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电梯控制系统(餐饮)设计方案

2017-10-28

     电梯控制系统(餐饮)设计方案

 

  随着管理理念的改变和技术的更新换代,许多行业对于工作效率越来越重视。餐饮业中货物的搬运、餐具的搬运、食材以及菜样等物品的运送,传统的解决方法是借助于人力完成,效率较低,人力成本较高。对于楼层较高的餐饮业实体来讲,借助于升降电梯是一种普遍的选择。目前市面上存在部分餐饮用电梯产品,但其容量较小,只能运送小体积小重量的物品,比如少量菜样,而且价格偏高,对中小型餐饮实体,是一笔较大的经济开销,部分餐饮实体的经营效率和服务质量因此而受限。

  基于上述情况,设计一套低成本并且能够满足使用需求的电梯控制系统,在保证完成常规运送任务的前提下,降低经济成本,以服务于中小型餐饮实体。

1 系统结构

  由于餐饮业使用的特殊性,整个电梯系统采用集中控制,即控制箱和所有的呼叫按钮都设在一层,专门配一名操作员,对整个电梯系统进行操作,即集中控制。


  整个集控式电梯控制系统主要由机械牵引系统、电磁门锁系统、微控制器系统、传感器检测系统和通信网络系统组成,如图1所示。

  机械牵引系统主要由牵引电机、滚筒、钢丝绳、轿厢、上下限位开关组成。该系统的牵引电机为380V交流电动机,外加滚筒以及断火限位器,具备限位保护功能。轿厢由钢丝绳连接到牵引电机的滚筒上,通过控制牵引电机的正反转实现轿厢的上下运动,轿厢的四周装有导向轮和导轨,保证轿厢上下运动的平稳性。机械限位开关能够在轿厢上行和下行运动时起到限位作用。

  电磁门锁系统主要选用280kg磁力锁,驱动电源为12VDC,且可反馈锁紧情况。

  微控制器系统主要由楼层控制器、信息显示屏、呼叫按钮等组成。每一层都设有一个楼层控制器负责检测传感器和驱动信息显示屏,其中一层的控制器还负责门锁控制和呼叫按钮的响应。微控制器选用STC12C5A60S2,其程序存储容量64K,且内置看门狗、模数转换等功能,满足控制要求。每层的信息显示屏采用P3.75室内双色单元板,其数据接口为通用HUB08接口,用于显示轿厢的运动状态和提示信息。呼叫按钮安装在1层控制箱上,用于选择轿厢运送的目的地。

  楼层传感器主要选用用高可靠的5VDC金属探测接近开关,其输出TTL信号到控制器I/O端口,安装于井道内对应层高的墙壁上,用于检测位于轿厢上的平层感应金属片。


2 网络通信系统

  餐饮电梯的多层集控,其实现方式是在每层设计一个控制器,其中1层控制器是主机,用于下达命令,2、3、4、5层控制器为从机,主要检测各层传感器状态并上报给主机以及接收主机下发的命令[1]。考虑到通信距离、通信可靠性以及1主多从的控制方式,选择TCP/IP通信中的客户机/服务器模式,即将1层控制器作为服务器,其余4层作为客户端[2]。服务器向各客户机广播当前楼层信息以及复位信息,客户机检测平层传感器的状态发送给服务器,并且接收来自服务器的广播信息,以控制显示器信息变化[3]。

  该控制系统中还设有电话呼叫系统,每层安装一个话机,其上有呼叫按钮,所有话机并联在一起。按下任意1层呼叫按钮,所有楼层的电话机都迅速响,任意楼层摘机后都能够多方对讲,1层操作员负责与每一位呼叫者联系,调度电梯的运行,该电话呼叫系统与控制系统是互相独立,不存在关联。


3 控制系统设计

3.1 集控式控制实现

  餐饮业中的货物运送电梯的使用中,从1层向上层运输和从各层向1层运输的次数居多,因此采用集中控制,1层为主控制器,称为主机,其余各层的控制器受1层主机的调度,称为分机,使用者通过呼叫系统与1层操作员取得联系,在1层的操作面板上操控。

  其中主机和分机的任务有所区别,主机调度所有分机的运行,分机检测所在楼层的传感器信号并发送给主机,以及接收并执行主机下达的命令,功能结构图如图3。

3.2 控制系统硬件设计

  控制系统主芯片选用STC公司的可以用串口下载程序的40脚封装的STC12C5A60S2。它采用优化之后的增强型51内核,支持多种片上资源,包括60K ROM,1280字节RAM,两个全双工串行口,8路10位AD转换器等资源[4]。


3.2.1 曳引电机升降控制电路

  提升电机采用滚筒电动机外加断火限位器,可以保证电机上行限位后允许下行动作,下行限位后允许上行动作。其上下运行的核心是三相异步电动机的正反转动作,采用2个220V交流驱动接触器控制该电机的正反转操作。这两个交流接触器是微控制器驱动直流继电器控制的[5]。控制电路图如图5。


3.2.2 机械限位控制电路

  机械限位开关主要有三处,一处位于断火限位器上,另外两处分别位于轿厢顶部和轿厢底部的上限位和下限位[6],这两个机械限位开关固定于对应墙面上,其常闭触点串联在交流接触器的线圈电路上,当轿厢顶面或者底面的金属结构件碰撞这两个传感器之后,会强行切断交流接触器的控制电路,从而切断提升电机的控制电源,同时产生开关信号给控制器,触发其断开驱动信号。

3.2.3 传感器信息输入电路

  本集控式餐饮控制系统中,每层均设有平层检测传感器,选用金属接近开关,在每层墙面上的对应位置上安装平层检测传感器[7],并且将其连接到该层的控制器上,当轿厢运动靠近该传感器的时候,控制器采集到信号,并将其通过网络发送到主机,主机根据之前请求状况以及现在的楼层信息进行判断,向各个从机发送广播信息,各从机根据接收到的广播信息更新各自显示屏上的信息。

3.2.4 信息显示电路设计

  每个楼层都安装有一块信息显示屏,用于显示系统开机画面、自检信号以及轿厢实时运动状态。该显示屏运用标准件P3.75室内双色单元板,控制器内部写有对应的驱动扫描程序。显示画面如图8。

  系统中,采用74LS245双向总线收发器将来自微控制器的I/O口的显示控制信号放大。这些I/O口按照HUB08的时序给单元板发送显示数据。

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