液压施工升降机电气控制系统设计毕业设计

液压施工升降机电气控制系统设计

摘要

施工升降机是建筑施工中不可缺少的运输机械，本论文主要讲述的是液压式施工升降机的电气控制系统设计。本次设计主要结合了PLC与触摸屏的技术，使其自动化控制水平较低，速度单一、启制动冲击大、乘员感觉不适等缺点得到进一步改善。

本论文在内容安排上首先介绍了题目的概述与它的软硬件设计；电气控制系统方案的确定、组成、设计思想与理论依据等；随后对系统进行了详细设计，包括:控制电路的硬件设计、安装；软件设计并编制梯形图；系统通信及调试等。

主控系统采用FX2N-48MR为控制核心,结合模拟量输出模块FX2N-2DA,并设计了施工升降的理想速度曲线，实现了对液压施工升降机的控制系统的逻辑信号及速度控制。

显示监控系统选用的是三菱F940GOT触摸屏,采用GT Designer2触摸屏编程软件,设计友好的选层参数的输入和运行状态监控界面，实现了施工升降机运行过程的良好人性化。

最后，论文对全文进行总结，并提出了进一步研究的展望。

关键词：PLC，控制系统，自动化

液压施工升降机电气控制系统设计

唐婉丽164A07104

0 引言

施工升降机是建筑施工中不可缺少的机械，因在高层和超高层等建筑中使用井字架、龙门架来完成作业十分困难，所以液压施工升降机是建筑施工在中高层建筑中不可缺少的垂直运输工具，主要担负着运送施工人员、工具、设备及物料的任务。由于其独特的箱体结构使其乘坐起来既舒适又安全，施工升降机在工地上通常是配合塔吊使用，一般载重量在1-3吨，运行速度为1-60M/min。施工升降机的种类很多，按起运行方式有无对重和有对重两种，按其控制方式分为手动控制式和自动控制式。按需要还可以添加变频装置和PLC控制模块，另外还可以添加楼层呼叫装置和平层装置。施工升降机的构造原理、特点：升降机为适应桥梁、烟囱等倾斜建筑施工的需要，它根据建筑物外形，将导轨架倾斜安装，而吊笼保持水平，沿倾斜导轨架上下运行。

本论文根据液压施工升降机的工艺流程和控制要求，设计一台简单的多层液压施工升降机的电气控制系统。是一种升降稳定性好，适用范围广的货物举升设备主要用于生产流水线高度差之间货物运送；物料上线、下线；大型设备装配时部件举升；可配置附属装置，进行任意组合，利用PLC对其工作过程进行全程控制。并根据施工升降机

的控制要求，对施工升降机的硬件进行了设计。用PLC编程软件GX Developer设计了PLC控制程序。

本液压施工升降机控制系统的核心组件是三菱PLC FX2N-48MR，具有手动/自动控制、工作状态显示等功能，几乎所有的操作均可在触摸屏上进行。

1 液压施工升降机电气控制系统设计的概述

系统主要由三相交流异步电动机、电液比例变量泵、变量马达、换向阀等部件组成，控制器采用三菱的PLC。液压施工升降机的上、下行工作原理基本相似。

以上行工作为例，在工作开始时，可编程控制器PLC接受到来自于触摸屏按钮的选层及上行控制指令，PLC输出上行控制信号使上行电磁阀YV1带电，电机启动接触器KM1通电，启动变量泵工作，油液进入马达，带动曳引轮旋转，从而施工升降机吊笼启动。

同时，PLC按照理想加速曲线输出相应的加速曲线信号经D/A模块后至比例放大器，比例放大器为比例电磁铁提供特定的控制电流，从而控制变量泵的输出流量，进而控制吊笼的启动运行速度，当速度达到最大值时，吊笼以速度最大值稳定运行。在施工升降机运行过程中，PLC接收井道装置各处信号，数据处理后将楼层的当前位置、运行监控状态等信息及时显示，以便了解施工升降机的运行状态。当PLC接收到减速信号时，PLC按照理想减速曲线模拟输出速度，比例电磁铁的输入电流也随着理想减速曲线减少，液压系统流量减少，从而使吊笼运行速度不断下降。当施工升降机到站时，PLC输出控制信号使上行电磁阀YV1不带电，电动机启动接触器KM1失电，液压系统关闭，施工升降机停止运行。

2 液压施工升降机（电气控制系统）的硬件设计

2.1 液压施工升降机控制系统的组成

图2.1施工升降机的控制方案

如图2.1所示，本控制系统的硬件主要由可编程控制器核心控制模块、模拟量输出模块、井道及安全装置等。

控制系统主要包括信号控制和速度控制两大部分。控制系统的核心是

PLC，集中解决输入信号的数据处理和输出逻辑控制的问题。系统参数设

定、显示功能则由触摸屏完成。系统设有安全运行电路，只有满足安全运

行条件，施工升降机才能运行，否则发生故障报警信号，并让PLC所

有输

出点恢复安全输出状态。当满足安全运行条件时，输入呼层信号时，系统进行判断识别，送出呼层显示至触摸屏显示，系统通过选层后调用加速曲线，通过模拟输出模块输出速度信号不断传输给比例电磁铁，控制比例泵的输出流量进而控制吊笼的运行速度，使吊笼按预定曲线运行。当吊笼到达目的层时，系统发出吊笼停车的信号、消层信号，系统调用减速曲线，进而使液压电动机制动、比例泵停转。

综上所述，本系统采用PLC为核心控制器，触摸屏作为监控显示模块，两者通过串口进行通信来控制系统的执行部件，实现施工升降机的控制。

2.2 PLC选型及模块介绍

2.2.1 PLC的选型

目前，可编过程控制器的生产厂家众多，产品型号、规格不可胜数，但主要分为欧、日、美三大块。在中国市场上，欧洲的代表是西门子公司，日本的代表是三菱和欧姆龙公司，美国的代表是AB与GE 公司。各大公司在中国均推出自己的从微型到大型的系列化产品。

PLC的选择主要应从PLC的机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。

PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下，力争最佳的性能价格比。

三菱公司是日本生产PLC的主要厂家之一，在工业中应用的较广泛，因此这里选择了FX2N系列的FX2N-48MR作为系统的主控单元，几