楼层层时的运运行说明明处于一楼楼时,不不管是梯梯内梯外外,电梯梯只接收收上升的的请求信信号。此此时,电电梯就进进入预上上升状态态。如果果电梯没没有接收收到请求求信号,电电梯则在在一楼待待机。其其分析图图如图33.1所所示。图3.11电梯处处于一楼楼时的运运行分析析处于二楼楼时,电电梯则可可能出现现三种情情况: 电梯梯并没有有接收到到梯内梯梯外的任任何请求求信号时时,电梯梯返回一一楼待机机; 电梯梯接收到到上升请请求信号号,进入入预上升升状态; 电梯梯接收到到下降请请求信号号,进入入预下降降状态。其分析图图如图
20、33.2所所示。图3.22 电梯梯处于二二楼时的的运行分分析处于三楼楼时,不不管是梯梯内梯外外,电梯梯都只可可能接收收到下降降的请求求信号。此此时,电电梯就进进入预下下降状态态,准备备作下降降运行。如如果电梯梯没有接接收到请请求信号号,电梯梯则返回回一楼待待机。其其分析图图如图33.3所所示。图3.33 电梯梯处于三三楼时的的运行分分析电梯是一一个人机机交互式式的控制制系统,单单纯用顺顺序优先先或逻辑辑优先是是不能满满足控制制要求的的,因此此,控制制系统采采用随机机逻辑方方式去解解决信号号优先的的问题。也也就是在在顺序逻逻辑控制制的基础础上,根根据随机机的输入入信号和和电梯的的相应状状态,实实
21、时地控控制电梯梯运行。比比如,当当电梯在在三楼时时,二楼楼、一楼楼梯外均均有上升升请求信信号:电电梯以向向下的方方向接近近二楼的的减速位位置,判判别二楼楼具有同同向的请请求信号号,在二二楼减速速停止载载客,然然后继续续下降到到一楼载载客。当当电梯在在三楼时时,梯内内有到达达一楼的的下降请请求信号号,而二二楼有上上升请求求信号:当电梯梯以向下下的方向向接近二二楼的减减速位置置时,判判别二楼楼具有反反向的请请求信号号,系统统将把二二楼的上上升请求求保存到到上升请请求寄存存上,不不在二楼楼作停泊泊继续下下降到一一楼去载载客,然然后读取取上升请请求寄存存中先前前二楼的的上升请请求,执执行上升升到二楼楼
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