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1、 簡介： 施工升降機是高層建筑施工中不可缺少的垂直運輸工具，它主要擔負著運送施工人員和施工設備及施工物料的任務。本文對施工升降機自動控制系統(tǒng)的原理及硬、軟件進行介紹，并對控制系統(tǒng)的特色部分作了進一步的分析。 關鍵字：施工升降機 單片機 編碼器 平層 1.前言 施工升降機是高層建筑施工中不可缺少的垂直運輸工具。它主要擔負著運送施工人員的任務，也運輸大量的施工設備及物料，工作速度大于34m/min。施工升降機的運送能力及運輸高度日益提高，但目前施工升降機

2、自動化控制水平較低。一般沒有超載限制，只能靠控制人員數(shù)量或估計物料的重量來控制重量，沒有樓層的呼叫及顯示功能，沒有自動選層及平層功能。因此，目前施工升降機在工作中不能預知哪個樓層需要停站及吊籠的平層精度不高，不能預知載荷率，施工升降機的運行是被動的，運輸效率低下。 本系統(tǒng)通過設置在各施工樓層的呼叫器，自動檢測每個施工層的呼叫信號,判斷呼叫信號的上、下行狀態(tài)，并根據(jù)吊籠的運行位置及載荷情況，自動選層并控制吊籠停靠層站及準確平層。當允許吊籠在指定樓層?？繒r，系統(tǒng)在吊籠接近到達指定樓層時自動發(fā)出減速?？恐噶?，使吊籠準確停靠在指定樓層上，方便施工人員及施工物料的上、下。 2.系統(tǒng)控制原理 系統(tǒng)根

3、據(jù)同向優(yōu)先、就近優(yōu)先的原則處理呼叫信號。即系統(tǒng)根據(jù)吊籠載荷情況，當呼叫信號方向與吊籠運行方向同向時，優(yōu)先停靠且優(yōu)先?？侩x吊籠最近的樓層。當?shù)趸\處于滿載狀態(tài)時，則不理會一切呼叫信號，直達目的層。 3.系統(tǒng)硬件設計 系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示。 圖1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖 3.1 呼叫信號控制 在高層建筑施工中，由于施工樓層多，樓高高，以33層為例，樓高近100米。如果按傳統(tǒng)方法在每一施工層上設置上/下行呼叫按鈕，則信號線就需要66根，這勢必造成信號線多，成本高，為盡可能減少信號線的數(shù)量，本系統(tǒng)采用二進制數(shù)字編碼技術，即26=64，需6根信號線，再加2根電源線共需8根線就解決了問題。這樣大大的

4、減少了信號線的數(shù)量。同時根據(jù)施工樓層的基本層高，將信號線制作成標準線段，呼叫按鈕制作成可拆卸的，隨著施工樓層的升高，只需增加標準信號線段即可，組裝、拆卸方便。 所有呼層信號通過標準信號線送到呼叫信號控制器。呼叫信號控制器為一MCS-51單片機組成的控制系統(tǒng)，控制器將所有呼層信號經(jīng)過信號處理后通過無線通信的方式將呼層信號傳送到吊籠主控制系統(tǒng)。 3.2 自動選層及平層 由于施工升降機為齒輪、齒條傳動，運行位置十分準確，在施工升降機吊籠內(nèi)傳動機構(gòu)蝸桿軸端部同軸安裝一個旋轉(zhuǎn)編碼器，隨著軸的轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)編轉(zhuǎn)器提供一組與樓層高度成正比的脈沖數(shù)，通過對脈沖的計數(shù)，可以準確的反映出吊籠的運行位置，系統(tǒng)從而

5、能夠進行可靠的平層控制。 3.3 系統(tǒng)存儲器 在本系統(tǒng)中，將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器合二為一。由于不同的工程有著不同的層高和隨著施工的進行，樓高不斷增高，對應的層高和樓高脈沖計數(shù)不同，因此系統(tǒng)選用現(xiàn)場讀寫方便的EEPROM [1]作為系統(tǒng)的RAM和ROM。 在每一項新工程使用前先對對應層高進行一次脈沖計數(shù)，以確定每層所對應的脈沖數(shù)，作為設定值，并進行存儲。隨著施工的進行，樓高也在不斷升高，需要將施工最高層數(shù)不斷修正并存儲不丟失。 3.4 Watchdog看門狗電路[2] 由于施工現(xiàn)場環(huán)境惡劣，對系統(tǒng)的干擾多，因此系統(tǒng)設計了看門狗電路，從硬件上保證系統(tǒng)的正常運行 3.5 LED顯示

6、 系統(tǒng)設計7位LED顯示器，分別顯示吊籠的重量，呼叫樓層和吊籠實際位置。如下圖所示。其中第1.2.3位顯示吊籠重量,第4.5位顯示呼叫樓層,第6.7位顯示吊籠當前所處樓層. 4 系統(tǒng)軟件設計 4.1 主控程序流程圖 系統(tǒng)主控程序流程圖如圖2。 為保證系統(tǒng)每次的正常使用，特設一個自檢子程序，在每次使用物料提升機前進行一次系統(tǒng)自檢，以確保物料提升機能可靠工作。 系統(tǒng)設有底層校正開關及程序,在吊籠每次回到底層時進行脈沖零位校正,以消除吊籠在運行過程中帶來的脈沖計數(shù)誤差。 4.2 呼層信號控制子程 呼層信號控制子程如圖3. 呼叫信號控制器將所有呼叫信號根據(jù)呼叫順序自動排隊

7、發(fā)送。每個吊籠主機在收到呼叫控制器發(fā)送來的信號后，根據(jù)同向優(yōu)先、就近優(yōu)先的原則處理呼叫信號。當?shù)趸\處于滿載狀態(tài)時，則不理會一切呼叫信號，直達目的層；每一個吊籠主控系統(tǒng)在決定目的層后，向另一個吊籠主控系統(tǒng)發(fā)出聯(lián)控信號，這樣另一個吊籠控制系統(tǒng)在收到信號后即從呼叫樓層隊列中去掉該目的層，從而避免了兩吊籠之間的運輸沖突，減少了無為的往返，提高了輸送效率。 表1 呼叫信號編碼表 33層 1 1 1 1 1 32層 1 1 1 1 0 31層 1 1 1 0 1 . . . . . . . . . . . . . . .

8、. . . . . 4層 0 0 0 1 1 3層 0 0 0 1 0 2層 0 0 0 0 1 D5 D4 D3 D2 D1 D0 4.3 呼叫信號編碼圖表 表1中以32層為例，其中：D0~D4為呼層信號位，D5為上/下行信號位，即只需6根信號線就可保證對32層樓的呼叫。如果要實現(xiàn)64層呼叫系統(tǒng)，只須再增加一根信號線即可。 4.4 呼叫信號的處理 主控系統(tǒng)對所有呼層信號根據(jù)同向優(yōu)先、就近優(yōu)先的原則進行排隊處理。根據(jù)最優(yōu)先的呼層信號控制提升機的運行,將最優(yōu)先的呼層信號送到LED顯示，并控制吊籠的運行。 4.5 系

9、統(tǒng)軟件采用結(jié)構(gòu)化設計，各功能子程采用模塊化編程，組態(tài)方便、靈活，調(diào)試方便。 4.6 系統(tǒng)軟件采用軟件陷阱方法，與硬件Watchdog電路共同對系統(tǒng)進行監(jiān)控，防止控制系統(tǒng)發(fā)生死機和飛程序，消除各種干擾因素對系統(tǒng)的影響。 4.7 各吊籠主控系統(tǒng)在收到樓層呼叫信號時，自動發(fā)出語音提示。當?shù)趸\到達目的層時自動語音報站。 4.8 系統(tǒng)設有吊籠門安全聯(lián)鎖開關和程序，以保證人員的安全。 4.9 系統(tǒng)設有聲光報警子程。當?shù)趸\載重量接近或達到額定載荷時,系統(tǒng)自動發(fā)出聲、光報警。 5 結(jié)論 通過對系統(tǒng)硬件、軟件設計，利用單片機和編碼技術，系統(tǒng)根據(jù)吊籠的載荷率、樓層呼叫信號、吊籠的運行方向，自動選擇最需要的?？繉诱竞褪沟趸\準確可靠的平層，很好地解決了施工升降機實際使用中遇到的問題，提高了施工升降機的施工自動化水平和運輸效率，具有良好的應用前景。 參考文獻： [1]何立民著,《MCS-51系列單片機應用系統(tǒng)設計》,北京航空航天大學出版社,1998. [2]李華主編,《MCS-51系列單片機實用接口技術》, 北京航空航天大學出版社,1993. [3] Nordic, nRF401ProductSpecifiation, Nordic corperation, 2000 [4]孫文遷 王波，高速物料提升機自動控制系統(tǒng)，微計算機信息，2004.4