CN104746817B - 基于plc的楼宇外置式逃生梯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于PLC的楼宇外置式逃生梯，其技术特点是：由逃生梯结构部分、电气拖动部分、电气控制系统构成，逃生梯结构部分包括梯体、翻转支撑装置和辅助支撑装置，梯体由梯体主架、水平固定横杆、固定端翻转支撑装置套环构成，翻转支撑装置由转轴、减速机构和支撑杆构成，所述的辅助支撑装置包括固定端水平支撑台、自由端水平支撑台、地面基座、锁梯机构、放梯通道；电气拖动部分包括放梯电机、抽板电机、放梯转轴、放梯抽板和放梯绳；电气控制系统包括电源部分和PLC控制系统。本发明设计合理，增加了人员逃生的途径和效率，为使用人员提供了更高的安全感，适用人群更广，同时也具有更高的疏散逃生效率。

Description

基于PLC的楼宇外置式逃生梯

技术领域

本发明属于楼宇建筑领域，尤其是一种基于PLC的楼宇外置式逃生梯。

背景技术

随着城市化进程的发展，城市中人口密集的公共场所越来越多。在一些人口密集的公共场所(如商场)发生火灾时，现有消防通道等不能提供足够的疏散能力，而且经常会有消防通道不能保证通畅或者通道内也发生火情的情况。因此，市场上已经出现了各种各样的楼外应急逃生装置，主要包括垂直逃生梯或软梯、逃生绳、逃生滑道、缓降器以及固定式逃生梯等，这些逃生方法都有各自的优势与不足。垂直梯、逃生绳风险性较大，容易引起人们恐惧，不适用于老人小孩等特殊人群，而且存在一人坠落危及到他人等缺点。固定式逃生滑道、固定式逃生梯影响楼体外观，而且要占用较大的空间。针对楼层高度不是很高但是每层楼面积较大、人流量较大的大型商场、超市、娱乐餐饮城等一些公共场所，现有的应急逃生通道还比较单一，主要就是通过楼内应急通道进行逃生。当火灾等危急情况发生时，由于逃生方法单一可能会造成一些人员不能及时逃生的情况。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、安全有效、使用方便、逃生效率及安全感高且适用人群广泛的基于PLC的楼宇外置式逃生梯。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于PLC的楼宇外置式逃生梯，由逃生梯结构部分、电气拖动部分、电气控制系统构成，其中：

所述逃生梯结构部分包括梯体、翻转支撑装置和辅助支撑装置，梯体由梯体主架、水平固定横杆、固定端翻转支撑装置套环构成，水平固定横杆位于梯体的末端，梯体固定端翻转支撑装置套环设置在梯体主架的固定端底部；所述的翻转支撑装置均布安装在楼体外墙上，每个翻转支撑装置均由转轴、减速机构和支撑杆构成，转轴与减速装置相连并固定于楼体外墙上，支撑杆一端固定在转轴上，靠近固定端的一条支撑杆嵌装在梯体主架底部的固定端翻转支撑装置套环内，其他支撑杆嵌装在梯体底部制有的凹槽内；所述的辅助支撑装置包括固定端水平支撑台、自由端水平支撑台、地面基座、锁梯机构、放梯通道，该固定端水平支撑台位于梯体固定端的楼体外墙上，该自由端水平支撑台位于梯体自由端的楼体外墙上，在自由端水平支撑台上安装放梯电机、抽板电机、放梯转轴和放梯抽板，地面基座安装在地面上，锁梯机构位于楼顶或者放梯通道内的梯体附近用于使梯体常态时保持护栏状，该放梯通道设置在每层楼一侧的边缘；

所述电气拖动部分包括放梯电机、抽板电机、放梯转轴、放梯抽板和放梯绳，放梯电机和抽板电机均位于自由端水平支撑台上分别用于拖动放梯转轴和放梯抽板；放梯转轴固定于自由端水平支撑台上方，放梯抽板位于自由端水平支撑台靠近梯体一侧的边缘；放梯绳缠绕在放梯转轴上，自由端固定在水平固定横杆上，放梯转轴通过放梯绳拖动梯体运动；

电气控制系统包括电源部分和PLC控制系统，该PLC控制系统包括PLC、行程开关、指示灯、操作按钮、接触器、继电器以及楼内逃生指示标志；行程开关、操作按钮连接在PLC输入端，接触器的线圈、继电器、指示灯、楼内逃生指示标志与PLC输出端相连。

而且，所述固定端水平支撑台上设有机械自锁机构，使位于梯体固定端的翻转支撑装置在翻转完成后能够得到固定；所述放梯抽板上设有机械自锁机构用于上层梯体放至下层放梯抽板上时将梯体固定；所述的地面基座设有机械自锁机构，使梯体自由端的水平固定横杆落在机械自锁机构的相应槽内得到固定。

而且，所述的锁梯机构由安装在楼顶的继电器控制。

而且，所述电源部分包括380V三相交流电和220V两相交流电，380V三相交流电直接为放梯电机、抽板电机供电，220V两相交流电经整流模块整流后为PLC控制系统供电。

而且，所述的行程开关用于采集梯体位置信息并输入到PLC，每层梯体设有五个行程开关，分别位于固定端水平支撑台上、放梯抽板轨道最内侧、放梯抽板上、放梯抽板轨道外侧和梯体水平位置的外墙上。

而且，所述PLC通过接触器的触点对放梯电机、抽板电机运行状态进行控制，其中，接触器KM61触点和接触器KM62触点分别控制放梯电机正转和反转；接触器KM63触点和接触器KM64触点分别控制抽板电机42正转和反转；接触器KM65触点位于主干路上，用于控制放梯过程的紧急停止。

而且，所述指示灯和操作按钮设置在控制面板上，控制面板安装于每层登梯口附近。

而且，所述指示灯包括电源指示灯、抽板指示灯、放梯指示灯、收梯指示灯、搭建完成指示灯和紧急停止指示灯；所述操作按钮包括应急开关、确认按钮、紧急停止按钮、收梯按钮。

而且，楼体每层的水平支撑台上下对齐，放梯抽板长度足够长，既可以使本层梯体水平状态时能够在放梯抽板完全收进时通过，又足以在放梯抽板伸出后为上层放下的梯体提供支撑。

本发明的优点和积极效果是：

本发明为大型超市、商场等人口密集且楼层不高的公共场所提供了一种方便实用、安全有效的逃生装置，增加了人员逃生的途径和效率。本发明相对于垂直逃生方式而言，为使用人员提供了更高的安全感，因此适用人群更广，同时也具有更高的疏散逃生效率。另外，本发明的逃生梯主体在常态时躺放于楼顶或者某楼层边缘，因此不影响楼体的整体外观。

附图说明

图1为本发明的常态结构示意图；

图2为逃生梯搭建过程中的水平状态示意图；

图3为逃生梯搭建完成后的状态示意图；

图4为翻转支撑装置的结构示意图

图5为固定端翻转支撑装置套环与支撑杆的连接结构示意图；

图6为电气部分的原理示意图；

图7为电机控制部分的主电路图；

图8为控制面板示意图；

图中，11-梯体主架、12-水平固定横杆、13-固定端翻转支撑装置套环，2-翻转支撑装置、21-转轴、22-减速机构、23-支撑杆，31-固定端水平支撑台、32-自由端水平支撑台、33-地面基座、34-锁梯机构、35-放梯通道、310机械自锁机构、330机械自锁机构，41-放梯电机、42-抽板电机、43-放梯转轴、44-放梯抽板、45-放梯绳、440机械自锁机构，50-地面基座行程开关、51-第一行程开关、52-第二行程开关、53-第三行程开关、54-第四行程开关、55-第五行程开关，KM61-接触器、KM62-接触器、KM63-接触器、KM64-接触器、KM65-接触器、继电器7。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：

一种基于PLC的楼宇外置式逃生梯，由逃生梯结构部分、电气拖动部分、电气控制系统构成。逃生梯结构部分构成逃生通道，电气拖动部分用来拖动逃生梯搭建，电气控制系统用来检测装置运行状态，对其运行进行控制与指示。本发明主要适用于大型商场、超市、娱乐餐饮城等楼层较低，但每层面积较大、人员密集的公共场所。下面以应用于三层楼宇为例，对本发明的技术方案做进一步说明：

如图1至图5所示，所述逃生梯结构部分包括梯体、翻转支撑装置2和辅助支撑装置。

梯体由梯体主架11、水平固定横杆12、固定端翻转支撑装置套环13构成。梯体由轻质坚固材料构成，常态时立放于公共场所的楼顶或者楼层内的放梯通道35内，并且由锁梯机构34固定。梯体主架11构成人员逃生的楼梯，水平固定横杆12位于梯体下放端的末端，用于在梯体下放完成后将梯体自由端固定于下一层的自由端水平支撑台32伸出的放梯抽板44或者地面基座33上的机械自锁机构440或330上，使梯体更稳固；此外，水平固定横杆12还作为放梯绳45的着力点，用于固定放梯绳45。梯体固定端翻转支撑装置套环13设置在梯体主架11的固定端底部，并套装在梯体固定端的翻转支撑装置2上。固定端翻转支撑装置套环13位于梯体主架11固定端的底部，用于套装靠近固定端的翻转支撑装置2的支撑杆23。

如图4所示，翻转支撑装置2均布安装在楼体外墙上，每个翻转支撑装置2由转轴21、减速机构22和支撑杆23构成。转轴21与减速装置22相连，并固定于楼体外墙上，支撑杆23一端固定在转轴21上，其中，靠近固定端的支撑杆23(图1中最右侧的支撑杆)嵌装在梯体主架11底部的固定端翻转支撑装置套环13内(如图5所示)，其他翻转支撑装置2上的支撑杆嵌装在梯体底部制有的凹槽内。嵌装在固定端翻转支撑装置套环内的支撑杆23在翻转完成后作为梯体下放的转轴，该支撑杆23末端固定在固定端水平支撑台31上的机械自锁机构310内；其他部位的支撑杆23在梯体翻转为水平状态后可继续向下转动至垂直向下状态，从而使得其他支撑杆23不会影响梯体下放。梯体的翻转在自身重力及弹簧弹力的作用下进行，由于翻转支撑装置2包含减速机构22，使得梯体翻转过程较缓慢平稳。

辅助支撑装置包括固定端水平支撑台31、自由端水平支撑台32、地面基座33、锁梯机构34、放梯通道35，辅助支撑装置主要为逃生梯主体在运行中的各个状态提供辅助和支撑。固定端水平支撑台31位于梯体固定端的楼体外墙上，为梯体固定端提供固定和支撑，同时也可以作为人员的登梯平台，固定端水平支撑台31上包括机械自锁机构310，使位于梯体固定端的一条翻转支撑装置23在翻转完成后能够得到固定，作为梯体下放过程的转轴。自由端水平支撑台32位于梯体自由端的楼体外墙上，作为上一层人员通过梯体下到该层后的落脚平台，并通过该平台进入放梯通道35前往该层的固定端水平支撑台31。在自由端水平支撑台32上安装放梯电机41、抽板电机42、放梯转轴43和放梯抽板44。地面基座33位于地面适当位置，使第二层的梯体自由端放下后恰好落在地面基座33上，从而为搭建完成后的梯体提供支撑和固定。地面基座上安装有机械自锁机构330，使梯体自由端的水平固定横杆12落在机械自锁机构330的相应槽内得到固定。锁梯机构34位于楼顶适当位置或者楼层内的放梯通道35内的梯体附近，用于使本层梯体常态时保持护栏状，该锁梯机构34由安装在附近的继电器7控制，继电器7得电，使得锁梯机构34打开，梯体在自身重力及弹簧拉力作用下向外翻转。放梯通道35设置在每层楼一侧的边缘，平时用来放置梯体，当逃生梯启动且梯体搭建完成后，放梯通道35空出，作为逃生人员由该层自由端水平支撑台32通往固定端水平支撑台31的通道，使得上层逃往该层的人员可以继续向下层逃生。

如图1至3所示，电气拖动部分包括放梯电机41、抽板电机42、放梯转轴43、放梯抽板44和放梯绳45，电气拖动部分为逃生梯的搭建提供动力。其中，放梯电机41和抽板电机42均位于自由端水平支撑台32上，分别用于拖动放梯转轴43和放梯抽板44。放梯转轴43固定于自由端水平支撑台32上方，在放梯电机41的拖动下转动，从而拖动收放梯体。放梯抽板44位于自由端水平支撑台32靠近梯体一侧的边缘，可以在抽板电机42的拖动下伸出或缩进。放梯绳45缠绕在放梯转轴43上，自由端固定在水平固定横杆12上，放梯转轴43通过放梯绳45拖动梯体运动。当本层梯体需要下放时，放梯抽板44在抽板电机42的拖动下抽离，梯体自由端在放梯绳45的牵引下平稳下放。在本层梯体放下之后，上层梯体放下之前放梯抽板42重新伸出，为上层梯体自由端提供支撑。所述放梯抽板44上带有机械自锁机构440，当上层梯体放至下层放梯抽板44上时机械自锁机构440将梯体固定住。

如图6所示，电气控制系统包括电源部分和PLC控制系统并安装在楼内的适当位置。该电源部分包括380V三相交流电供电和220V两相交流电供电两部分，380V三相交流电直接为电机(放梯电机41、抽板电机42)供电，220V两相交流电经整流模块整流后为PLC控制系统供电。该PLC控制系统包括PLC、行程开关、控制面板(指示灯、操作按钮)、接触器、继电器以及楼内逃生指示标志。行程开关、操作按钮与PLC输入端相连实现对系统工作状态的监测及操作控制；接触器的线圈、继电器、指示灯、楼内逃生指示标志与PLC输出端相连，从而实现拖动电机的控制、系统运行状态的指示和为楼内人员逃生提供警报与指示。接触器触点位于主电路中，通过接触器触点的开闭控制电机的正反转及停止。

在电气控制系统中，行程开关采集梯体位置信息，并输入到PLC。每层梯体设有5个行程开关，分别位于固定端水平支撑台上(行程开关51)、放梯抽板轨道最内侧(行程开关52)、放梯抽板44上(行程开关53)、放梯抽板轨道最外侧(行程开关54)和梯体水平位置的外墙上(行程开关55)。固定端水平支撑台31上的行程开关51用来检测梯体是否翻转至水平位置；放梯抽板44轨道最内侧的行程开关52用于检测放梯抽板44是否完全缩进；放梯抽板44上的行程开关53用于检测上一层梯体是否搭建完成；放梯抽板44轨道最外侧的行程开关54用于检测放梯抽板44是否完全伸出；梯体水平位置的外墙上的行程开关55用于检测梯体回收过程是否达到水平位置。另外在地面基座上还有一个行程开关50，用来检测第二层放下的梯体是否搭建完成。

PLC输出驱动接触器的线圈，从而通过接触器的触点开关改变主电路拓扑结构，实现对拖动电机运行状态的控制，进而实现对逃生梯主体的控制。如图7所示，接触器KM61触点和接触器KM62触点分别控制放梯电机41正转和反转；接触器KM63触点和接触器KM64触点分别控制抽板电机42正转和反转。接触器KM61触点闭合，接触器KM62触点断开，放梯电机41正转，放梯转轴43正转，梯体自由端下降；接触器KM62触点闭合，接触器KM61触点断开，放梯电机41反转，放梯转轴43反转，梯体自由端被向上提升。接触器KM63触点闭合，接触器KM64触点断开，抽板电机42正转，放梯抽板44抽离，使得梯体自由端能够放下；接触器KM64触点闭合，接触器KM63触点断开，抽板电机42反转，放梯抽板44伸出，为梯体自由端提供支撑。并且，接触器KM61和接触器KM62触点不允许同时闭合，接触器KM63和接触器KM64触点不允许同时闭合，这一点的实现对技术人员来说是容易的。接触器KM65触点位于主干路上，当接触器KM65触点打开时，放梯电机和抽板电机均失电停止，用于控制放梯过程的紧急停止。

如图8所示，指示灯和操作按钮设置在控制面板上，用于实现人员对PLC的控制以及PLC运行状态的指示。该控制面板安装于登梯口附近，用于控制系统运行并指示系统工作状态，并且每层均有作用相同的控制面板，可以从各个楼层控制梯体的运行。控制面板上的指示灯包括从左至右设置的电源指示灯、抽板指示灯、放梯指示灯、收梯指示灯、搭建完成指示灯和紧急停止指示灯。控制面板上的操作按钮包括从左至右设置的应急开关(总开关)、确认按钮、紧急停止按钮和收梯按钮。并且，当通过某层控制面板上的确认按钮启动了本装置后，其他层的控制面板上将只有紧急停止按钮起作用；收梯按钮只有在梯体搭建完成后才起作用。

楼内逃生指示标志为可发光提示牌，直接由PLC输出驱动。其位于楼内适当位置，当该逃生梯搭建完成后，楼内指示牌闪烁，提示人们可以通过该逃生梯逃生，并为人们前往登梯处提供指引。

本发明的具体操作和运行过程如下：

在使用时，打开控制面板上的应急开关，系统供电，进入准备模式，电源指示灯常亮。按下确认按钮，系统进入全自动模式，开始运行。首先继电器7通电，锁梯机构34打开，使得楼顶立放状态的梯体在自身重力及弹簧拉力的作用下向外翻转。梯体翻转至水平位置后触碰到行程开关51，抽板电机42正转，抽板指示灯常亮，放梯抽板44开始抽离。当放梯抽板44抽离到指定位置后，触碰到位于抽板行程末端的行程开关52，抽板电机42反转，放梯抽板44向外伸出，同时放梯电机41正转，通过放梯转轴43拖动梯体下放，放梯指示灯常亮。放梯抽板44运动至完全伸出状态后触碰到行程开关54，抽板电机42停止，抽板指示灯熄灭。梯体下放至下层放梯抽板44或地面基座34上以后，通过其上机械自锁装置440或330自动锁住，并且触碰到行程开关53，放梯电机41停止，放梯指示灯熄灭，楼内逃生指示标志得电闪烁，提醒楼内人员此外墙逃生梯可用，可从该逃生通道逃生。另外，在放梯过程中的任何时刻均可通过按下紧急停止按钮来使所有电机停止转动，并使紧急停止指示灯点亮；再次按下紧急停止按钮，放梯电机41和抽板电机42继续按之前程序运行，紧急停止指示灯熄灭。

按下收梯按钮，收梯指示灯常亮，首先放梯电机41反转，梯体被向上提升，水平固定横杆12离开机械自锁机构，同时也离开行程开关53，行程开关53状态改变，PLC系统控制抽板电机42反转，放梯抽板44开始抽离。当放梯抽板44抽离至最内侧时，触碰到行程开关52，抽板电机停止。当梯体被提升至水平位置后，触碰到行程开关55，放梯电机41停止，抽板电机42正转，放梯抽板44开始向外伸出。此时放梯电机41已经将梯体提升至水平状态，放梯抽板44完全伸出后触碰到行程开关54，抽板电机42停止，收梯指示灯熄灭，放梯抽板44为梯体提供支撑。之后由本装置外的牵引装置将梯体由水平状态翻转至护栏状，并由相关人员将梯体用锁体机构34锁住，并将翻转支撑杆回复到初始位置。

逃生梯搭建完成后，楼内各层人员可以从本层固定端水平支撑台31登梯，通过梯体逃生到下层自由端水平支撑台32，然后进入放梯通道35，通过放梯通道35前往该层固定端水平支撑台31继续向下层逃生，直至通往地面。

另外，楼体每层的水平支撑台上下对齐，放梯抽板44长度足够长，既可以使本层梯体水平状态时能够在放梯抽板完全收进时通过，又足以在放梯抽板伸出后为上层放下的梯体提供支撑。本实施例中，按楼层每层高度4米，梯子搭建好后水平跨度为8米计算，抽板长度大概需要在0.95米以上。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种基于PLC的楼宇外置式逃生梯，其特征在于：由逃生梯结构部分、电气拖动部分、电气控制系统构成，其中：

所述逃生梯结构部分包括梯体、翻转支撑装置和辅助支撑装置，梯体由梯体主架、水平固定横杆、固定端翻转支撑装置套环构成，水平固定横杆位于梯体的末端，梯体固定端翻转支撑装置套环设置在梯体主架的固定端底部；所述的翻转支撑装置均布安装在楼体外墙上，每个翻转支撑装置均由转轴、减速机构和支撑杆构成，转轴与减速装置相连并固定于楼体外墙上，支撑杆一端固定在转轴上，靠近固定端的一条支撑杆嵌装在梯体主架底部的固定端翻转支撑装置套环内，其他支撑杆嵌装在梯体底部制有的凹槽内；所述的辅助支撑装置包括固定端水平支撑台、自由端水平支撑台、地面基座、锁梯机构、放梯通道，该固定端水平支撑台位于梯体固定端的楼体外墙上，该自由端水平支撑台位于梯体自由端的楼体外墙上，在自由端水平支撑台上安装放梯电机、抽板电机、放梯转轴和放梯抽板，地面基座安装在地面上，锁梯机构位于楼顶或者放梯通道内的梯体附近用于使梯体常态时保持护栏状，该放梯通道设置在每层楼一侧的边缘；所述固定端水平支撑台上设有机械自锁机构，使位于梯体固定端的翻转支撑装置在翻转完成后能够得到固定；所述放梯抽板上设有机械自锁机构用于上层梯体放至下层放梯抽板上时将梯体固定住；所述的地面基座设有机械自锁机构，使梯体自由端的水平固定横杆落在机械自锁机构的相应槽内得到固定；

所述电气拖动部分包括放梯电机、抽板电机、放梯转轴、放梯抽板和放梯绳，放梯电机和抽板电机均位于自由端水平支撑台上分别用于拖动放梯转轴和放梯抽板；放梯转轴固定于自由端水平支撑台上方，放梯抽板位于自由端水平支撑台靠近梯体一侧的边缘；放梯绳缠绕在放梯转轴上，自由端固定在水平固定横杆上，放梯转轴通过放梯绳拖动梯体运动；

电气控制系统包括电源部分和PLC控制系统，该PLC控制系统包括PLC、行程开关、指示灯、操作按钮、接触器、继电器以及楼内逃生指示标志；行程开关、操作按钮连接在PLC输入端，接触器的线圈、继电器、指示灯、楼内逃生指示标志与PLC输出端相连。

2.根据权利要求1所述的基于PLC的楼宇外置式逃生梯，其特征在于：所述的锁梯机构由安装在楼顶的继电器控制。

3.根据权利要求1或2所述的基于PLC的楼宇外置式逃生梯，其特征在于：所述电源部分包括380V三相交流电和220V两相交流电，380V三相交流电直接为放梯电机、抽板电机供电，220V两相交流电经整流模块整流后为PLC控制系统供电。

4.根据权利要求1或2所述的基于PLC的楼宇外置式逃生梯，其特征在于：所述的行程开关用于采集梯体位置信息并输入到PLC，每层梯体设有五个行程开关，分别位于固定端水平支撑台上、放梯抽板轨道最内侧、放梯抽板上、放梯抽板轨道外侧和梯体水平位置的外墙上。

5.根据权利要求1或2所述的基于PLC的楼宇外置式逃生梯，其特征在于：所述PLC通过接触器的触点对放梯电机、抽板电机运行状态进行控制，其中，接触器KM61触点和接触器KM62触点分别控制放梯电机正转和反转；接触器KM63触点和接触器KM64触点分别控制抽板电机正转和反转；接触器KM65触点位于主干路上，用于控制放梯过程的紧急停止。

6.根据权利要求1或2所述的基于PLC的楼宇外置式逃生梯，其特征在于：所述指示灯和操作按钮设置在控制面板上，控制面板安装于每层登梯口附近。

7.根据权利要求6所述的基于PLC的楼宇外置式逃生梯，其特征在于：所述指示灯包括电源指示灯、抽板指示灯、放梯指示灯、收梯指示灯、搭建完成指示灯和紧急停止指示灯；所述操作按钮包括应急开关、确认按钮、紧急停止按钮和收梯按钮。

8.根据权利要求1或2所述的基于PLC的楼宇外置式逃生梯，其特征在于：楼体每层的水平支撑台上下对齐，放梯抽板长度能够使本层梯体水平状态时能够在放梯抽板完全收进时通过，还可以在放梯抽板伸出后为上层放下的梯体提供支撑。