基于PLC液壓施工升降機控制系統(tǒng)設(shè)計

1、基于PLC液壓施工升降機控制系統(tǒng)設(shè)計摘要施工升降機為建筑施工中必不可少的一種運輸工具，當前電機-機械傳動式升降機為主要生產(chǎn)的一種升降機。但是其采用接觸器來進行控制，自動化水平較低，且在施工過程中具有很多缺點，如速度比較單一、啟動制動時沖擊力較大、工作人員感覺不適等，無法符合中高層甚至超高層施工項目的需求。所以對升降機控制系統(tǒng)的研究具有非常重要的意義，不僅可以提升工作效率，而且可以帶來巨大的經(jīng)濟效益。然而液壓升降機具有較快的運行速度，能夠?qū)崿F(xiàn)無級調(diào)速，同時起動、制動沖擊力較小，所以本文基于液壓施工升降機，設(shè)計了升降機控制系統(tǒng)。在對液壓施工升降機的工作原理深入研究的基礎(chǔ)下，對30層的液壓升降機控制

2、系統(tǒng)進行設(shè)計。該控制系統(tǒng)分為PLC控制系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)。通過串口通訊的方式實現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)之間進行通信，實現(xiàn)升降機的控制。PLC控制系統(tǒng)的主CPU選取三菱FX2N-48MR-001PLC，模擬量輸出模塊選取FX2N-2DA。PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)了接收所有輸入/輸出信號以及觸摸屏串口通訊信號，通過其內(nèi)部的程序進行處理，完成液壓升降機的邏輯信號和速度的控制。按照升降機控制系統(tǒng)的需要，對控制系統(tǒng)的主電路、電液比例控制電路，安全運行等電路進行設(shè)計。監(jiān)控系統(tǒng)選用昆侖通態(tài)觸摸屏TPC1061Ti，通過MCGS軟件設(shè)計選層參數(shù)輸入以及監(jiān)控運行狀態(tài)界面。本文所設(shè)計的升降機控制系統(tǒng)不僅提高了施工升降機的

3、自動控制水平，而且提高了升降機的安全性和可操作性。關(guān)鍵詞：液壓升降機，PLC，觸摸屏目錄1緒論11.1課題研究背景及意義11.2液壓升降機國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11.3本文主要研究內(nèi)容22液壓升降機簡介32.1液壓升降機的工作原理32.2液壓升降機組成43液壓升降機控制系統(tǒng)硬件設(shè)計53.1系統(tǒng)總體設(shè)計53.2控制系統(tǒng)硬件選型63.2.1比例變量泵的選型63.2.2 PLC及模塊選型63.2.3觸摸屏選型63.3控制電路設(shè)計73.3.1 PLC的I/O存儲地址分配73.3.2 輸入輸出回路設(shè)計83.3.3 電液比例控制電路設(shè)計83.3.4主電路設(shè)計103.3.5抱閘、門鎖、安全運行電路設(shè)計114液壓升降

4、機控制系統(tǒng)軟件設(shè)計134.1PLC概述134.2PLC軟件設(shè)計134.2.1樓層信號產(chǎn)生與清除設(shè)計144.2.2選層信號的登記、清除及顯示設(shè)計154.2.3停層信號的產(chǎn)生與清除設(shè)計164.2.4停車制動設(shè)計164.2.5啟動加速與穩(wěn)定運行設(shè)計174.2.6速度曲線設(shè)計184.3觸摸屏軟件設(shè)計215液壓升降機控制系統(tǒng)抗干擾設(shè)計245.1抑制電源系統(tǒng)引入的干擾245.2抑制輸出端引入的干擾245.3安裝與布線245.4選擇正確的接地點，完善接地系統(tǒng)246總結(jié)26參考文獻271緒論1.1課題研究背景及意義施工升降機為一種通過平臺或吊籠把人或物進行垂直運輸?shù)氖┕ぴO(shè)備，其為工業(yè)、建筑、橋梁施工過程中很重

5、要的運輸設(shè)備。升降機具有運行穩(wěn)定、安全可靠、方便安裝、搬運方便等特點，可以減少了施工人員的勞動強度，大大加快了施工的進度，在施工過程中占據(jù)重要的作用。二十世紀八十年代我國生產(chǎn)了第一臺施工升降機，歷經(jīng)四十年的不斷發(fā)展，無論結(jié)構(gòu)形式還是功能、用途等方面其都產(chǎn)生了巨大的變化。由于城市高層建筑難以使用井字架及龍頭架等設(shè)備，因此施工升降機在這些高層建筑施工中得到廣泛的使用。近幾年來，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，建筑行業(yè)也進入了一個繁榮的階段，施工單位更加注重施工的安全及效率。施工升降機作為一種施工中不可缺少的垂直運輸設(shè)備，其是否可以安全高效的運行及自動化控制的實現(xiàn)，對于加速施工進度，減少施工成本以及降低施工人員

6、的勞動強度具有深遠的現(xiàn)實意義。1.2液壓升降機國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀當前國外的高速升降機主要分為兩種，液壓傳動無極調(diào)速升降機，其標定速度為零至九十米/分，采用手動停層控制；調(diào)頻調(diào)速升降機，標定速度為零至三十/四十至八十米/分，采用自動選層平層的控制方式。當前我國使用的電機-機械傳動式施工升降機，其采用接觸器進行控制，存在啟動與制動過程沖擊較大、運行速度比較單一等不足。由于施工高度高于二百米時其運行速度僅為三十四至三十八米/分，這延遲了施工的進度，降低了施工單位的效益，因此無法符合高層及超高層施工項目的要求。液壓升降機具有運行速度快、啟動及制動過程比較平穩(wěn)、對電網(wǎng)的沖擊較小、可以實現(xiàn)無級調(diào)速及空載啟動等

7、優(yōu)點。因此液壓升降機不存在重載時難以啟動的困難，為高層建筑比較理想的運輸設(shè)備。隨著社會的不斷發(fā)展，建筑的高度不斷增加，當前施工升降機的自動化控制程度比較低，在施工過程中存在很多缺點。通常無超載的限制，僅可以通過對人數(shù)及物料的重量進行估計，不具有樓層的呼叫顯示及自動平層等功能，所以當前的升降機在運行過程中，其運輸能力不能充分的得到利用；隨著按鈕、接觸器及繼電器的不斷老化，使得動作及響應(yīng)的時間發(fā)生變化，引起電機響應(yīng)的滯后，使得升降機無法停到目標的位置，造成誤差；存在速度比較單一、起動制動沖擊較大等問題。所以，通過繼電器接觸器進行控制的起動機無法負荷現(xiàn)場施工的需求。對施工升降機自動控制系統(tǒng)進行設(shè)計具

8、有重要的意義，不僅可以提升工作的效率，而且可以產(chǎn)生更大的經(jīng)濟效益。1.3本文主要研究內(nèi)容本文在研究國內(nèi)外施工升降機的基礎(chǔ)上，以三十層的液壓升降機為控制對象，設(shè)計了基于PLC的升降機自動控制系統(tǒng)，完成的主要內(nèi)容如下：1、 根據(jù)施工升降機的控制要求，考慮到短路保護、過載保護以及限位保護等保護問題，對主控制回路、電液比例控制回路、安全運行回路等電氣控制線路進行設(shè)計，減少了運行過程中可能存在的問題。2、 控制系統(tǒng)的PLC程序設(shè)計選用三菱的編程軟件GX-developer,對升降機的邏輯信號以及速度進行控制。3、 控制系統(tǒng)的人機界面選用昆侖通態(tài)觸摸屏,通過通訊完成觸摸屏與PLC的通信，通過MCGS編程軟

9、件，設(shè)計了比較形象直觀的人機交互界面，實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的監(jiān)控。2液壓升降機簡介2.1液壓升降機的工作原理液壓升降機主要包括異步電機、變量泵、馬達、液壓閥等部分，選用三菱PLC作為主控制器，工作原理圖如圖2.1所示。升降機上行與下行的工作原理差不多，所以本文介紹下行工作原理。圖2.1施工升降機工作原理圖下行開始時，PLC接收來自觸摸屏的選層和下行的指令，PLC輸出下行信號使得下行電磁閥YV2帶電，電機起動接觸器KM1通電，變量泵運行，油液進入馬達，帶動拽引輪旋轉(zhuǎn)，進而升降機的吊籠啟動。PLC選擇相應(yīng)的加速信號通過D/A處理送到比例放大器得到控制電流控制比例電磁鐵進而對變量泵的流量進行控制，從而對吊

10、籠的啟動運行速度進行控制，若達到最大速度，吊籠便以此速度穩(wěn)定運行。在運行工程中，PLC可接受來自井道裝置的信號，并且在觸摸屏上顯示當前樓層位置、運行狀態(tài)等。若PLC收到減速信號，PLC根據(jù)減速曲線輸出相應(yīng)的減速信號，減少比例電磁閥的輸入電流，進而變量泵的流量減少，吊籠的開始不斷減速。當升降機到達目標位置，PLC控制信號輸出使電磁閥YV2不帶電，KM2失電，關(guān)閉液壓系統(tǒng)，升降機停止運行。2.2液壓升降機組成升降機主要包括鋼結(jié)構(gòu)、安全裝置、驅(qū)動裝置、電氣設(shè)備這四部分。1） 鋼結(jié)構(gòu)：由吊籠、天輪架、附著架等組成。2） 電氣裝置：電氣控制系統(tǒng)包括電控箱、電源、操作臺、電纜導(dǎo)向裝置等。3） 驅(qū)動裝置：主

11、要包括泵、閥門、馬達、電動機、鋼絲繩等部分。4） 安全裝置：主要包括限速器、防墜安全器、安全鉗、緩沖彈簧、限位器、安全鉤、急停開關(guān)、電磁制動器、超載開關(guān)、斷繩開關(guān)等。3液壓升降機控制系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1系統(tǒng)總體設(shè)計液壓升降機控制系統(tǒng)的硬件部分主要包括PLC控制模塊、模擬量輸出模塊、觸摸屏模塊、井道裝置、比例變量泵、安全裝置等，結(jié)構(gòu)框圖如圖3.1所示。圖3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖控制系統(tǒng)以PLC為核心，負責處理輸入信號的數(shù)據(jù)處理以及輸出信號控制。觸摸屏實現(xiàn)參數(shù)設(shè)定及顯示的功能?？刂葡到y(tǒng)配有安全裝置，保證液壓升降機的安全運行，否則產(chǎn)生報警信號。若升降機安全運行，在觸摸屏輸入層數(shù)，并在觸摸屏顯示層數(shù)，控制系統(tǒng)

12、根據(jù)選取層數(shù)調(diào)用相應(yīng)的加速曲線，輸出模擬信號對比例泵進行控制，進而使吊籠按照預(yù)期的曲線運行。運行至目的層數(shù)，系統(tǒng)便產(chǎn)生停車信號，使液壓電機以及比例泵停止運行。3.2控制系統(tǒng)硬件選型3.2.1比例變量泵的選型本文選取BCY14-1B型軸向柱塞泵，通過外控油壓對變量機構(gòu)進行控制，通過輸入電流大小對泵的流量進行調(diào)節(jié)。BCY14-1B的參數(shù)指標：滯環(huán)，頻響。該比例變量泵能在輸入電流作用下，控制排量的比例。該泵具有靈活控制、動作靈敏、精度高、較好的穩(wěn)定性等優(yōu)點，滿足工業(yè)自動化的需求。3.2.2 PLC及模塊選型PLC的選型需要考慮到輸入/輸出點數(shù)、存儲容量、響應(yīng)速度、電源容量等問題。PLC的選型不但要符

13、合控制系統(tǒng)的要求，還要考慮系統(tǒng)的成本。本文選取三菱FX系列PLC，該PLC電源為交流電，直流24V輸入，繼電器輸出。具有四十八點數(shù)字量輸入/輸出，輸入輸出分別為二十四點。該控制系統(tǒng)要求輸出模擬量信號控制變量泵，對升降機的速度進行調(diào)節(jié)，選用FX2N-2DA模擬量輸出模塊。主單元FX2N-48MR-001PLC本身自帶四十八點數(shù)字量輸入/輸出量，可以擴展到256點，運行速度快。有較強的通訊功能，有兩個COM口，一個為RS232通訊口，用于PLC程序的編寫、下載、調(diào)試。另一個為RS485通訊口，可以連接變頻器等設(shè)備。模擬量輸出模塊FX2N-2DA，具有兩通道的模擬量輸出，可以輸出4-20mA電流，0

14、-5V或0-10V電壓信號，通過接線方式進行選擇。精度為±1%，轉(zhuǎn)換速度為4ms/通道。主PLC通過FROM/TO指令實現(xiàn)對模擬量?？煸O(shè)定及轉(zhuǎn)換值讀取。3.2.3觸摸屏選型升降機控制系統(tǒng)中，通過觸摸屏，實現(xiàn)信息的輸入及顯示功能。觸摸屏通過串口將信息傳送至PLC，PLC按照井道裝置的信號，輸出相應(yīng)信號控制變量泵及電磁閥，實現(xiàn)升降機的自動運行，并對運行狀態(tài)進行監(jiān)控。本系統(tǒng)選取昆侖通態(tài)觸摸屏TPC1061Ti，其性能參數(shù)為：10.2英寸TFT液晶顯示屏，1024x600分辨率，存儲器容量內(nèi)存為128M，系統(tǒng)存儲為128M，通訊接口COM1（RS232），COM2（RS485）。3.3控制電

15、路設(shè)計3.3.1 PLC的I/O存儲地址分配升降機輸入輸出設(shè)備及端子分配如下表3-1所示。輸入端子名稱輸入端子名稱X0門鎖繼電器KA1Y0上行電磁閥YV1X1運行繼電器KA2Y1下行電磁閥YV2X2基站開關(guān)SA1Y2電源指示燈HL1X3上限位開關(guān)SQ3Y3超載報警指示燈HL2X4下限位開關(guān)SQ4Y4液壓故障指示燈HL3X5上極限開關(guān)SQ5Y5吊籠開到位指示HL4X6下極限開關(guān)SQ6Y6電機主接觸器KM1X7開到位開關(guān)SQ10Y7Y型接觸器KM2X10關(guān)到位開關(guān)SQ11Y10三角型接觸器KM3X11超載開關(guān)SQ44X12上減速感應(yīng)開關(guān)1KRX13下減速感應(yīng)開關(guān)2KRX14急停開關(guān)SB1 SB2X

16、15液壓接通SB3X16液壓斷開SB4X17電機斷路器QF表3-1 輸入/輸出端子3.3.2 輸入輸出回路設(shè)計把觸摸屏的輸入信號以及升降機運行過程中的信號傳送到PLC的輸入端便組成了輸入電路。PLC輸出端輸出信號用于控制升降機運行過程中的執(zhí)行元件以及顯示運行狀態(tài)，便組成了輸出電路，輸入/輸出電路如圖3.2所示。圖3.2 PLC輸入/輸出控制圖3.3.3 電液比例控制電路設(shè)計本文選用BCY14-1B型電壓比例變量泵，VT-PF-DC-A1-10V型比例放大器，直流電源供電，0-10V信號輸入，電液比例控制電路如圖3.3所示。控制系統(tǒng)主電路25、26端子輸出電壓作為該控制電路的供電電壓。PLC的D

17、/A模塊輸出作為該控制電路的輸入信號。流量比例閥的線圈F+、F-與比例電磁鐵連接，使其帶電，進而對比例調(diào)節(jié)泵進行驅(qū)動。圖中的電容可以濾除FX2N-2DA模塊輸出的波動。圖3.3電液比例控制電路圖中端子功能：1） V+ 為DC 18-36V2） 0V為DC 0V3） P+、P-為壓力比例閥線圈4） F+、F-為流量比例閥線圈5） Pin為壓力信號輸入口6） Fin為流量信號輸入口7） GND為信號輸入公共點8） +12V作為電位器用電源9） (F)Dither為顫振頻率10） (F)Down為下降斜坡時間11） (F)Up為上升斜坡時間12） (F)MAX為最大設(shè)定值13） (F)MIN為其實電

18、流值3.3.4主電路設(shè)計主電路需要一臺異步電機對變量泵進行驅(qū)動，需要一個接觸器KM1進行控制。電機選取星三角啟動方式，減少啟動電流。制動選取電磁抱閘斷電的方式，當KM1不帶電時，抱閘線圈YB通過閘瓦抱緊閘輪，使得電機停止轉(zhuǎn)動。當KM1得電時，主觸點閉合，YB得電，閘瓦與制動輪分開，電機便啟動運行。電機通過熱繼電器FR進行過載保護，若過載，F(xiàn)R的常閉觸點便接入安全運行電路中。熔斷器FU具有短路保護功能，若短路，F(xiàn)U熔斷將電路切斷起保護的功能。斷路器QF具有欠壓保護功能，如出現(xiàn)失壓、欠壓等故障時，QF自動將故障的電路斷開?？刂谱儔浩鱐1、T2具有降壓、隔離的功能。將急停按鈕SB1、SB2按下，可能

19、導(dǎo)致接觸器KM1失電，斷開主電路，使得電機停轉(zhuǎn)；SB1、SB2斷開，KA2斷開，PLC的電源切斷；SB1、SB2閉合時，KM4得電，熔斷器FU熔斷，電機停止運行。PLC與電磁換向閥的供電電壓為交流220V，安全運行電路的供電電壓為交流110V，控制系統(tǒng)主電路如下圖3.4所示。圖3.4控制系統(tǒng)主電路3.3.5抱閘、門鎖、安全運行電路設(shè)計該系統(tǒng)泵通過電機進行控制，電機通過KM1對其啟停線圈就行控制，以此通過KM1對抱閘線圈的通斷就行控制。把全部樓層門的開關(guān)連接到一起，通過對門鎖繼電器KA1進行控制，確保所有樓層的門正常關(guān)閉才可以控制升降機的運行。把安全窗開關(guān)SQ1、安全鉗開關(guān)SQ2、上下限位開關(guān)（

20、SQ3、SQ4）、上下極限開關(guān)（SQ5、SQ6）、安全防墜開關(guān)SQ7、限速開關(guān)SQ8、圍欄關(guān)到位開關(guān)SQ12、斷繩開關(guān)SQ13、基站開關(guān)SA1、熱繼電器FR連接到一起，便組成了安全回路，對安全運行繼電器KA2進行控制，只有安全時，KA2閉合，升降機才可以運行。抱閘、門鎖、安全運行電路如圖3.5所示。圖3.5抱閘、門鎖、安全運行電路4液壓升降機控制系統(tǒng)軟件設(shè)計控制系統(tǒng)軟件設(shè)計主要包含PLC軟件設(shè)計以及觸摸屏軟件設(shè)計這兩部分，PLC程序設(shè)計包含信號控制與速度控制兩部分。4.1PLC概述可編程控制器從本質(zhì)上來說，屬于計算機系列，由于其硬件結(jié)構(gòu)與計算機類似，其主要服務(wù)于工業(yè)控制行業(yè)，具有編程語言簡單易

21、懂便于實現(xiàn)編程?？删幊炭刂破饔芍醒胩幚韱卧?、存儲器、輸入/輸出單元、編程器、電源等組成。1） 中央處理器(CPU) PLC的核心為中央處理器，其根據(jù)輸入的指令，執(zhí)行相應(yīng)的程序，其實現(xiàn)倉庫保管，檢測校驗功，執(zhí)行程序，診斷故障的功能。2） 存儲器 PLC同計算機在存儲器方面比較相似，可以分為系統(tǒng)程序存儲器、用戶程序存儲器及工作數(shù)據(jù)存儲器三類。 3）輸入/輸出接口輸入/輸出接口為PLC和外界進行連接的橋梁。輸入接口實現(xiàn)信息的采集，通過輸入接口 PLC便可清楚外圍的信息指令。4）通信接口PLC配有多種接口，便于PLC與PLC之間以及PLC與觸摸屏之間進行通信。采用這些通信接口能夠和監(jiān)視器、打印機等設(shè)備

22、進行連接。4.2PLC軟件設(shè)計PLC程序開始時，在確保系統(tǒng)處于安全運行條件下，才可以進入PLC主程序。在PLC主程序中，需要看電機以及液壓系統(tǒng)有無正常運行，基于此得出輸出。PLC主程序主要實現(xiàn)以下功能：產(chǎn)生樓層信號以及信號清除、登記選層信號以及顯示與清除、產(chǎn)生停層信號以及信號清除、停車制動、啟動加速及穩(wěn)定運行等。其流程圖如圖4.1所示。圖4.1系統(tǒng)程序流程圖4.2.1樓層信號產(chǎn)生與清除設(shè)計若升降機到達某一樓層時，將所處層數(shù)的信號傳送到觸摸屏來顯示當前層數(shù)。其部分梯形圖如圖4.2所示。其中D300為升降機所處的樓層數(shù)，在觸摸屏上顯示。X3為上限位開關(guān)，安裝于30層，上升到30層，D300為30。

23、X4為下限位開關(guān)，安裝于1層，下降到1層，D300為1。中間的樓層，上升一層，D300加1，下降一層，D300減1。升降機在1層到30層，分別將M301M330置1，強選層信號清除。圖4.2樓層信號產(chǎn)生與清除梯形圖4.2.2選層信號的登記、清除及顯示設(shè)計工作人員可以通過觸摸屏上1至30層選擇相應(yīng)的層數(shù)。選層信號M401至M430置1時，將信號傳送到PLC中進行登記，而且點亮該層數(shù)。若升降機直至選擇的層數(shù)，則清除停層信號，觸摸屏上點亮的層數(shù)熄滅。其部分梯形圖如下圖4.3所示。圖4.3選層信號的登記、清除及顯示梯形圖4.2.3停層信號的產(chǎn)生與清除設(shè)計升降機在停車以前，要確定出所要停的層數(shù)，每一層將

24、產(chǎn)生停層輔助信號，三十層的停層輔助信號分別為M201至M230。當升降機下降至一層在一層停層，當升降機上升至三十層在三十層停層，當升降機在中間層停層，登記所選層信號，然后控制升降機升降到相應(yīng)的層數(shù)，其部分梯形圖如下圖4.4所示。圖4.4產(chǎn)生于清除停車信號梯形圖4.2.4停車制動設(shè)計進行停車制動以前，首先將生成停車制動信號M575、M576，進而通過停車制動信號控制繼電器M485來完成停車制動。為避免升降機進入平層區(qū)才產(chǎn)生停車信號，引起升降機的過急停車的產(chǎn)生，選取微分命令把X12、X13轉(zhuǎn)換為短信號。其部分梯形圖如圖4.5所示。在上升的過程中，首先將X12接通，那么M583接通，升降機便減速，若

25、到達X13接通，則升降機制動。下降過程中，首先將X13接通，升降機便減速，若X12接通，則升降機制動。圖4.5停車制動梯形圖4.2.5啟動加速與穩(wěn)定運行設(shè)計在確保升降機的運行方向以及吊籠門關(guān)好的情況下，啟動升降機，部分梯形圖如圖4.6所示。上升的過程中，通過觸摸屏將M195接通，X10接通，那么M585接通，升降機加速上升。下降過程中，通過觸摸屏將M196接通，X10接通，那么M585接通，升降機加速下降。若制動信號M583接通，上升過程中，接觸到X13，便將M485清零，升降機停止，下降的過程中，接觸到X12，便將M485清零，升降機停止。圖4.6啟動加速與穩(wěn)定運行梯形圖4.2.6速度曲線設(shè)

26、計因為施工升降機用于載人和貨物，垂直方向的運輸工具，人員對升降機的速度的變化較為敏感。因此，升降機速度的設(shè)計要滿足人體舒適感以及運行效率兩種要求。施工升降機運行過程中的加速度以及加速度的變化率決定了運行的舒適感，特別是升降機進行啟動以及制動的過程可能會引起乘客不舒服。而且，要確保升降機的運行效率，因而加速度及加速度變化率不能太小。本文將升降機的速度曲線劃分為五個工作時段，加速段、勻速段、減速段、平層段以及?？慷危鐖D4.7所示。從圖中可看出，?？慷蔚乃俣缺容^低，對速度控制的影響較小，很難進行準確的控制，引進對四工作段進行控制。當進入第五個工作段時，將比例泵流量關(guān)閉，讓升降機自然?？?。本系統(tǒng)選取

27、的最大速度為一米/秒，平層速度為0.1米/秒，進行加速與減速的時間均是一秒，平層的時間是0.5秒。圖4.7升降機速度曲線圖由圖得速度的表達式為：其中：t1為加速段的第2段始端， t2為勻速段始端， t3為減速段的第1段始端， t4為減速段的第2段始端， t5為平層段的始端， t6為平層段的末端。通過吊籠線速度V同液壓轉(zhuǎn)速n的關(guān)系、液壓轉(zhuǎn)速n同流量q的關(guān)系、流量q同比例變量泵電流I關(guān)系、變量泵I同比例放大板電壓U的關(guān)系以及電壓U與模擬量輸出模塊D的關(guān)系，計算出模擬量輸出模塊D和吊籠速度的關(guān)系為 通過PLC的模擬量擴展模塊完成D/A轉(zhuǎn)換功能，如圖4.8所示。采取對模塊的增益進行設(shè)定，選取010V的

28、電壓輸出與04000的數(shù)字量相對應(yīng)，把數(shù)字化的速度曲線保存在PLC的D301D400寄存器。本文通過PLC的定時中段來生成速度曲線。圖4.8數(shù)模轉(zhuǎn)換梯形圖因為該控制系統(tǒng)的邏輯控制部分的程序比較大，PLC運行采取周期掃描的方式。PLC在運行的工程中，采用固定順序循環(huán)掃描的方式對PLC和各種設(shè)備之間進行信息的交換、信息采集、控制量的輸出等操作。一般一個掃描周期實現(xiàn)運行監(jiān)控、和編程器進行信息交換、同數(shù)字處理器進行信息交換、通過通信處理器進行信息交換、用戶程序的執(zhí)行、輸入輸出接口服務(wù)。在一個掃描周期內(nèi)，CPU順序?qū)Τ绦驁?zhí)行一次，該方式的實時性比較差。掃描的時間比較長，可能對信號的響應(yīng)產(chǎn)生影響。由于升降

29、機邏輯控制部分的程序的掃描周期較長，速度曲線的采用中斷的方式生成，確保了系統(tǒng)具有良好的實時性。本控制系統(tǒng)選取的三菱PLC的中斷功能有三種分別為輸入中斷、定時器中斷、計數(shù)器中斷。程序選取定時器中斷的方式，系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)測、運行保護、選層等邏輯控制的完成都在主程序中。中斷服務(wù)程序中完成運行條件的判斷、查表以及速度曲線的產(chǎn)生。在中斷服務(wù)器中設(shè)置啟動運行條件，不符合條件，則執(zhí)行中斷返回。加速段的中斷服務(wù)程序需要對設(shè)定值條件進行修改，確保下一次中斷的執(zhí)行。其確保實現(xiàn)系統(tǒng)的制動，在主程序中要確定減速點以及判斷制動條件，為達到減速點前，升降機處于勻速或加速的過程。若加速達到最大值，便不再執(zhí)行加速程序，勻速

30、到減速點便執(zhí)行減速中斷程序，對設(shè)定值進行修改，確保下一次中斷的執(zhí)行，加速與減速程序流程圖如圖4.9所示。圖4.9加減速程序流程圖這種生產(chǎn)速度曲線的方法，不僅簡化了硬件系統(tǒng)的設(shè)計，而且提高的可靠性以及舒適感。采用中斷的方式進行速度曲線的產(chǎn)生提高了系統(tǒng)的實時性。4.3觸摸屏軟件設(shè)計 （1）觸摸屏界面的設(shè)計人機界面是PLC應(yīng)用中必不可少的組成部分，其與系統(tǒng)的性能有直接的聯(lián)系，本文采取菜單界面與圖形界面設(shè)計相結(jié)合的方式進行設(shè)計，顯示系統(tǒng)畫面菜單采用MCGS軟件進行設(shè)計，MCGS軟件中具有很多控制器件庫、圖形控件，可以顯示系統(tǒng)的運行狀態(tài)、當前值、以及故障報警等。軟件還可以對不同的操作人員設(shè)定不同的權(quán)限。

31、觸摸屏軟件的設(shè)計包含于PLC程序的通訊、畫面以及信息的建立。主要分為以下幾步：1）可視化設(shè)計。界面的組態(tài)包括輸入/輸出、指示器、功能鍵、控制鍵以及文本的組態(tài)，按照實際的要求進行畫面設(shè)計。2）設(shè)定變量。觸摸屏中的變量與PLC中對應(yīng)的輸入/輸出和存儲的單元相連接，通過觸摸屏完成層數(shù)信息輸入以及PLC當前值顯示以及報警等。3）對通信參數(shù)的設(shè)置，完成PLC與觸摸屏之間的通訊。升降機控制系統(tǒng)主界面如圖4.10所示，該界面為系統(tǒng)的默認界面，通過該界面可以進入選層以及狀態(tài)監(jiān)控這兩個界面。圖4.10升降機控制系統(tǒng)主界面選層操作界面如圖4.11所示，通過該界面來選擇樓層，該界面具有選層按鈕，可以選擇130層，樓

32、層位置顯示、上行下行按鈕，該界面可以切換到監(jiān)控界面。圖4.11升降機選層界面狀態(tài)監(jiān)控界面如圖4.12所示，通過該界面，可以實時監(jiān)控該升降機的運行狀態(tài)，并對故障進行報警。圖4.12升降機狀態(tài)監(jiān)控界面5液壓升降機控制系統(tǒng)抗干擾設(shè)計5.1抑制電源系統(tǒng)引入的干擾選取性能較好的電源，來減少電源引入產(chǎn)生的干擾，電源在PLC控制系統(tǒng)中占據(jù)非常重要的位置。通過PLC的供電電源、變送器供電電源等將電網(wǎng)的干擾引入PLC控制系統(tǒng)中。因為施工升降機用于室外，干擾對其影響比較大，為確保PLC控制系統(tǒng)的正常運行，在PLC的220V供電電源前增加隔離變壓器，電網(wǎng)電壓通過隔離變壓器供電給PLC，隔離變壓器的變比為1。5.2抑

33、制輸出端引入的干擾因為該系統(tǒng)的PLC的輸出端與電磁閥、交流接觸器等負載連接，在輸出信號由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷或由關(guān)斷變?yōu)閷?dǎo)通的過程中，有可能引起一些變量的變化因而產(chǎn)生干擾。為避免輸出端引入干擾，在交流負載的兩端接CR浪涌吸收器。浪涌吸收器的電容選取0.47，電阻選取47歐姆。5.3安裝與布線分別對系統(tǒng)的PLC電源線、控制線、輸入/輸出線進行配線，隔離變壓器選取雙絞線與PLC相連，PLC的輸入/輸出線與大功率的線在在不同的線槽進行布線，可以有效降低干擾。PLC不能與大型設(shè)備靠近，禁止同高壓設(shè)備安裝于同一柜子中。PLC的輸入量與輸出量分開走線，模擬量通過屏蔽線進行傳送，屏蔽層一端接地。5.4選擇正確的接地

34、點，完善接地系統(tǒng)接地系統(tǒng)對PLC系統(tǒng)的干擾是由于各個接地點電位分布不均，不同接地點間存在地電位差，產(chǎn)生地環(huán)路電流，對系統(tǒng)正常工作造成干擾。（1）安全接地把電源線接地端與柜體相連再接地稱之為安全接地。一旦電源漏電以及柜體帶電，能夠通過起重機車體將電導(dǎo)入地下，不能對設(shè)備及工作人員產(chǎn)生危害。（2）系統(tǒng)接地PLC控制器為了與所控的各個設(shè)備同電位接地稱系統(tǒng)接地。接地電阻值不得大于4歐姆，一般需將PLC設(shè)備系統(tǒng)地和控制柜內(nèi)開關(guān)電源負端接在一起，作為控制系統(tǒng)地。（3）信號與屏蔽接地通常信號線要有唯一的一個參考地，屏蔽電纜在可能引起干擾的場所，同樣需要接地，避免產(chǎn)生“地環(huán)路”。信號源若接地，則屏蔽層位于信號側(cè)

35、進行接地，若信號源不接地，屏蔽層位于PLC側(cè)進行接地；多個測點信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏蔽電纜連接時，各屏蔽層應(yīng)相互連接好，且進行絕緣處理，選取恰當?shù)慕拥靥巻吸c進行接地。6總結(jié)本論文對目前國內(nèi)施工升降機控制系統(tǒng)自動化控制水平低的現(xiàn)狀，針對其控制要求，設(shè)計了自動化控制水平較高的控制系統(tǒng)。通過控制系統(tǒng)的分析和研究得出以下結(jié)論:（1） 該控制系統(tǒng)的控制核心選取三菱FX2N系列PLC，模擬量輸出模塊選取FX2N-2DA，且對施工升降機的速度曲線進行設(shè)計。PLC系統(tǒng)實現(xiàn)了所有輸入/輸出信號以及觸摸屏串口通信信號的接收，按照其內(nèi)部程序設(shè)計來集中進行處理，完成升降機控制系統(tǒng)的邏輯信號和速度控制，大大提升

36、了升降機的自動化水平。（2） 基于升降機的使用要求，從限位保護、短路保護、過載保護以及錯相保護等方面進行考慮，設(shè)計了電氣控制線路，包含控制系統(tǒng)主回路、安全運行電路、電液比例控制回路等，提高系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。（3）控制系統(tǒng)選取昆侖通態(tài)觸摸屏作人機界面，通過通信電纜將觸摸屏與PLC連接。采用人機交互界面編輯軟件MCGS，設(shè)計出形象直觀、狀態(tài)指示和故障顯示的人機交互界面。（4）整個硬件系統(tǒng)實施了抗干擾措施，系統(tǒng)軟件能夠滿足施工升降機運行控制的設(shè)計要求。參考文獻1.2. 劉長鵬.淺談增強PLC抗干擾能力的安裝方法J.廣東化工,2007.8(34):153-155.3. 李金波, 陳慶文.可編程控制器的使用及常見問題J.2011,30(08):110-113.4. 楊海燕.載重升降機PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計D.濟南：山東大學,2012.5. 趙偉,韋永斌.基于嵌入式系統(tǒng)的施工升降機自動控制系統(tǒng)設(shè)計J.制造業(yè)自動化,2012(5):55-58. 6. 王春彥. 基于模糊控制的電