基于ARM技术的嵌入式电梯控制系统研制

论文摘要

自1887年美国奥梯斯公司制造出世界上第一台电梯以来,电梯作为一种垂直运动的升降设备,已日益成为人们生活中一项不可缺少的生活工具。随着经济的发展,高层建筑的不断涌现,电梯的功能与种类也随之而多样化,同时也对电梯的稳定性、安全性、舒适性、运行效率提出了更高的要求。电梯控制系统是电梯技术的核心,它将电梯的各机械部件有机的组合起来,实现了电梯复杂的功能与稳定有效的运行。随着电子技术日新月异的发展,电梯控制系统经历了继电器控制、可编程逻辑控制(PLC)、智能微机控制的发展历程。本文在总结了当前电梯控制系统的基础上,设计了一套基于ARM技术与工业现场总线CAN(控制器局域网)的嵌入式集选型电梯控制系统。该控制系统采用变频变压调速方式,可与多款变频器相结合,并可匹配有齿轮曳引机和无齿轮永磁同步曳引机,适用于最高楼层为64层、4m/s以下电梯控制。该控制系统目前已成功应用在某电梯生厂家的国内、南非等电梯项目中。论文阐述了本电梯控制系统的控制策略,详细介绍了以ARM7芯片LPC2378为核心的电梯主控制器的硬件结构及其软件设计。曳引机的速度控制是电梯控制技术的关键,因此为提高电梯运行时的舒适感与运行效率,文中建立了电梯运行速度曲线的数学模型,提出了根据设定时间参数与楼层间距自动生成速度曲线的计算方法。为优化电梯起动时的舒适感,论文还讨论了模糊控制技术在负载补偿中的应用。此外,本文在深入阐述CANOPEN协议原理的基础上,完成了基于CANOPEN的应用层协议设计,实现了电梯控制系统各控制器(主控制器、楼层控制器、轿厢控制器)之间实时、可靠的通信。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题的研究背景
• 1.2 电梯控制技术的发展概况
• 1.3 本课题的意义及研究内容
• 第二章 电梯控制系统硬件设计方案
• 2.1 电梯控制系统基本组成
• 2.2 电梯主控制器硬件设计总体规划
• 2.3 ARM7 及LPC2378 简介
• 2.4 输入输出接口电路设计
• 2.5 D/A 模块电路设计
• 2.5.1 速度模拟量输出电路设计
• 2.5.2 负载补偿模拟量输出电路设计
• 2.6 速度脉冲输入接口电路设计
• 2.7 通信电路设计
• 2.7.1 CAN 通信电路设计
• 2.7.2 RS485 通信电路设计
• 第三章 电梯控制系统软件设计方案
• 3.1 电梯主控制器软件设计
• 3.1.1 电梯主控制器软件功能需求分析
• 3.1.2 电梯主控制器软件结构设计
• 3.1.3 电梯主控制器软件流程设计
• 3.1.4 电梯主控制器人机交互界面软件设计
• 3.2 速度控制模块软件设计
• 3.2.1 电梯速度控制系统的基本原理
• 3.2.2 电梯理想速度曲线的分析与实现
• 3.3 CAN 通信协议设计
• 3.3.1 CAN 物理层和数据链路层简介
• 3.3.2 CAN 应用层协议简介
• 3.3.3 CANOpen 应用层协议的基本知识
• 3.3.4 CAN 应用层协议设计
• 3.4 模糊控制在转矩补偿中的应用
• 3.4.1 模糊控制的基本原理
• 3.4.2 模糊控制器的基本知识
• 3.4.3 负载转距补偿的模糊控制器设计
• 第四章 电梯速度曲线仿真软件设计
• 4.1 Labwindows/CVI 简介
• 4.2 电梯速度曲线的仿真软件设计实现
• 4.2.1 软件功能定义
• 4.2.2 软件设计与实现
• 第五章 总结与展望
• 附图
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表的论文
• 致谢
• 详细摘要