基于PLC的升降控制装置的设计讲解.docx

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基于PLC的升降控制装置的设计讲解

摘要

本文介绍的主要内容是基于PLC的升降控制系统。

吊篮是一种垂直方向的运输设备，是当前高层建筑建设中不可缺少的升降运输设备。

它依靠电力，拖动一个可以载人或物的轿厢，在建筑的井道内导轨上做垂直升降运动，在高层建造过程中起着举足轻重的作用，应用也十分广泛。

而控制吊篮升降运行的PLC系统也要求越来越高，要求吊篮的升降运行平稳，操作方便，具有较高的安全性。

本次操作的整个升降系统通过PLC、逻辑控制电路等对吊篮的点动升降和长动升降以及升降过程中的制动控制。

该系统主要由PLC、逻辑控制电路、梯形图等组成，其中包括交流异步电动机、继电器、接触器、行程开关、按钮开关、变频器组成为一体的控制系统。

本次设计的操作控制单元采用日本三菱公司生产的FX系列的可编程控制器对机器进行全过程控制。

其结构简单、操作方便、运行效率高、升降精度高、易于理解与掌握。

关键词：

可编程控制器；变频器；梯形图

Abstract

ThisarticleisbasedonthemovementsofPLCcontrolsystem.Basketisaverticaltransportationequipment,high-risebuildingconstructioninthecurrentmovementsoftransportequipmentessential。

Itdependselectricpower,draggingalongtomoveacarthatcancarrypersonorthingandleadatrackinthebuildingofthewellwayupdoperpendicularitytoascendanddescendsport,thereisprominentfunctioninthepeople'slife，pplicationsarealsoverywide。

ThebasketliftoperationcontrolPLCsystemshavebecomeincreasinglydemanding,requiredtorunasmoothriseandfallbasket,moderatespeed,easyoperationandhighsafety.

TheoperationoftheliftingsystembyPLC,logiccontrolcircuitpointonthebasketliftandmovedownanddownalongprocessofdynamicbrakecontrol.ThesystemiscomposedofPLC,logiccontrolcircuits,ladderetc,includingACinductionmotors,relays,contactors,limitswitch,buttonswitch,frequencyconverterconsistingofintegratedcontrolsystem.ThisdesignoftheoperationcontrolunitmanufacturedbyJapan'sMitsubishiFXseriesprogrammablecontrollercontrolsthewholeprocessofthemachine.Itssimplestructure,convenientoperation,highefficiency,highaccuracy,easytounderstandandgrasp.

Keywords:

PLC；Ladder；Converter

1绪论

1.1课题研究的目的和意义

近几年来，随着当前经济的不断增长，城市建设的不断发展，高层建筑的不断增多，吊篮作为高层建筑中垂直运行的交通工具，吊篮在现代城市高层建设中有着广泛的应用。

电动高处作业吊篮采用国内外先进技术，在于其整体结构紧凑，在施工中的安装和卸载方便，操作简单灵活，它即可以应用于建筑外墙的抹灰、贴面砖，安装幕墙、涂料、清洗、维修，又可以应用于桥梁、大坝、大型船舶等大型建造物的维修和清理等，与其它结构的吊篮相比较具有安全可靠、规格多种、投资省、效率高等特点。

由于吊篮设备本身的局限性和制造成本等多方面问题考虑，吊篮的升降控制系统仅仅是靠电动机来控制，控制系统比较单一，如果长期在高空作业，难免会因为控制系统的不稳定性发生危险。

本课题研究的主要内容是基于PLC控制的升降系统，用PLC控制吊篮的升降，而PLC可靠性高，程序设计简单灵活，抗干扰能力强，运行稳定可靠等特点[1]。

吊篮应用PLC及变频控制技术，降低起动、制动瞬问的冲击，增加安全及故障自诊断的智能化功能，增强稳定性、安全感，延长使用寿命；集超载、超速、倾斜、断绳及断电保护等多套安全装置与电机、减速器、卷扬装置为一体的提升机功能全面，结构紧凑，选材恰当。

设计合理有创意，消除了各独立机械装置的安装误差，成为新设的一大特色；优化吊篮结构，并采用轻质合金材料，减轻自重，方便移动；配置了多种吊臂架设装置，设计成力点夹固与钢丝绳攀拉方式的相结合，尽量减轻吊臂架设装置的自重；吊篮配置了防止倾斜的自调平衡装置和钢丝绳收绳装置；根据用户的不同要求，该吊篮还具有可以配置成几种不同形式组合的优点[1]。

通过PLC运行稳定安全的特点，可以减少高空作业时事故的发生，所以现在的升降控制系统广泛采用可编程控制器来实现。

1.2升降设备的简介

随着当前科学技术的迅发展，人类的文明又向前迈进了一大步，在现代城市的建设中不断涌现出展现现代先进科学技术发展的高层建筑，例如迪拜的最高建筑哈利法塔、美国的帝国大厦、法国著名的埃菲尔铁塔等等。

无论是在建设过程中的需要，还是建造之后载人上下的设备，都是不可缺少的。

例如建设中所需要的吊篮，建造成功之后所需要的电梯，也随着科学技术的发展不断改进，不断创新。

现代吊篮的发展历史并不是很长久，只是随着现代国内高层建筑的大量兴建，城市环境美化要求的提高，以及安全性能的考虑，高空作业电动吊篮普及十分的迅速。

高处吊篮的使用克服了上述施工存在的缺点，安装方便，电动升降，作业效率高，占地面积小，配置有工作绳和安全绳，使用安全可靠，适合各种复杂施工环境。

如建筑物外墙施工作业和维修装饰作业。

在大城市高层建筑、楼房密集区的施工作业，住宅小区的维修粉刷，更能显示其经济、方便、安全、高效的优越性[2]。

电梯进入人们的生活已经将近150年了。

1854年，在纽约水晶宫举行的世界博览会上，美国人伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯第一次向世人展示了他的发明。

他站在装满货物的升降梯平台上，命令助手将平台拉升到观众都能看得到的高度，然后发出信号，令助手用利斧砍断了升降梯的提拉缆绳。

令人惊讶的是，升降梯并没有坠毁，而是牢牢地固定在半空中——奥的斯先生发明的升降梯安全装置发挥了作用。

站在升降梯平台上的奥的斯先生向周围观看的人们挥手致意。

谁也不会想到，这就是人类历史上第一部安全升降梯。

人类在利用升降工具运输货物、运载乘客的历史非常悠久。

早在公元前2600年，古埃及人在建造金字塔时就使用了最原始的升降系统，这套系统的基本原理至今仍无变化：

即一个平衡物下降的同时，负载平台上升。

早期的升降工具基本以人力为动力。

在1203年，在法国海岸边的一个修道院里安装了一台以驴子为动力的起重机，这才结束了用人力运送重物的历史。

英国科学家瓦特发明蒸汽机后，起重机装置开始采用蒸汽为动力。

紧随其后，威廉·汤姆逊研制出用液压驱动的升降梯，当时液压使用的介质是水。

在这些升降梯的基础上，一代又一代富有创新精神的工程师们在不断改进升降梯的技术。

然而，升降系统最关键的安全问题始终没有得到解决，那就是一旦升降梯拉升缆绳发生断裂时，负载的平台就一定会发生坠毁事故。

著名科学界奥迪斯先生的发明彻底改写了人类使用升降工具的历史。

从那以后，人们搭乘升降梯不再是“勇敢者的游戏”了，升降梯在世界范围内得到极其广泛的应用。

1889年12月，美国奥迪斯电梯公司制造出了名副其实的电梯，它采用直流电动机为动力源，通过蜗轮减速器带动卷筒上缠绕的绳索，悬挂并升降轿厢。

1892年，美国的奥迪斯公司开始采用按钮操纵装置，从而取代传统的轿厢内拉动绳索的操纵方式，为操纵方式的现代化开了先河[3]。

人们的生活在继续，世界的科技在发展，电梯的技术也同样在进步。

这150年来，电梯的材质由黑白到彩色，样式由直式发展到斜式，在操纵控制方面更是步步出新手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等等，多台电梯还出现了并联控制，智能群控等；双层轿厢电梯展示出节省井道空间，提升运输能力的优势；变速式自动人行道扶梯的出现大大节省了行人的时间；不同外形——扇形、三角形、半菱形、半圆形、整圆形的观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。

如今，以美国奥迪斯公司为代表的世界各大著名电梯公司各展风姿，仍在继续进行电梯新品的研发，并不断完善维修和保养服务的系统。

调频门控、智能远程监控、主机节能、控制柜低噪音耐用、复合钢带环保——一款款集纳了人类在机械、电子、光学等领域最新科研成果的新型电梯竞相问世，冷冰冰的建筑因此散射出人性的光辉，人们的生活会因此变得更加美好[4]。

1.3PLC在升降控制中的应用

PLC以其结构紧凑，可靠性高，速度快，功能强，价格低等优点，不管是现在还是在未来的工业自动化领域中，都将发挥其不可替代的作用，它的出现将推动整个工业领域的发展，为再次世界科技的革命奠定坚实的基础。

（1）可靠性高，抗干扰能力强

可编程控制器采用软件代替了以往大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件设施，接线可减少到继电器控制系统1/10~1/100，这样可以有效的解决触点接触不良造成的故障。

高可靠性是电气控制设备的关键的性能之一。

由于PLC采用现代大规模集成电路技术，并且采用严格的生产工艺制造，内部电路也采取了现代最先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。

例如日本著名的三菱公司生产的FX系列PLC平均无故障时间高达30万小时。

从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障的发生率也就大大降低。

此外，PLC还带有硬件故障自我检测功能，一旦出现故障，可以及时的发出警报信息。

在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得了故障自诊断保护。

这样，整个系统就具有了极高的可靠性。

（2）硬件配套齐全，功能完善，适用性强

可编程控制器发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，并且已经标系列化、准化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户可以方便灵活地进行系统配置，从而组成不同规模、不同功能的系统。

PLC的安装接线也非常的方便，一般用接线端子连接外部接线。

另外，PLC有很强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器，也可以用于各种规模的工业控制场合。

除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可以用于各种数字控制领域。

近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了温度控制、位置控制、CNC等各种工业控制系统中，再加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

活学多用，深受各大工程技术人员的欢迎。

PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。

它接口容易，编程语言易于被工程技术人员所接受。

梯形图语言