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設(shè)計(jì)
開(kāi)題報(bào)告
題目:基于plc液壓施工升降機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
系 專業(yè)
學(xué) 號(hào):
學(xué)生姓名:
指導(dǎo)教師: (職稱: )
(職稱: )
201 年 月 日
課題來(lái)源
升降機(jī)同電梯、起重機(jī)一樣,是完成輸送和起重任務(wù)中不可缺少的機(jī)電設(shè)備,但是它們的種類和承擔(dān)的具體任務(wù)并不相同。從人類使用升降機(jī)械的歷史來(lái)看,最先使用的是簡(jiǎn)單機(jī)械——絞車;后來(lái)是復(fù)雜一點(diǎn)的機(jī)械——升降機(jī);再后來(lái)出現(xiàn)了機(jī)電一體化的設(shè)備——電梯和起重機(jī)?,F(xiàn)在已發(fā)展到使用計(jì)算機(jī)、應(yīng)用智能控制的現(xiàn)代電梯和起重機(jī)階段了。升降機(jī)械發(fā)展史大體上可分為四個(gè)階段:13世紀(jì)前的絞車階段,19世紀(jì)末葉以前的升降機(jī)階段,19世紀(jì)末葉以后的電梯和起重機(jī)階段,現(xiàn)代電梯和起重機(jī)階段。
施工升降機(jī)是一種用吊籠(或平臺(tái)、料斗等)載人、載物沿導(dǎo)軌作上下運(yùn)輸?shù)氖┕C(jī)械。它主要應(yīng)用于建筑工程施工時(shí)使用,尤其是高層建筑工程的施工或維修時(shí)使用更為廣泛。改革開(kāi)放以來(lái),我國(guó)建筑行業(yè)蓬勃發(fā)展,尤其是近年來(lái)高層、超高層建筑的增多,對(duì)施工升降機(jī)性能的要求也相應(yīng)的提高,各種新型施工升降機(jī)的研制事在必行。隨著液壓技術(shù)的發(fā)展,國(guó)外也開(kāi)始出現(xiàn)了以原動(dòng)機(jī)(電機(jī)式內(nèi)燃機(jī))——液壓(靜壓)為傳動(dòng)形式的液壓施工升降機(jī)。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)具有無(wú)級(jí)調(diào)速、起制動(dòng)平穩(wěn)的特點(diǎn),其運(yùn)行速度可高達(dá)96m/min,當(dāng)使用內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力時(shí)就可不受電纜的約束,因此可用于無(wú)電源地區(qū)和超高層建筑物施工和維修。國(guó)內(nèi)在液壓施工升降機(jī)的研制方面不如國(guó)外的先進(jìn),因此研制出應(yīng)用先進(jìn)控制技術(shù)的機(jī)、電、液一體化的液壓施工升降機(jī)迫在眉睫。
本課題主要對(duì)可編程邏輯控制器PLC的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、性能以及與現(xiàn)場(chǎng)控制對(duì)象的連線進(jìn)行具體的研究,并通過(guò)PLC實(shí)現(xiàn)施工升降機(jī)的自動(dòng)控制。PLC(可編程控制器)作為一種工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī),它以其編程方便、操作簡(jiǎn)單尤其是它的高可控性等優(yōu)點(diǎn),在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用。它應(yīng)用大規(guī)模集成電路,微型機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展成果,逐步形成了具有多種優(yōu)點(diǎn)和微型,中型,大型,超大型等各種規(guī)格的系列產(chǎn)品,應(yīng)用于從繼電器控制系統(tǒng)到監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的許多控制領(lǐng)域。
科學(xué)依據(jù)(包括課題的科學(xué)意義;國(guó)內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢(shì);應(yīng)用前景等)
課題科學(xué)意義
施工升降機(jī)主要用于城市高層和超高層的各類建筑中,這主要因?yàn)檫@樣的建筑高度對(duì)于使用井字架、龍門架來(lái)完成作業(yè)是十分困難的。近年來(lái),隨著建筑高度的不斷增加,架設(shè)高度大的施工升降機(jī)的需求量也在不斷增加。建筑施工升降機(jī)除了應(yīng)用在高層建筑中還可以應(yīng)用在大橋的建設(shè)中,此外,它還可以應(yīng)用在大型化工廠冷卻塔、發(fā)電廠的煙囪、廣播電視塔以及煤礦等多種施工場(chǎng)合下,施工升降機(jī)己成為建筑行業(yè)中一種必不可少的機(jī)械設(shè)備。
本課題的最終目的是研制出一臺(tái)高性能、高效率、低成本的新型機(jī)、電、液一體化的液壓施工升降機(jī),以彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)施工升降機(jī)市場(chǎng)的不足。同時(shí),為該施工升降機(jī)設(shè)計(jì)出一套符合規(guī)范要求、安全可靠、反應(yīng)靈敏的液壓系統(tǒng),為施工升降機(jī)的快速安全運(yùn)行提供保障。液壓施工升降機(jī)運(yùn)行速度快,可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速,起、制動(dòng)平穩(wěn),起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的要求和沖擊均很小,是200m以上高層建筑施工理想的垂直運(yùn)輸機(jī)械。
國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
近年來(lái),國(guó)產(chǎn)施工升降機(jī)的發(fā)展比較迅速,國(guó)際市場(chǎng)上瑞典ALIMAK公司的產(chǎn)品也不能獨(dú)占鰲頭了。國(guó)產(chǎn)施工升降機(jī)以其先進(jìn)的技術(shù)性能,過(guò)硬的產(chǎn)品質(zhì)量,價(jià)格上的明顯優(yōu)勢(shì)等諸多因素的迅速發(fā)展極大程度地沖擊了它的市場(chǎng)。
現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論是施工升降機(jī)發(fā)展的基礎(chǔ)。近些年來(lái),隨著各種理論的迅速發(fā)展,給國(guó)產(chǎn)施工升降機(jī)的迅速崛起奠定了強(qiáng)大的理論基礎(chǔ),特別是結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析、有限元模型計(jì)算、優(yōu)化方法、機(jī)械振動(dòng)與模態(tài)分析、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等。人們把這些理論應(yīng)用到施工升降機(jī)的研究與開(kāi)發(fā)上,給施工升降機(jī)的發(fā)展帶來(lái)巨大變化,利用這些理論人們可以全面掌握任何高度位置上標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的任何部位的應(yīng)力狀態(tài),可以得到施工升降機(jī)懸臂部分的動(dòng)態(tài)特性以及由吊籠提升速度的加大給施工升降機(jī)帶來(lái)的影響??偠灾?,利用這些理論,可以完全掌握施工升降機(jī)各方面的結(jié)構(gòu)特性和工作狀態(tài)。
施工升降機(jī)作為垂直運(yùn)送人員及物料的提升機(jī)械,它主要是由導(dǎo)軌架、吊籠、起升機(jī)構(gòu)和附墻結(jié)構(gòu)組成,當(dāng)然施工升降機(jī)還包括控制系統(tǒng)和安全裝置。這些年來(lái),施工升降機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)一直沒(méi)有大的變化,并且不論多大的架設(shè)高度,采用的基本都是從上到下規(guī)格相同的鋼材。吊籠雖然有多種型式,但都是型鋼焊接而成。近年來(lái),國(guó)外施工升降機(jī)的提升速度已由40m/rain提高到了60rn/min、80m/min甚至高達(dá)96m/min,單籠額定載重量在3噸以上,而國(guó)產(chǎn)施工升降機(jī)的提升速度在24--一36m/min之間,單籠額定載重量基本上不超過(guò)2噸。
應(yīng)用前景
現(xiàn)階段,施工升降機(jī)主要是通過(guò)電梯司機(jī)人工控制升降機(jī)運(yùn)行,不僅浪費(fèi)人力資源,而且有諸多安全隱患。本文對(duì)PLC技術(shù)應(yīng)用于施工升降機(jī)進(jìn)行了探討,依據(jù)安裝在每個(gè)樓層的限位進(jìn)行反饋,完成自動(dòng)控制,同時(shí)記錄安全限位的信息,大大提高施工升降機(jī)的安全可靠性,具有一定的工程創(chuàng)新意義,為進(jìn)一步進(jìn)行控制系統(tǒng)的研究奠定了基礎(chǔ)。
研究?jī)?nèi)容
(1) 了解升降機(jī)控制技術(shù)的工作原理,國(guó)內(nèi)外的研究發(fā)展現(xiàn)狀;
(2) 完成有關(guān)升降機(jī)結(jié)構(gòu)的研究;
(3) 完成基于升降機(jī)控制技術(shù)的PLC應(yīng)用的總體方案設(shè)計(jì);
(4) 完成基于升降機(jī)控制技術(shù)的PLC應(yīng)用的硬件設(shè)計(jì)及軟件設(shè)計(jì);
(5) 熟練掌握有關(guān)計(jì)算機(jī)編程軟件,并編輯出相應(yīng)的流程圖及梯形圖。
擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案及可行性分析
通過(guò)網(wǎng)上查閱相關(guān)資料,收集有關(guān)資料,同時(shí)通過(guò)文獻(xiàn)資料對(duì)PLC在升降機(jī)中的運(yùn)用有所了解。運(yùn)用科學(xué)的方法,按照以下步驟對(duì)PLC在升降機(jī)中工作原理以及構(gòu)成進(jìn)行全方面的探討和研究。
1、 熟悉液壓升降機(jī)的工作原理;
2、 確定PLC控制系統(tǒng)的總體方案;
3、 設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng),繪制PLC電氣原理圖;
4、 選擇電器元件,繪制電氣接線圖;
5、 繪制程序流程圖,編寫PLC階梯圖;
6、 編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書;
研究計(jì)劃及預(yù)期成果
研究計(jì)劃:
2014年1月11日-2014年3月5日:按照任務(wù)書要求查閱論文相關(guān)參考資料,撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告書;
2014年3月8日-2014年3月14日:學(xué)習(xí)并翻譯一篇與畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)的英文材料;
2014年3月15日-2014年4月1日:擬定總體設(shè)計(jì)方案、控制系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì);
2014年4月2日-2014年4月11日:繪制原理圖、繪制接線圖;
2014年4月12日-2014年5月11日:繪制程序流程圖,編寫PLC階梯圖;
2014年5月12日-2014年5月25日:畢業(yè)論文撰寫和修改工作;
2014年5月26日- :準(zhǔn)備答辯。
特色或創(chuàng)新之處
近年來(lái)施工升降機(jī)的控制系統(tǒng)的研究已經(jīng)比較成熟,機(jī)械防墜的導(dǎo)軌式的升降機(jī)已經(jīng)取代了鋼絲繩拖拽式,目前在役施工升降機(jī)主要靠人工控制,不但浪費(fèi)了大量的人力資源,而且存在諸多的不便和安全隱患,例如樓層定位不準(zhǔn),限位故障不能迅速識(shí)別做出反應(yīng),而有少數(shù)的自動(dòng)控制系統(tǒng)是針對(duì)鋼絲繩拖拽式的,依靠對(duì)拖動(dòng)電機(jī)的軸角編碼測(cè)量,實(shí)行平層控制,定位精度不精確。本文基于PLC技術(shù)研究對(duì)導(dǎo)軌式升降機(jī)的控制,依據(jù)安裝在每個(gè)樓層的限位進(jìn)行反饋,完成自動(dòng)控制,同時(shí)記錄安全限位的信息,大大提高施工升降機(jī)的安全可靠性,具有一定的工程創(chuàng)新意義,為進(jìn)一步進(jìn)行控制系統(tǒng)的研究奠定了基礎(chǔ)。
已具備的條件和尚需解決的問(wèn)題
已具備的條件: 通過(guò)參考大量的文獻(xiàn),掌握課題研究的背景,調(diào)研國(guó)內(nèi)外有關(guān)課題研究方面的現(xiàn)狀、發(fā)展和應(yīng)用情況,基于升降機(jī)控制系統(tǒng)的PLC應(yīng)用研究,明確課題研究的目的、意義、任務(wù)及內(nèi)容。
尚需解決的問(wèn)題:尚未熟悉有關(guān)計(jì)算機(jī)編程軟件的使用;尚未繪制PLC電氣原理圖及選擇電器元件以便繪制電氣接線圖;尚未繪制程序流程圖,編寫PLC階梯圖;
指導(dǎo)教師意見(jiàn)
指導(dǎo)教師簽名:
年 月 日
教研室(學(xué)科組、研究所)意見(jiàn)
教研室主任簽名:
年 月 日
系意見(jiàn)
主管領(lǐng)導(dǎo)簽名:
年 月 日