电梯仿真控制系统.doc

目 录第一章 绪论 -------------------------------------------------------11.1 电梯行业背景及工作原理 ------------------------------11.2 VHDL硬件描述语言出现及发展状况----------------------41.3 MAX+PLUSⅡ软件及配套硬件介绍-------------------------61.4 电梯控制系统简述----------------------------------------10第二章 电梯仿真控制系统设计综述----------------------------11 2.1 设计目的及要求-------------------------------------------11 2.2 方案论证及端口分配--------------------------------------12 2.2.1方案论证---------------------------------------------------12 2.2.2端口分配---------------------------------------------------12 2.3 论证各个信号量之间的关系-------------------------------14 2.4 控制系统模块划分及总流程图----------------------------17第三章 软件及硬件实现------------------------------------------18 3.1电梯仿真控制系统软件设计--------------------------------18 3.2 电梯仿真控制系统硬件设计-------------------------------27第四章 总结--------------------------------------------------------32致谢----------------------------------------------------------------34 参考文献-----------------------------------------------------------35附录-----------------------------------------------------------------36第一章 绪论本章简单介绍该设计的背景知识，主要包括以下几个方面：★ 电梯行业背景及工作原理。

★ VHDL硬件描述语言出现及发展状况 ★ MAX+PLUS Ⅱ软件极其配套硬件介绍★ 电梯控制系统简述1.1电梯行业背景极其工作原理 近年来我国的经济飞速发展，人民生活水平、工作居住条件得到重大改善，高层建筑如雨后春笋般拔地而起电梯作为高层建筑物内垂直运输工具，与人们工作生活日益紧密相关目前我国电梯拥有量达20万左右，并且以每年15%左右的速度增加，因而电梯的技术及市场发展前景广阔 这里所要介绍的是与本设计有关的垂直升降式电梯一部电梯主要由轿厢、对重、曳引机、控制柜、导轨等主要部件组成 电梯的机房通常设在建筑物顶楼，机房内设有电梯的控制柜曳引机及防止电梯超速运行的保护装置—限速器电梯轿厢和对重通过钢丝绳悬挂在曳引轮的两侧，靠曳引轮与钢丝绳之间的摩擦力带动轿厢运动钢丝绳通常经过一套动、静滑轮组来吊住轿厢（对重亦然），这样可以起到进一步减速的作用，同时又可减轻钢丝绳的张力，从而可以选用较细的钢丝绳，而较细的钢丝绳有较好的柔韧性在行程较大的电梯中，轿厢底部与对重底部还连有一个补偿链，用以补偿当轿厢在接近底部或顶部时，轿厢、对重两侧由于曳引钢丝绳长度不同造成的重量差 轿厢内门的一侧装有一个操纵盘，盘上设有选层按纽及相应的 图1-1现代电梯的基本结构图1.电源开关 2.曳引机 3.限速器 4.导向轮 5.限速器钢丝绳 6.曳引钢丝绳 7.轿厢 8.随行电缆 9.对重 10.对重导靴 11.对重缓冲器 12.限速器张紧装置 13.轿厢缓冲器 14.轿厢导轨 15.轿厢门 16.极限开关钢丝绳 17.控制柜指示灯，还有开、关门按扭，有无司机开关及各种显示电梯 运行状态的指示灯，显示轿厢所在楼层的数码管通常装在操纵盘的上方，有时设在门的上方，轿厢底部或上部吊挂处装有称重装置（低文件电梯无此项功能），称重装置将轿厢的负载情况通报给控制系统，以便确定最佳控制规律，轿厢门的上方装有开门机。

在门上或门框装有机械的或电子的门探测器，当门探测器发现门区有障碍时便发出信号给控制部分停止关门、重新开门，待障碍消除后，方可关门从而防止关门时夹人夹物在机房曳引 机的下方便是贯穿于建筑物通体高度的方型竖直信道，俗称井道井道侧壁上安装有竖直的导轨，作为引导轿厢、对重运动的导向装置，在发生轿厢超速或坠落时，限速器会自动将安全钳的楔形钳块插入导轨和导靴之间，将轿厢停在导轨上，防止恶性事故的发生井道的底部平面低于建筑物最底层的地面俗称底坑，在底坑对应着轿厢和对重重心的投影点处分别安装有缓冲器，以便在轿厢蹲底或冲顶时减缓冲击作用底坑中还设有减速、平层开关的遮磁板，以便发送减速、停车信号用有的电梯在井道中还设有各层的楼层编码开关的磁块（或磁铁），用做楼层指示信号在井道对应各楼层侯梯厅一侧开有厅门，厅门平时是关闭的，只有当轿厢停靠在该层时，厅门被轿门的连动机构带动一起打开或关闭在各层厅门的一侧面对候梯按扭和楼层显示装置，呼梯按扭通常有上行呼梯下行呼梯按扭各一个按扭内装有呼梯响应指示灯，该灯亮表示呼梯信号被控制系统登记楼层显示装置有时也设在门的上方现在电梯的各种性能不断提高，把乘客运到目的不是唯一目的，更想让乘客体验到上上下下的享受，在电梯上下起速，减速时运动曲线要求圆滑，不同规格不同用途的电梯有不同的速度曲线.1.2 VHDL硬件描述语言出现及发展状况 硬件描述语言（HDL，Hardware Description Language）,至今约有40年的历史，现在已成功地应用于ASIC自动设计的模拟验证和综合优化等方面。

其最大特点使借鉴高级程序设计语言的功能特性对电路的行为与结构进行高度抽象化、规范化的形式描述，并对设计不同层次、不同领域的模拟验证与综合优化等处理，使设计过程达到高度自动化至80年代末，硬件描述语言的发展趋势进入多领域、多层次并且迫切要求标准化和集成化最终只有VHDL和Verilog适应了这种发展趋势，先后成为IEEE制定的硬件描述语言的工业标准 VHDL语言的全称是“超高速集成电路硬件描述语言”（VHSIC Hardware Description Language）VHDL的结构和方法受到ADA语言的影响，并吸收了其它硬件描述语言的某些优点1986年3月，IEEE开始致力于VHDL的标准化工作，为此，成立了审查和完善VHDL的标准化小组美国空军全力支持这项工作，并与Intermetrics 签定发展VHDL（IEEE-1076）的支撑软件合同1987年12月IEEE推出IEEE STD1076-1987VHDL语言成为IEEE标准后，很快在世界各地得到广泛应用，逐渐成为数字系统ASIC设计中的主要硬件描述语言1995年中国国家技术监督局组织编撰并出版“CAD通用技术规范”推荐VHDL 语言作为我国电子设计自动化硬件描述语言的国家标准。

VHDL是一种独立于实现技术的语言，它不受某一特定工艺的束缚，允许设计者在其使用范围内选择工艺和方法为了适应未来的数字硬件技术，VHDL还提供了将新技术引入现有设计的潜力VHDL语言的最大特点是描述能力极强，覆盖了逻辑设计者的诸多领域和层次，并支持众多的硬件模型具体而言，VHDL较其它的硬件描述语言有如下优越之处：1.支持从系统级到门级电路的描述，同时也支持多层次的混合描述；描述形式可以是结构描述，也可以是行为描述，或者二者兼而有之2.支持自底向上（bottom-up）的设计也支持自顶向下（top-down）的设计；既支持模块化设计也支持多层次化设计；支持大规模设计的分解和者机重用3.既支持同步电路，也支持异步电路；既支持同步方式也支持异步方式.4.支持传输延迟，也支持惯性延迟，可以更准确地建立复杂的电路硬件模型5.数据类型丰富，既支持预定义的数据类型：VHDL是强类型语言，设计电路安全性好6.支持过程与函数的概念，有助于设计者组织描述,对行为功能进一步分类7.供了将独立的工艺集中于一个设计包的方法，便于作为标准的设计文档保存，也便于设计资源的重用8.VHDL语言的类属提供了向设计实体传送环境信息的能力。

9.VHDL语言的断言语句可用来描述设计者本身的约束信息，支持设计直接在描述中书写错误条件和特殊约束，不仅便于模拟调试，而且为综合化提供了重要信息正是因为VHDL语言描述能力强，覆盖面广，抽象能力强，所以用VHDL语言作为硬件模型建模很合适设计者的原始述是非常简练的硬件描述，经过EDA工具综合处理，最终生成附诸生产的电路描述或版图参数描述的工艺文件整个过程通过EDA工具自动完成，大大减轻了设计人员的工作强度，提高设计质量，减少了出错机会VHDL可读性好VHDL既能被人容易读懂又能被计算机识别，作为技术人员编写的源文件，既是计算机程序、技术文文件和技术人员硬件信息交流文件，又是签约双方的合同文件VHDL语言设计实体（Design Entity）、设计库（Library）,为设计人员重复利用别人的设计提供了技术手段重复利用他人的IP模块软核（Soft Core）是VHDL的特色，许多设计都不必个个从头再来，只要在更高层次上把IP模块利用起来，就能达到事半功倍的效果另外VHDL语言可以在多种EDA工具设计环境中运行，硬件平台是工作站或高档微机EDA环境：Candence,menter,ALTERA等公司的工具均支持VHDL语言环境）1.3 MAX+PLUS Ⅱ软件及其配套硬件介绍ALTERA公司的MAX+PLUSⅡ开发系统是一个完全集成化易学易懂的可编程逻辑设计环境，它可以在多种平台上运行其全称是Multiple Array Matrix And Programmable Logic User System.它具有原理图输入。

文本输入波形输入等多种输入方式，利用它所配备的编译、编辑、仿真、综合、芯片编程等功能，可以完成数字电路设计、检查、模拟到下载的全过程，是EDA设计中不可缺少的一种有用工具MAX+PLUS Ⅱ所提供的灵活性和高效性是无可比拟的其丰富的图形接口辅之以完整的、可实时访问的文档，则可使设计人员能够轻松地掌握和使用MAX+PLLUS Ⅱ软件MAX+PLUS Ⅱ开发系统的主要特点有（1） 开放的接口MAX+PLUS Ⅱ软件可与其它工业标准的设计输入、综合与校验工具相连接设计人员可以使用Altera或标准的EDA设计工具来建立逻辑设计，使用MAX+PLUS Ⅱ编译器（Compiler）对Altera 器件进行编译，并使用Altera或其它EDA校验工具进行器件或板级仿真.(2)与结构无关MAX+PLUS Ⅱ系统的核心Compiler 支持Al。