舊式載客電梯選層控制系統改造方案的探索與設計

摘要：針對目前存在著一些平時使用并不頻繁，而且尚未到達報廢期限的舊式載客電梯，其機械裝置完好，磨損情況并不嚴重，仍有繼續使用價值，但由于客梯控制系統是采用早期的繼電式控制或簡單電子電路控制方式，其控制可靠性較差。提出了一種利用Z8671單片機來改造舊式客梯的新方案。經對客梯進行改造并長時間運行。達到預期效果。

關鍵詞：呼梯信號；順向截梯；矩陣編碼；中斷返回

中圖分類號：TP23 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2163(2011)04-0074-03

0 引言

隨著人們生活的不斷提高，高層住宅日益增多，客梯作為人們生活中必不可少的基本工具，要求客梯必須具有運行安全、操作方便、人性化、制造成本低和較易維護等特點。目前，新型客梯都從以前的電子電路控制模式轉向采用單片機或PLC控制的新模式，利用Z8系列單片機為核心對舊式客梯選層控制系統進行改造，能大大提高其運行穩定性，達到安全可靠的目的。

整個電梯控制系統必須包括選層、起動、變速、平層及停車等幾個主要部分，而選層是這些控制過程中較為復雜環節，現以六層電梯為例介紹該環節的控制電路設計思想。

1 對自動客梯的基本要求

(1)各層的候梯人員，可通過按鈕來發出呼梯信號，而處于底層和頂層的人員，其呼梯信號只有一個，底層只有一個上行呼梯信號，頂層只有下行呼梯信號，而其他各層均有上行及下行兩個呼梯信號。

(2)轎廂內人員，根據欲到達的樓層選擇廂內操作面板的相應按鈕開關，發出廂內信號。

(3)電梯運行前，轎廂門及各層大門必須關閉，此關門指令可由系統發出的定時關門信號或由轎廂內的關門按鈕來發出。

(4)任何兩層樓之間均設有加、減速控制位置輸入信號，當快到目標層時(即下一層為目標層時)，即執行減速控制，否則執行越層程序，即不減速且越過該層。

(5)客梯運行時，對各層候梯人員發生的呼梯信號采用順向截梯，反向記憶的處理方式。

(6)當客梯到達最高層或最低層時應能自動換向，若運行中各種呼梯信號并存時，則采用原向優先的原則處理。

(7)客梯在運行時必須及時輸出運行方向及所處樓層的標志。

(8)當系統接到急?；蚱渌收闲畔r，必須立即停車查詢故障，并轉入運行固定處理程序。

2 系統的設計

綜合考慮自動客梯的這些基本要求，控制系統必須對各層呼梯信號，廂內信號，以及加、減速信號，關門和起動、停車等信號進行邏輯控制，這些信號必須保證在允許的時間范圍內讀入、記憶，且絕不能丟失信息。由于信息量較大，中斷處理較難，所以系統采用查詢輸入方式。查詢周期要小于信息的保持時間，才能確保信息不丟失。系統對急?；蚱渌收闲畔⑹遣捎弥袛嗟奶幚矸绞?，以確保其實時性，而定時關門起動則是采用定時器電路來產生的。

系統的軟件設計必須符合客梯的運行原則，如原方向優先，順向截梯，反向記憶等要求。

2.1硬件設計

系統以單片機Z8671為CPU，擴展一片容量為4K的2732EPROM來存放程序。在Z8系列單片機的基礎上擴充并行接口，擴充的數量視樓層而定。若擴充芯片較少時，可采用線選方式，若數量較多時，則通過地址譯碼器來實現。硬件系統的框圖如圖1所示。

對于各種輸入信號如各層呼梯信號，廂內選層信號，加、減速信號，廳門、轎門關閉等信號，既可采用單線輸入，也可采用矩陣編碼等多種形式輸入。對于信號量較大的，宜采用矩陣編碼形式輸入，可以節省端口線。

對于外部的輸出信號，系統采用一片八D鎖存器來實現，圖1中的74LS273用于各種運行信號的輸出。對于急停及故障信號的處理，可通過邏輯組合由中斷TRQO輸入。系統的輸入、輸出信息代碼如表1所示。

2.2軟件系統設計

軟件系統包括主程序、中斷程序及特殊處理程序等組成，系統的軟件框架流程如圖2所示。

其中，主程序主要是用于查詢輸入信息，同時輸出相應的控制信號。本系統采用的是掃描矩陣輸入方式，從輸入信息取得相應的編碼。通過查表的方式，在RAM區中的相應位置設置標志，再利用主程序進行邏輯判斷，檢測各標志單元的狀態，進行相應的輸出。

主程序設計的最大優點是能夠連續不斷地調用矩陣掃描查詢子程序，從而保證不丟失信息，程序的不同區段對應于客梯轎廂的不同位置與狀態。開始先判斷客梯轎廂所在樓層位置，再查詢輸入呼梯信號，最后檢查關門信息的情況。起動后，轎廂加速運行，此時主程序仍處于不斷查詢輸入信息的狀態，確保不能丟失信息。一旦判斷環節判定其到達減速區時，則通過邏輯分析決定本樓層是否減速停車或作越層處理。主程序采用的邏輯分析的依據是原向優先和順向截梯的處理原則，從而保證了系統要求的實現。在初始化中，對定時器、中斷進行設置，定時系統用于控制自動開關轎廂門，而中斷系統用于急?；蚬收媳Ｗo處理。

當有中斷輸入信號時，如有急停信息輸入，主程序運行進入中斷服務狀態，在中斷服務中進行相應的急?；蚬收媳Ｗo等處理，如立即停車。然后，關閉中斷，人工丟失斷點，并人工設置特殊處理程序入口地址堆棧，再執行中斷返回指令，進入特殊處理子程序。

在特殊處理子程序中，程序控制用查詢方式了解外部中斷輸入信息是否解除。若未解除則處于等待狀態，若已解除，則可進人恢復運行狀態，但此時必須根據轎廂所在樓層位置，在特殊處理程序中安排相應的特殊運行方式。同時，一般也不接受外呼、內選的要求，并強制緩速運行至底層。然后返回主程序入口處，重新開始正常運行。

3 結束語

本文設計的整套載客電梯的硬件及軟件系統已在一套六層的客梯中進行改裝，并已調試運行成功。目前經過各種突發意外故障試驗及長達半年的可靠性運行試驗，實踐證明客梯控制系統工作良好，客梯運行平穩，達到設計的預期效果。

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