数控电路在提升机械控制系统中的应用

　　随着我国建筑市场的蓬勃发展，多种形式的建筑物大量涌现，尤其是高层建筑、超高层建筑更是在建筑中占据绝对优势。在建筑施工中，随着建筑物高度的增加给建筑材料的垂直运输带来了一定的困难。由于现代技术的不断涌现，建筑工地的起重机、塔吊等起重设备已是建筑施工中不可缺少的施工机械，且控制方式和控制设备也已十分先进。但在一般的中小型建筑工地或小型企业，或没有条件使用大型机械设备的场合，还需利用卷扬机等组成提升设备来提吊混凝土、建材等其他施工所用的物料。工作时由操作人员判断或根据指挥人员的指挥信号用频繁点动控制的方式控制卷扬机运转。由于卷扬机的电气控制系统采用的是继电一接触控制方式，其控制系统可靠性较低，提升机械的梯笼与工作层不易准确平层，人员操作十分不便，且控制系统接线较复杂，不利于设备的维护与管理。针对这一问题，本文设计了提升机械数控系统，主要对卷扬机类机械设备实行自动控制，可以较大的提高工作效率及施工的安全性。该数控系统接线简单，使用元件少，操作方便，经济性好，对促进安全生产有着积极作用。该设计也可适用于其他类似的垂直运输机械设备。

一、系统组成

　　该数控系统由四部分组成。图1为数控系统的结构框图。

图1数控系统框图 

　　1、控制信号产生电路

　　该电路根据卷扬机所处的实际位置D与期望要达到的目标位置M进行比较后产生三个控制信号，即上升信号(当D<M时)=Q_U下降信号(当D>M时)=Q_D、停止信号(当D=M时)=Q_S。

　　2、电动机控制电路

　　直接用于控制电动机的正反转，拖动梯笼运行。当D<M时，电机正传梯笼上升；当D>M时电机反转梯笼下降；当D=M时电机停转梯笼停止。

　　3、稳压电路

　　稳压电路为该数控系统提供所需的各种电压。

　　4、对讲电路

　　用于提升机械操作人员与各楼层施工人员通讯联络用。

二、数控系统工作原理，

　　1、控制系统信号产生电路

　　电路原理图如图2所示。七段译码器IC₁-1、IC₁-2、IC₁-3、IC₁-4及共阴极数码管组成显示电路，用来显示当前位置D(两位数)及目标位置M(两位数)。操作人员通过互锁按键开关LK₁、LK₂设置目标层M的个位数和十位数，经IC₄-1、IC₄-2编码后送往锁存器IC₃、按下设置确认按钮AN，后M被锁存并显示。IC₅-1、IC₅-2组成八位二进制比较电路，对当前层D和目标位置M进行比较。比较结果产生三个信号，若当D<M时，则比较器输出上升信号，该信号把计数器IC₂-1、IC₂-2、设置为加法计数状态，同时把电动机设置为正转状态，按启动按钮后梯笼上升。每上升一层，IC₆组成的触发电路便输出一个计数脉冲，计数器加1，直至D=M时，比较电路输出停止信号，关闭计数器和使电动机停转。

图2数控系统原理图 

　　相反若D>M时，比较器输出下降信号，该信号把计数器IC₂-1、IC₂-2、设置为减法计数状态，同时把电动机设置为反转状态，按启动按钮后梯笼下降。每下降一层，IC₆组成的触发电路便输出一个计数脉冲，计数器减1，直至D=M时，．比较电路输出停止信号，关闭计数器和使电动机停转。

　　开机或失电后，D自动清零，此时需按AN₁，设置D=M，并核对梯笼的实际位置。

　　2、电动机控制电路

　　电路如图3所示。若D<M时，比较电路输出上升信号Q_U(高电平)，T₁导通，继电器1J吸合，指示灯LD₁亮，指示上升状态，做好接通电动机正转接触器ZC准备，当按下启动按钮OA后，继电器QJ线圈得电并自锁，同时使ZC线圈得电，其主触头闭合电动机正转拖动梯笼上升。当上升到目标层使D=M或在紧急情况下按下紧急停机按钮TA后，Qs变为高电平，继电器3J吸合，电动机停转，同时使QJ失电而释放。若D>M时，比较电路输出下降信号Q0(高电平)，T2导通，继电器2J吸合，指示灯LD：亮，指示下降状态，、同时做好接通电动机反转接触器FC准备。当按下启动按钮OA后QJ得电，动作过程同上。为防止M设置不合理，使梯笼超高或过低，该系统考虑设置有上限位开关SQ。和下限位开关SQ。作保护。在梯笼上升过程中，1J闭合，若超过上限位，K11闭合继电器4J(3J)得电吸合，接通紧急停机回路使电动机停转。此时即使误操作按下启动按钮QA，由于QJ被闭锁电动机仍不会运转。反之，在下降过程中2J吸合，到达地面时K。闭合使继电器4J吸合，电动机不会运转。

图3电动机控制电路 

　　3、稳压电路

　　稳压电路如图4所示。稳压电路为一般串联性稳压电路。该电路有两种电压输m，V。(12V)供电动机控制电路和对讲电路适用。稳压后的电压V。，(10V)供控制信号产生电路适用。

图4稳压电路 

　　4、对讲电路

　　对讲电路如图5所示。在建筑物的各层装设一个扬声器箱，内有按钮式转换开关，按下式发话，松开后受话，便于各层施工人员与卷扬机操作人员直接联系，保证操作人员把所需物料准确快捷地送到相应楼层。

图5对讲电路 

三、设备安装使用

　　本数控系统主要用于电磁制动快速卷扬机，所有控制电路均集成在卷扬机开关箱内，如图6所示。安装时进线接电源，出线接卷扬机电动机，再将5芯屏蔽电缆沿井架垂直敷设，在每层位置安装控制盒及对讲机盒。调试时使梯笼能与各层平齐即可，安装使用非常方便。

图6卷扬机数控系统安装示意图 

　　本设计所用元器件较目前市场上销售的产品落后，使用时尽量选择性能好技术含量高的元器件。

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