基于PLC液压施工升降机控制系统设计

摘要

施工升降机为建筑施工中必不可少的一种运输工具，当前电机-机械传动式升降机为主要生产的一种升降机。但是其采用接触器来进行控制，自动化水平较低，且在施工过程中具有很多缺点，如速度比较单一、启动制动时冲击力较大、工作人员感觉不适等，无法符合中高层甚至超高层施工项目的需求。所以对升降机控制系统的研究具有非常重要的意义，不仅可以提升工作效率，而且可以带来巨大的经济效益。

然而液压升降机具有较快的运行速度，能够实现无级调速，同时起动、制动冲击力较小，所以本文基于液压施工升降机，设计了升降机控制系统。在对液压施工升降机的工作原理深入研究的基础下，对30层的液压升降机控制系统进行设计。该控制系统分为PLC控制系统及监控系统。通过串口通讯的方式实现PLC控制系统与监控系统之间进行通信，实现升降机的控制。

PLC控制系统的主CPU选取三菱FX2N-48MR-001PLC，模拟量输出模块选取FX2N-2DA。PLC控制系统实现了接收所有输入/输出信号以及触摸屏串口通讯信号，通过其内部的程序进行处理，完成液压升降机的逻辑信号和速度的控制。按照升降机控制系统的需要，对控制系统的主电路、电液比例控制电路，安全运行等电路进行设计。

监控系统选用昆仑通态触摸屏TPC1061Ti，通过MCGS软件设计选层参数输入以及监控运行状态界面。本文所设计的升降机控制系统不仅提高了施工升降机的自动控制水平，而且提高了升降机的安全性和可操作性。

关键词：液压升降机，PLC，触摸屏

目录

1绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2液压升降机国内外发展现状

1.3本文主要研究内容

2液压升降机简介

2.1液压升降机的工作原理

2.2液压升降机组成

3液压升降机控制系统硬件设计

3.1系统总体设计

3.2控制系统硬件选型

3.2.1比例变量泵的选型

3.2.2 PLC及模块选型

3.2.3触摸屏选型

3.3控制电路设计

3.3.1 PLC的I/O存储地址分配

3.3.2 输入输出回路设计

3.3.3 电液比例控制电路设计

3.3.4主电路设计

3.3.5抱闸、门锁、安全运行电路设计

4液压升降机控制系统软件设计

4.1PLC概述

4.2PLC软件设计

4.2.1楼层信号产生与清除设计

4.2.2选层信号的登记、清除及显示设计

4.2.3停层信号的产生与清除设计

4.2.4停车制动设计

4.2.5启动加速与稳定运行设计

4.2.6速度曲线设计

4.3触摸屏软件设计

5液压升降机控制系统抗干扰设计

5.1抑制电源系统引入的干扰

5.2抑制输出端引入的干扰

5.3安装与布线

5.4选择正确的接地点，完善接地系统

6总结

参考文献

1绪论

1.1课题研究背景及意义

施工升降机为一种通过平台或吊笼把人或物进行垂直运输的施工设备，其为工业、建筑、桥梁施工过程中很重要的运输设备。升降机具有运行稳定、安全可靠、方便安装、搬运方便等特点，可以减少了施工人员的劳动强度，大大加快了施工的进度，在施工过程中占据重要的作用。

二十世纪八十年代我国生产了第一台施工升降机，历经四十年的不断发展，无论结构形式还是功能、用途等方面其都产生了巨大的变化。由于城市高层建筑难以使用井字架及龙头架等设备，因此施工升降机在这些高层建筑施工中得到广泛的使用。

近几年来，随着经济的快速发展，建筑行业也进入了一个繁荣的阶段，施工单位更加注重施工的安全及效率。施工升降机作为一种施工中不可缺少的垂直运输设备，其是否可以安全高效的运行及自动化控制的实现，对于加速施工进度，减少施工成本以及降低施工人员的劳动强度具有深远的现实意义。

1.2液压升降机国内外发展现状

当前国外的高速升降机主要分为两种，液压传动无极调速升降机，其标定速度为零至九十米/分，采用手动停层控制；调频调速升降机，标定速度为零至三十/四十至八十米/分，采用自动选层平层的控制方式。

当前我国使用的电机-机械传动式施工升降机，其采用接触器进行控制，存在启动与制动过程冲击较大、运行速度比较单一等不足。由于施工高度高于二百米时其运行速度仅为三十四至三十八米/分，这延迟了施工的进度，降低了施工单位的效益，因此无法符合高层及超高层施工项目的要求。

液压升降机具有运行速度快、启动及制动过程比较平稳、对电网的冲击较小、可以实现无级调速及空载启动等优点。因此液压升降机不存在重载时难以启动的困难，为高层建筑比较理想的运输设备。随着社会的不断发展，建筑的高度不断增加，当前施工升降机的自动化控制程度比较低，在施工过程中存在很多缺点。通常无超载的限制，仅可以通过对人数及物料的重量进行估计，不具有楼层的呼叫显示及自动平层等功能，所以当前的升降机在运行过程中，其运输能力不能充分的得到利用；随着按钮、接触器及继电器的不断老化，使得动作及响应的时间发生变化，引起电机响应的滞后，使得升降机无法停到目标的位置，造成误差；存在速度比较单一、起动制动冲击较大等问题。所以，通过继电器接触器进行控制的起动机无法负荷现场施工的需求。对施工升降机自动控制系统进行设计具有重要的意义，不仅可以提升工作的效率，而且可以产生更大的经济效益。

1.3本文主要研究内容

本文在研究国内外施工升降机的基础上，以三十层的液压升降机为控制对象，设计了基于PLC的升降机自动控制系统，完成的主要内容如下：

1、根据施工升降机的控制要求，考虑到短路保护、过载保护以及限位保护等保护问题，对主控制回路、电液比例控制回路、安全运行回路等电气控制线路进行设计，减少了运行过程中可能存在的问题。

2、控制系统的PLC程序设计选用三菱的编程软件GX-developer,对升降机的逻辑信号以及速度进行控制。

3、控制系统的人机界面选用昆仑通态触摸屏,通过通讯完成触摸屏与PLC的通信，通过MCGS编程软件，设计了比较形象直观的人机交互界面，实现对控制系统的监控。

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