嵌入式系统在智能电梯中的应用

嵌入式微处理器为核心控制器的嵌入式系统应用于电梯控制系统，具有很大的优越性：可以实现无触点逻辑线路，提高系统可靠性；编程控制程序灵活性大，可以适应不同功能要求；可以实现故障显示，使得维修方便；使得电梯控制系统体积减小，成本降低，节省能源；可以减少控制装置的占地面积。一、电梯控制系统及主控制器的设计传统的电梯控制系统各楼层与控制器之间采用以PLC为控制核心的点对点的连接方式，每个呼叫器都有一套数据线与主控器相连，当电梯楼层数比较多时，系统就会有大量的数据线需要连接，使得电梯的安装、维护比较麻烦。特别是不同楼层数的控制系统需要有相应输入输出点数的主控制器相匹配，通用性差。以嵌入式微处理器为核心控制器的嵌入式系统作为计算机应用的一个崭新领域，在工业控制中已得到广泛应用，应用于电梯控制系统，具有很大的优越性：可以实现无触点逻辑线路，提高系统可靠性；编程控制程序灵活性大，可以适应不同功能要求；可以实现故障显示，使得维修方便；使得电梯控制系统体积减小、成本降低、节省能源；可以减少控制装置的占地面积。电梯控制系统结构如图1。图中主控制器是电梯控制系统的主要部分，负责整个电梯的运行控制。主控制器不仅要完成复杂的逻辑控制，还要实现数据通信、数据处理、安全监测及实时响应的功能。根据主控制器这一特点，本文提出了一种新型、高效的控制系统结构DSP+CPLD。由于DSP具有数据处理速度快，工作稳定等特性，在设计中主要用来完成数据的实时处理、运算和响应，输入/输出（I/O）信号的处理，电源监控及数据保存。在设计中采用CPLD可以增强DSP访问外围设备的能力，实现可编程I/O口的扩展、片内时序逻辑电路和组合逻辑电路设计、输入缓冲、输出驱动及产生其他器件的片选信号。CPLD通过片内可编程数据交换逻辑模块发送输入端口状态信息到DSP，接受DSP发出的控制信息，对于系统中部分输入、输出逻辑关系直接在CPLD中由可编程逻辑处理模块完成。电梯主控制器结构如图2。 DSP在系统中主要完成以下功能：（1）通过控制器局域网CAN总线与其他电梯轿厢控制器、呼梯控制器等进行数据通信。（2）通过DSP事件管理器模块（EVB）的正交编码电路连接光电编码器以获得电梯轿厢的位置和速率等信息。（3）通过多功能通用输入/输出（I/O）口对开关量输入/输出信号进行控制。（4）通过串行通信接口（SCI），采用RS-485或RS-232，总线方式与上位机通信及电梯状态显示。（5）通过10位模数转换模块（ADC）采集电梯运行状态的模拟量信息，转换为数字量信息，并将转换结果保存在存储器中。DSP对信息进行转换、运算、处理后，将状态信息发送到通信总线上，传送给其他微处理器，将控制信号传送至CPLD，由CPLD进行逻辑处理，使控制对象产生相应的动作。二、嵌入式系统在电梯系统主控制器中的应用随着以嵌入式处理器为核心的智能电梯控制系统的飞速发展和普及，对电梯控制系统的主控制器在功能、实时性、可靠性和软件编程的灵活性提出了更多、更高的要求。考虑到这些情况，有必要在电梯控制系统中引入嵌入式实时操作系统为软件开发平台。例如可以选用源码公开、成熟的_/OS-Ⅱ操作系统。在电梯控制系统中使用嵌入式实时操作系统_/OS-Ⅱ，可以将应用程序分解成多任务，简化了应用系统软件的设计。使得电梯控制系统的实时性得到保证，而且良好的多任务设计，有助于提高系统的稳定性与可靠性。电梯控制系统主程序流程图如图3。 电梯控制系统中断模块包括两部分：定时器模块和CAN总线数据接收模块。