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設(shè)計(jì)
開題報(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：
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師： （職稱： ）
（職稱： ）
201 年 月 日
課題來源
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)械的歷史來看，最先使用的是簡單機(jī)械——絞車；后來是復(fù)雜一點(diǎn)的機(jī)械——升降機(jī)；再后來出現(xiàn)了機(jī)電一體化的設(shè)備——電梯和起重機(jī)。現(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、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使用，尤其是高層建筑工程的施工或維修時使用更為廣泛。改革開放以來，我國建筑行業(yè)蓬勃發(fā)展，尤其是近年來高層、超高層建筑的增多，對施工升降機(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，國外也開始出現(xiàn)了以原動機(jī)(電機(jī)式內(nèi)燃機(jī))——液壓(靜壓)為傳動形式的液壓施工升降機(jī)。液壓傳動系統(tǒng)具有無級調(diào)速、起制動平穩(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)作為動力時就可不受電纜的約束，因此可用于無電源地區(qū)和超高層建筑物施工和維修。國內(nèi)在液壓施工升降機(jī)的研制方面不如國外的先進(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)場控制對象的連線進(jìn)行具體的研究，并通過PLC實(shí)現(xiàn)施工升降機(jī)的自動控制。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、操作簡單尤其是它的高可控性等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)過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；國內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢；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@樣的建筑高度對于使用井字架、龍門架來完成作業(yè)是十分困難的。近年來，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)國內(nèi)施工升降機(jī)市場的不足。同時，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)無級調(diào)速，起、制動平穩(wěn)，起動時對電網(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。
國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
近年來，國產(chǎn)施工升降機(jī)的發(fā)展比較迅速，國際市場上瑞典ALIMAK公司的產(chǎn)品也不能獨(dú)占鰲頭了。國產(chǎn)施工升降機(jī)以其先進(jìn)的技術(shù)性能，過硬的產(chǎn)品質(zhì)量，價格上的明顯優(yōu)勢等諸多因素的迅速發(fā)展極大程度地沖擊了它的市場。
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，隨著各種理論的迅速發(fā)展，給國產(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)動力分析、有限元模型計(jì)算、優(yōu)化方法、機(jī)械振動與模態(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)的研究與開發(fā)上，給施工升降機(jī)的發(fā)展帶來巨大變化，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)帶來的影響?？偠灾眠@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，施工升降機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)一直沒有大的變化，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，國外施工升降機(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2噸。
應(yīng)用前景
現(xiàn)階段，施工升降機(jī)主要是通過電梯司機(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)安裝在每個樓層的限位進(jìn)行反饋，完成自動控制，同時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)。
研究內(nèi)容
（1） 了解升降機(jī)控制技術(shù)的工作原理，國內(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
通過網(wǎng)上查閱相關(guān)資料，收集有關(guān)資料，同時通過文獻(xiàn)資料對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別做出反應(yīng)，而有少數(shù)的自動控制系統(tǒng)是針對鋼絲繩拖拽式的，依靠對拖動電機(jī)的軸角編碼測量，實(shí)行平層控制，定位精度不精確。本文基于PLC技術(shù)研究對導(dǎo)軌式升降機(jī)的控制，依據(jù)安裝在每個樓層的限位進(jìn)行反饋，完成自動控制，同時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題
已具備的條件： 通過參考大量的文獻(xiàn)，掌握課題研究的背景，調(diào)研國內(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
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
教研室（學(xué)科組、研究所）意見
教研室主任簽名：
年 月 日
系意見
主管領(lǐng)導(dǎo)簽名：
年 月 日