通力电梯有限公司昆明分公司
摘要：近些年来，随着城市人口的增多，住房紧张成为了城市发展的问题之一。为了缓解住房紧张压力，现代建筑很多都是高层建筑，高层建筑必须要配备电梯，国家规定超过7层的楼房都要配备电梯。随着电梯安全事故的增多，国家把电梯列为特种设备来加强电梯安全管理，目前我国的电梯控制系统故障频率还是比较高，利用模拟仿真软件对电梯进行现场调试是电梯安装调试的重要环节，本文根据自己多年的经验对电梯现场仿真调试系统的设计进行了介绍，本文仅供参考。
关键词：电梯；现场仿真；调试系统；设计
前言
现代的城市高层建筑越来越多，上下楼层越来越离不开电梯，但是电梯的安全事故近些年频繁发生，这已经引起了社会各界人士的关注，为了保障乘坐电梯人员的安全，电梯需要做好现场仿真调试工作，而电梯的现场仿真调试离不开调试系统，所以对电梯现场仿真调试系统的设计进行研究具有十分重要的意义。我国的不是电梯生产企业在电梯现场调试方面还存在不少问题，主要是每台电梯工作环境不同、控制要求也有差异，对电梯现场仿真调试系统的设计要求也不同。本文首先对电梯现场仿真调试系统的设计情况进行简单介绍，然后分别对电梯现场仿真调试系统的工作原理、硬件设计、软件设计进行了较为细致的介绍。
1、电梯现场仿真调试系统设计的基本情况分析
一般来说，电梯现场仿真系统主要是由两部分组成，分别是下位机和上位机，其中下位机是由单片机构建而成，上位机是由VB言语编程来实现的。电梯司机的运行距离利用旋转编码器来测量计算，然后上位机与下位机之间的数据交换是采用RS232串口通信完成的。电梯现场的模拟仿真是在上位机上面实现的，各种启停（开关）信号是在下位机当中实时以模拟信号方式输出，电梯的现场调试要求准确。传统的电梯运行调试使用PLC控制时间来实现的，信号检测使用旋转编码器脉冲，然后用PLC依据脉冲数触发的位置信号来进行计数。但是PLC来展开电梯运行调试，只能做模拟信号实验，没有办法模拟电梯不同工作条件和控制要求，存在缺陷，在电梯实际工况运行工程中还是存在不少问题。而电梯现场仿真调试系统可以依照客户（消费者）提高的现场环境条件、控制要求等参数来最大限度的真实模拟现场环境和控制要求，达到电梯运行调试的最佳效果。
2、电梯现场仿真调试系统的组成及工作原理
如下图1所示为电梯现场仿真调试系统结构图，根据图1可以看出该系统下位机、传感器和上位机等构成。
图1 电梯现场仿真调试系统结构图
要想对电机的运行情况进行监测，需要借助旋转编码器当做传感器进行监测。电机没旋转一圈都会发出固定数量的脉冲信号，单片机内部有计数器进行记录并分频，然后电梯实际运行的距离就可以根据单片机计数器中电机转动的圈数来确定。用AT89S52系列单片机组建下位机，下位机的功能主要是对旋转编码器采集脉冲信号进行接收，计算出电机调试时间内发出的脉冲总数和点检旋转的方向，而且对井道开关动作进行真实模拟，可以对整个调试系统的工况进行实时监测，发现有异常及时可以给上位机发信号，位机与下位机之间的数据交换是采用RS232串口通信完成的。采用VB6.0语言环境对上位机程序进行编写，利用下位机发送过来的电机旋转方向和脉冲数据然后在人机界面上对电梯的相关信息参考进行输入，电梯的相关信息参数主要包括：电梯的层站数、电梯额定运行速度、电机基本参数、楼层的高度、限位开关位置、减速开关类型和位置、旋转编码器参数、各层显示和控制的模式等，把相应的电梯位置关系计算出来，然后实时发送呼梯信号和动作指令给下位机，这样做到对电梯的运行情况进行实时模拟仿真。
3 下位机的硬件设计分析
电梯现场模拟仿真调试系统的下位机的主要作用是对数据进行实时采集，然后实时发送给上位机，对上位机的指令、信息参考实时接收，把开关量输出，如下图2所示为具体的下位机硬件结构原理图。
图2 下位机硬件结构原理图
对下位机的硬件设计需要注意两个要点，分别是电平转换电路和脉冲接收电路。其中脉冲接收电路的原理是利用技术分频中断及光耦隔离保护法，再加上D触发器来接受的。从上图中可以看出旋转编码器B和A两个相同时段脉冲相位相差90度，反转时超前90度的是B相，正转时超前90度的是A相，这一点特性刚刚和D触发器吻合，D触发器的时钟输入用A相脉冲，D触发器的输出是反相时电梯电机也正好是反转，这样就可以根据D触发器的输出相位来判定电机的选择方向，从而确定电梯是上行还是下行。因为我们常用的PC机的通讯串口是RS232的，和单片机无法直接匹配连接，因此，要用上电平转换电路来通讯。而且还有看门狗电路对电梯现场仿真调试系统进行实时监控，避免这些调试程序进入到死循环当中。
4、系统软件方面的设计分析
4.1下位机的软件设计
相信学过单片机的都知道，单片机程序可能实现的主要功能包括：对脉冲计数接收并分频、对井道开关输出模拟的继电器控制和对仿真调试控制系统输出信号的监测，还有一些重要功能是完成和上位机间的通讯。仿真调试控制系统输出信号的监测主要内容有：在松闸输出之后接触器的动作是否正常、在曳引之后电机的旋转方向会不会变成反向等等，如果在电梯的控制器按下某个指令之后，整个系统没有做出对应的反应（动作），这是系统需要报停故障，模拟的运行程序停止，而且还要在上位机上面显示相应的故障点、故障时间等信息。在下位机软件设计中，继电器的输出基本都是上位机发出并道开关输出要求之后才能输出，单片机直接接可以利用I／O口对继电器的输出进行触发，用时更短更精准。
4.2上位机的软件设计
通过上文的介绍我们了解到在电梯现场模拟仿真调试系统中上位机的程序都是由VB语言编写的。本文介绍VB6.0的编程，VB6.0编程软件比较使用方便而且功能很强大。PC机的串口通讯控制使用的MSCOMM类型的控件，让下位单片机之间实现串行口通讯。人机界面的信息交互使用TEXT控件来控制，使用该控件的优点是可以十分方便依照调试目标的参数变化对系统参数进行随时更改，这样可以更快、更真实、更准确的模拟电梯工作环境和工作条件。上位机程序软件设计的核心目的是怎样依据下位机发送过来额脉冲增量参数来对电梯的实际位移进行准确计算。在上文中提到，在电梯运行调试前对电梯的额定运行速度已经设定好了，电梯的速度配置方面通常使用异步曳引机配置和减速机来实现的。对其进行力学分析，电机的转动对应着电梯位移的变化，电梯的运行速度和电机的转速成正比。电机转速也可用旋转编码器采集到的脉冲数来表示，而电梯的速度对应着电梯的位移量，因此得到如下公式：
从公式（1）中可以看出：比例因子是脉冲数的增量对应的电梯时间位移量，可以将其转化为窗口坐标的变化，这样在人机界面上可以通过历史曲线反应出来，更加客观，可以模拟出电梯真实移动的情况。
4.3通讯协议
下位机采用串行通讯方式3，接收中断的方式与上位机通讯，波特率选择2400bit／s。本文因为篇幅限制，就不再一一介绍。
结束语
综上所述，本文对电梯现场仿真调试系统的结构组成、软件设计、软件设计进行了简单的介绍，希望能给大家提供一些参考和帮助。
参考文献：
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[3]高政,赵建勇. 一种节能高效的电梯仿真系统的设计与实现[J]. 数字技术与应用,2015,02:180-183.
论文作者:周海灿
论文发表刊物:《基层建设》2017年第10期
论文发表时间:2017/7/25
标签：电梯论文; 上位论文; 现场论文; 系统论文; 脉冲论文; 电机论文; 单片机论文; 《基层建设》2017年第10期论文;