專利名稱：升降腳手架荷載同步控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及高層建筑施工用升降腳手架荷載同步控制系統(tǒng)的創(chuàng)新技術，具體 涉及一種能夠進行單個機位、多個機位的荷載測量并根據各個機位點的額定荷載，對 單個機位、多個機位的升降速度的進行自動調節(jié)、自動停機自鎖，以達到整片腳手架 的安全同步升降的控制系統(tǒng)。
背景技術：
眾所周知，腳手架的升降要求每個機位點平穩(wěn)，所有機位點相互同步。按建設部 有關規(guī)定，同一組提升的附著升降腳手架各處高度差最大不超過80 mm,相鄰提升點高 度差最大不超過30mra。這種平穩(wěn)同步的升降要求是由電氣控制系統(tǒng)來完成的。另外，
建筑施工用升降腳手架作為高危行業(yè)，其安全性要求非常高，要求必須設有可靠安全 裝置。電氣控制系統(tǒng)由動力裝置和控制電路組成，動力裝置由電葫蘆、吊鉤、提升鏈 條等組成；控制電路由相關的電氣元件構成，其作用在于控制機位升降、啟停。
目前，升降腳手架荷載同步控制系統(tǒng)技術特點升降過程中的額定荷載采用的是 機位的設計荷載，而不是機位在實際工況下應當承受的荷載； 一般情況下，由于沒有 采用變頻調速技術，從而不能實現(xiàn)動力裝置的升降調速；防墜落裝置只在架體已發(fā)生 墜落的情況下起作用；沒有采用HMI(人機界面)技術。上述控制過程可以看出現(xiàn)有的 控制系統(tǒng)存在以下不足
① 由于設計荷載不是機位同步應有的荷載，腳手架的升降過程很難實現(xiàn)荷載同 步，同步控制依賴于人的經驗與熟練程度；
② 升降過程中升降速度不能平穩(wěn)調節(jié)，機位平穩(wěn)性不能保證；
③ 只有在發(fā)生墜落的情況后才能防墜； 沒有人機界面管理，系統(tǒng)管理不便，不能實時觀察顯示各機位荷載值和荷載變 化趨勢；
◎不能自動控制，升降過程啟停頻繁，每個機位必須同時安排工人實時監(jiān)控； ◎不存在自動調節(jié)的功能，人工工作量大。

實用新型內容
針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，本實用新型的目的是提供一種能夠完全解決升降 腳手架荷載各機位的平穩(wěn)性、整體的同步性問題的，能夠對腳手架進行自動、準確、 及時可靠的調整控制的荷載同步控制系統(tǒng)。
本實用新型的技術方案是這樣實現(xiàn)的升降腳手架荷載同步控制系統(tǒng)，包括控制 電路和若干動力裝置，其特征在于控制電路包括變頻器、力傳感器、PLC，變頻器一 端與PLC電連接，另一端與動力裝置電連接；力傳感器與動力裝置機械連接，與PLC 電連接；力傳感器、變頻器與動力裝置一一對應；控制電路根據力傳感器獲得的每一 個機位實際荷載并結合該機位預設的額定荷載來決定各動力裝置提升速率。
控制電路是控制系統(tǒng)為實現(xiàn)控制功能的電氣電路，它的核心為PLC系統(tǒng)。
力傳感器是一種測量荷載力并可以向PLC輸入電信號的測量儀器，各個機位分別 對應一個傳感器；它有兩種設置方式①力傳感器與動力裝置分開設置，力傳感器一
端懸掛于建筑物基體上，另一端與動力裝置連接；②力傳感器與動力裝置集成設置， 力傳感器置于動力裝置內。
變頻器是一種可改變供電頻率的電器，在本系統(tǒng)中它與動力裝置和PLC系統(tǒng)電氣 連接，由PLC系統(tǒng)向變頻器發(fā)出變頻指令，根據指令變頻器改變動力裝置的供電頻率。
PLC系統(tǒng)為以可編程控制器、相關擴展模塊和控制程序組成，該系統(tǒng)功能強大， 可根據實際需要進行隨意擴展控制點數(shù)。
控制電路還包括行程開關，行程開關為限定腳手架提升/下降距離的器件，行程開 關在架體上升/下降行進到達位置處置于建筑物基體上，它與動力裝置一一對應；當行 程開關檢測到腳手架到達該位置時通過控制電路控制對應的動力裝置自動停機。采用這種方式可以防止腳手架脫離導座的情況。
控制電路還包括電氣防墜自鎖裝置，該裝置置于機位附座處，與機位附座一一對 應；當收到PLC發(fā)出的防墜自鎖指令時該裝置的電磁動力元件立即動作推動卡舌卡阻 架體。該裝置可靠電氣功能使防墜裝置按要求動作鎖定腳手架提升/下降，該裝置的動 力元件為電磁動力件。在特定條件滿足時控制系統(tǒng)通過控制電路使電磁動力件動作， 電磁動力件帶動防墜機構自鎖。
動力裝置為腳手架提升/下降的動力發(fā)出裝置，該動力裝置由電機、鏈條、掛鉤組成。
本系統(tǒng)還包括計算機或屏，計算機為通用計算機，屏為工業(yè)計算機；在本系統(tǒng)中 用于HMI (人機界面)管理技術。該技術使整個系統(tǒng)的監(jiān)控更直觀、更友好，操作更容 易；另外，該技術的使用使得各種系統(tǒng)數(shù)據的收集整理、存儲、輸出以及分析等變得 非常方便，不需專用設備。計算機或屏與PLC系統(tǒng)和其它輸出設備通過特定接口方式 連接。
其它輸出設備為通用的電子、紙質輸出設備。 本實用新型的工作原理介紹-
由力傳感器對各個機位荷載進行測量，把測得的荷載信號傳回PLC (可編程控制 器)系統(tǒng)，由該系統(tǒng)對信號進行數(shù)字化處理，處理后的值即為機位實際荷載值；系統(tǒng) 再把該值與對應的機位額定荷載值進行比較。PLC根據比較結果①向各個機位變頻 器發(fā)出相應控制指令加速升降、減速升降、啟停，由變頻器對動力元件作出相應控 制；其中停機包括單機位停機，多機位停機；②向相關電氣元件發(fā)出動作指令整片 腳手架的啟停、報警停機并防墜自鎖。
其中機位的額定值為各機位的工況實際應有的荷載值，該值通過理論計算得出值 與實際測量相結合得出，該值經確認后設定到PLC系統(tǒng)內。機位實際荷載值由力傳感 器測得，實際荷載值為實時值，因此它與機位額定荷載值的比較為實時比較。換言之 PLC收到的荷載信息和發(fā)出的控制指令都具有實時性，這樣實現(xiàn)了控制的無間斷性。 PLC向變頻器發(fā)出的變頻調速控制指令是根據反饋回來的荷載信息發(fā)出的，新的指令改變機位升降速度，使荷載朝合理化方向改變，新的荷載信息再反饋回到PLC后再進 行新的調整，如此循環(huán)形成閉環(huán)。由此使腳手架在升降過程中時刻保持各處的平穩(wěn)與 整體的同步。
相比現(xiàn)有技術，本實用新型具有如下優(yōu)點
① 本系統(tǒng)額定荷載以各機位同步應當承受的荷載而不是機位能承受的設計荷載，
這樣能很好的各機位升降速度保持一至；
② 本系統(tǒng)能對機位荷載變化實時監(jiān)控，并能檢測到整片架體的受力變形情況；
③ 腳手架的升降過程實現(xiàn)了荷載自動同步控制，同步控制不依賴于操作人員的經 驗與熟練程度；
升降過程中機位升降速度能按要求平穩(wěn)無極調節(jié)，使機位平穩(wěn)可靠；
⑤ 擁有電氣限位和防墜功能，腳手架升降過程更安全可靠；在特定情況發(fā)生后， 在架體發(fā)生墜落前能自動防墜自鎖；
⑥ 使用了 HMI (人機界面)控制技術，整個系統(tǒng)監(jiān)控直觀、友好，操作容易，各 機位的荷載值和荷載變化趨勢能直觀顯示，各種數(shù)據的收集整理、存儲、輸出以及分 析等非常容易，不需專用設備；
⑦ 升降速度能自動調節(jié)，升降過程中的啟、停頻率低，人工工作量大大減輕，所 需現(xiàn)場人員少；
⑧ 由PLC系統(tǒng)對腳手架升降過程中荷載不同步情況進行區(qū)分，根據具體不同步情 況自動作出相應的控制處理；該控制準確、及時，不需人工干預就能夠確保腳手架始 終平穩(wěn)同步。這樣的系統(tǒng)不但施工安全性好，還實現(xiàn)了智能和自動化；
(D由于控制升降的機位點可任意設定，本系統(tǒng)實用范圍廣，可適用于目前所有的 升降腳手架(包括吊籃)等需多點升降的裝置(設備)。


圖1——本實用新型系統(tǒng)結構圖。
圖2——本實用新型各設備間的控制流程圖。 圖3——本實用新型控制系統(tǒng)工作流程圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。
參見圖1和圖2，從圖上可以看出，本實用新型的升降腳手架荷載同步控制系統(tǒng)， 包括控制電路和若干動力裝置，控制電路包括變頻器、力傳感器、PLC、行程開關和電 氣防墜自鎖裝置，變頻器一端與PLC電連接，另一端與動力裝置電連接；力傳感器與 動力裝置機械連接，與PLC電連接，將動力裝置的荷載傳遞給PLC;傳感器、變頻器 與動力裝置一一對應；控制電路根據力傳感器獲得的每一個機位實際荷載并結合該機 位預設的額定荷載來決定各動力裝置提升速率。
力傳感器是一種測量荷載力并可以向PLC輸入電信號的測量儀器，各個機位分別 對應一個傳感器；它有兩種設置方式①力傳感器與動力裝置分開設置，力傳感器一
端懸掛于建筑物基體上，另一端與動力裝置連接；②力傳感器與動力裝置集成設置， 力傳感器置于動力裝置內。
行程開關在架體上升/下降行進到達位置處置于建筑物基體上，它與動力裝置一一 對應；當行程開關檢測到腳手架到達該位置時通過控制電路控制對應的動力裝置自動 停機。
電氣防墜自鎖裝置置于機位附座處，與機位附座一一對應；當收到PLC發(fā)出的防 墜自鎖指令時該裝置的電磁動力元件立即動作推動卡舌卡阻架體。
系統(tǒng)還與HMI管理設備、輸出設備連接，HMI管理設備為計算機/屏?？刂葡到y(tǒng)的 計算機或屏通過通信數(shù)據接口和數(shù)據線與PLC和其它輸出設備連接，其它輸出設備與 計算機/屏電連接。
本系統(tǒng)的核心為控制電路，而控制電路的核心為PLC系統(tǒng)，控制電路控制指令均 由PLC系統(tǒng)發(fā)出。PLC系統(tǒng)的輸入分別由控制按鈕、行程開關、力傳感器完成，控制 程序通過接口下載到PLC內，所有的數(shù)據處理和控制指令都是由程序控制。力傳感器、 變頻器通過PLC的輸入、輸出端口與控制電路連接；行程開關一方面與動力裝置通過 電氣電路連接，另一方面與PLC的輸入端口連接；電氣防墜自鎖裝置中的電氣動力元件一方面與PLC的輸出端口連接，另一方面與防墜塊機械連接；控制電路通過PLC的 通信端口與HMI (人機界面)設備連接，HMI設備通過數(shù)據輸出端口與輸出設備連接。 根據圖3對本實用新型的控制過程具體表述如下
(1) 腳手架提升前通過控制程序對每個機位的額定荷載、荷載極限值和架體升降最 大速度進行設定，然后對架體整體初始平衡調節(jié)；
(2) 初始平衡調節(jié)完成后啟動架體提升/下降，提升/下降過程中對每個機位的荷載 變化情況進行實時監(jiān)控，以優(yōu)先調節(jié)變差最嚴重機位為原則進行控制-
① 當出現(xiàn)荷載超過設定極限值的故障時整片腳手架報警停機并防墜自鎖，然后進 行人工故障處理；
② 當提升過程中出現(xiàn)實際荷載大于額定荷載時減小該機位的上升速度，相反加大 該機位提升速度；
③ 當下降過程中出現(xiàn)實際荷載大于額定荷載時加大該機位的下降速度，相反減小 該機位下降速度；
(3) 升降過程是否結束由限位開關來決定，當限位開關檢測到腳手架到達指定位置 時自動停機而結束。
從上述描述可知本實用新型的機理為過程控制、分散與集中相結合的原則來保 證腳手架的同步升降。
權利要求1、 升降腳手架荷載同步控制系統(tǒng)，包括控制電路和若干動力裝置，其特征在于控制電 路包括變頻器、力傳感器、PLC，變頻器一端與PLC電連接，另一端與動力裝置電連接；力傳 感器與動力裝置機械連接，與PLC電連接；力傳感器、變頻器與動力裝置一一對應；控制電 路根據力傳感器獲得的每一個機位實際荷載并結合該機位預設的額定荷載來決定各動力裝置 提升速率。
2、 根據權利要求1所述的升降腳手架荷載同步控制系統(tǒng)，其特征在于所述力傳感器機 械連接于動力裝置內部。
3、 根據權利要求1所述的升降腳手架荷載同步控制系統(tǒng)，其特征在于所述力傳感器一 端連于建筑物基體上，另一端與動力裝置機械連接。
4、 根據權利要求1所述的升降腳手架荷載同步控制系統(tǒng)，其特征在于控制電路還包括 行程開關，行程開關在架體上升/下降行進到達位置處置于建筑物基體上，它與動力裝置一一 對應；當行程開關檢測到腳手架到達該位置時通過控制電路控制對應的動力裝置自動停機。
5、 根據權利要求1所述的升降腳手架荷載同步控制系統(tǒng)，其特征在于控制電路還包括 電氣防墜自鎖裝置,該裝置置于機位附座處，與機位附座一一對應；當收到PLC發(fā)出的防墜自 鎖指令時該裝置的電磁動力元件立即動作推動卡舌卡阻架體。
6、 根據權利要求1所述的升降腳手架荷載同步控制系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)與HMI管理 設備、輸出設備連接。
7、 根據權利要求6所述的升降腳手架荷載同步控制系統(tǒng)，其特征在于所述HMI管理設備為計算機/屏。
8、 根據權利要求7所述的升降腳手架荷載同步控制系統(tǒng)，其特征在于計算機/屏與PLC電連接，輸出設備與計算機/屏電連接。
專利摘要本實用新型公開了一種升降腳手架荷載同步控制系統(tǒng)，包括控制電路和若干動力裝置，控制電路包括變頻器、力傳感器、PLC，變頻器一端與PLC電連接，另一端與動力裝置電連接；力傳感器與動力裝置機械連接，與PLC電連接；力傳感器、變頻器與動力裝置一一對應；控制電路根據力傳感器獲得的每一個機位實際荷載并結合該機位預設的額定荷載來決定各動力裝置提升速率。本實用新型能夠完全解決升降腳手架荷載各機位的平穩(wěn)性、整體的同步性問題，能夠對腳手架進行自動、準確、及時可靠的調整控制，本系統(tǒng)實用范圍廣，可適用于目前所有的升降腳手架(包括吊籃)等需多點升降的裝置(設備)。
文檔編號E04G3/28GK201156211SQ200820097680
公開日2008年11月26日 申請日期2008年2月22日 優(yōu)先權日2008年2月22日
發(fā)明者賀昌義 申請人:賀昌義