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施工升降机自动控制系统设计 孙文迁 图1系统硬件结构图 8051单片机 重量传感器 编 码 器 LED 显示 键 盘 手/自动开关 报 警 吊笼电机 存 储 器 看门狗电路 呼 层 控制器 呼 层 按 钮 笼门连锁开关 摘要：施工升降机是高层建筑施工中不可缺少的垂直运输工具，它主要担负着运送施工人员和施工设备及施工物料的任务。本文对施工升降机自动控制系统的原理及硬、软件进行介绍，并对控制系统的特色部分作了进一步的分析。 1.前言 施工升降机是高层建筑施工中不可缺少的垂直运输工具。它主要担负着运送施工人员的任务，也运输大量的施工设备及物料，工作速度大于34m/min。施工升降机的运送能力及运输高度日益提高，但目前施工升降机自动化控制水平较低。一般没有超载限制，只能靠控制人员数量或估计物料的重量来控制重量，没有楼层的呼叫及显示功能，没有自动选层及平层功能。因此，目前施工升降机在工作中不能预知哪个楼层需要停站及吊笼的平层精度不高，不能预知载荷率，施工升降机的运行是被动的，运输效率低下。 本系统通过设置在各施工楼层的呼叫器，自动检测每个施工层的呼叫信号,判断呼叫信号的上、下行状态，并根据吊笼的运行位置及载荷情况，自动选层并控制吊笼停靠层站及准确平层。当允许吊笼在指定楼层停靠时，系统在吊笼接近?到达指定楼层时自动发出减速?停靠指令，使吊笼准确停靠在指定楼层上，方便施工人员及施工物料的上、下。 2.系统控制原理 系统根据同向优先、就近优先的原则处理呼叫信号。即系统根据吊笼载荷情况，当呼叫信号方向与吊笼运行方向同向时，优先停靠且优先停靠离吊笼最近的楼层。当吊笼处于满载状态时，则不理会一切呼叫信号，直达目的层。 3.系统硬件设计 系统硬件框图如图1所示。 3.1呼叫信号控制 在高层建筑施工中，由于施工楼层多，楼高高，以33层为例，楼高近100米。如果按传统方法在每一施工层上设置上/下行呼叫按钮，则信号线就需要66根，这势必造成信号线多，成本高，为尽可能减少信号线的数量，本系统采用二进制数字编码技术，即26=64，需6根信号线，再加2根电源线共需8根线就解决了问题。这样大大的减少了信号线的数量。同时根据施工楼层的基本层高，将信号线制作成标准线段，呼叫按钮制作成可拆卸的，随着施工楼层的升高，只需增加标准信号线段即可，组装、拆卸方便。 所有呼层信号通过标准信号线送到呼叫信号控制器。呼叫信号控制器为一MCS-51单片机组成的控制系统，控制器将所有呼层信号经过信号处理后通过无线通信的方式将呼层信号传送到吊笼主控制系统。 3.2自动选层及平层 由于施工升降机为齿轮、齿条传动，运行位置十分准确，在施工升降机吊笼内传动机构蜗杆轴端部同轴安装一个旋转编码器，随着轴的转动，旋转编转器提供一组与楼层高度成正比的脉冲数，通过对脉冲的计数，可以准确的反映出吊笼的运行位置，系统从而能够进行可靠的平层控制。 3.3系统存储器 在本系统中，将程序存储器和数据存储器合二为一。由于不同的工程有着不同的层高和随着施工的进行，楼高不断增高，对应的层高和楼高脉冲计数不同，因此系统选用现场读写方便的EEPROM [1]作为系统的RAM和ROM。 在每一项新工程使用前先对对应层高进行一次脉冲计数，以确定每层所对应的脉冲数，作为设定值，并进行存储。随着施工的进行，楼高也在不断升高，需要将施工最高层数不断修正并存储不丢失。 3.4 Watchdog看门狗电路[2] 读取呼 叫信号 呼叫信号 数据处理 呼叫信号 控制发送 图3呼层信号控制程序 开始 初始化 由于施工现场环境恶劣，对系统的干扰多，因此系统设计了看门狗电路，从硬件上保证系统的正常运行 3.5 LED显示 1 2 3 4 5 6 7 系统设计7位LED显示器，分别显示吊笼的重量，呼叫楼层和吊笼实际位置。如下图所示。其中第1.2.3位显示吊笼重量,第4.5位显示呼叫楼层,第6.7位显示吊笼当前所处楼层. 4系统软件设计 4.1主控程序流程图 系统主控程序流程图如图2。 图2主程序流程图 开始 初始化 呼层 自检子程 自检 超载 呼层控 制子程 超载报警子程 N Y N Y N 消层控 制子程 Y 为保证系统每次的正常使用，特设一个自检子程序，在每次使用物料提升机前进行一次系统自检，以确保物料提升机能可靠工作。 系统设有底层校正开关及程序,在吊笼每次回到底层时进行脉冲零位校正,以消除吊笼在运行过程中带来的脉冲计数误差。 4.2呼层信号控制子程 呼层信号控制子程如图3. 呼叫信号控制器将所有呼叫信号根据呼叫顺序自动排队发送。每个吊笼主机在收到呼叫控制器发送来的信号后，根据同向优先、就近优先的原则处理呼叫信号。当吊笼处于满载状态时，则不理会一切呼叫信号，直达目的层；每一个吊笼主控系统在决定目的层后，向另一个吊