CN210103202U - 一种提升架控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种提升架控制系统，属于提升架控制技术领域；所要解决的技术问题为：提供一种提升架控制系统硬件结构的改进；解决该技术问题采用的技术方案为：包括设置在监控室内的上位控制机，上位控制机通过现场通信总线与多台下位单元机相连；下位单元机的内部设置有单元控制器，单元控制器通过导线分别与LCD显示屏、键盘、电源模块、数据采集模块、数据通信模块、电机驱动模块相连；电机驱动模块设置在下位单元机的底部，电机驱动模块的信号输出端与伺服电机相连，伺服电机上设置有载荷传感器、红外传感器、位置传感器，所述载荷传感器、红外传感器、位置传感器的信号输出端均与数据采集模块相连；本实用新型应用于提升架控制场所。

Description

一种提升架控制系统

技术领域

本实用新型一种提升架控制系统，属于提升架控制技术领域。

背景技术

提升架是近些年来使用的新型脚手架体系，主要应用于高层剪力墙式楼盘，它能沿着建筑物体表向上或向下移动，提升架依照动力来源分为液压式、电动式、人力手拉式等主要几类，通用的提升架采用液压千斤顶、电动葫芦、人力手拉作为提升架升降动力输出。

但目前使用的提升架在控制过程中，其提升落下速度不能根据现场环境状态进行自适应调整，在升降启停时，冲击较大，同时由于速度不可控，动力输出不可测，导致各提升架单元的升降速度难以保持同步，容易出现不同步或因超载故障而报警，导致提升架倾斜，严重时发生坠落事故。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种提升架控制系统硬件结构的改进。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种提升架控制系统，包括设置在监控室内的上位控制机，所述上位控制机通过现场通信总线与多台下位单元机相连；

所述下位单元机的内部设置有单元控制器，所述单元控制器通过导线分别与LCD显示屏、键盘、电源模块、数据采集模块、数据通信模块、电机驱动模块相连；

所述电机驱动模块设置在下位单元机的底部，所述电机驱动模块的信号输出端与伺服电机相连，所述伺服电机上设置有载荷传感器、红外传感器、位置传感器，所述载荷传感器、红外传感器、位置传感器的信号输出端均与数据采集模块相连；

所述上位控制机通过外接的数据分线器与数据通信模块有线连接；

在提升架上设置有温湿度传感器、风速风向传感器、高度传感器，所述温湿度传感器、风速风向传感器、高度传感器的信号输出端均与上位控制机相连。

所述上位控制机还连接有声光报警模块。

所述单元控制器使用的芯片为控制芯片U1，所述单元控制器的电路结构为：

所述控制芯片U1的电源端VBAT并接二极管D5的负极后与电容C7的一端相连，所述二极管D5的正极与3.3V输入电源相连，所述电容C7的另一端并接二极管D6的负极，电池BT1的负极后接地，所述二极管D6的正极与电池BT1的正极相连；

所述控制芯片U1的复位端口RESET并接电阻R15的一端，电容C9的一端后与复位开关K1的一端相连，所述复位开关K1的另一端并接电容C9的另一端后接地，所述电阻R15的另一端与3.3V输入电源相连；

所述控制芯片U1的时钟OSC输出端并接晶振Y2的一端，电阻R14的一端后与电容C8的一端相连，所述控制芯片U1的时钟OSC输入端并接晶振Y2的另一端，电阻R14的另一端后与电容C7的一端相连，所述电容C8的另一端并接电容C7的另一端后接地；

所述控制芯片U1的时钟端PC15并接晶振Y1的一端后与电容C6的一端相连，所述控制芯片U1的时钟端PC14并接晶振Y1的另一端后与电容C5的一端相连，所述电容C6的另一端并接电容C5的另一端后接地；

所述控制芯片U1的PC3端口与电阻R24的一端相连，所述电阻R24的另一端并接电阻R25的一端后接地，所述电阻R25的另一端与3.3V输入电源相连。

所述控制芯片U1的型号为STM32F103ZET6。

本实用新型相对于现有技术具备的有益效果为：本实用新型提供的控制系统可以在控制提升架升降过程中，根据现场环境情况、载荷情况，系统给出提升架的升降速度，同时根据升降过程中实时检测到的载荷情况和动力输出情况以及高度变化情况，实时自行调整各个单元升降速度，确保各个单元间升降速度保持一致，防止由于不同步导致提升架倾斜；本实用新型与现有技术相比，具有柔性控制性能，可以根据采集到的现场风速、风向、载荷等数据，经过控制器的处理分析，向相应电机驱动模块发送工作指令，使其工作在相应的功率区间；系统采用现场工业总线进行现场各单元与主控制器之间的控制命令和信息传递，提高了系统的安全性和可靠性，可在设置有提升架的工地中推广使用。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的电路结构示意图；

图3为本实用新型单元控制器的电路图；

图4为本实用新型控制提升架工作过程的流程图；

图中：1为上位控制机、2为下位单元机、3为单元控制器、4为LCD显示屏、5为键盘、6为电源模块、7为数据采集模块、8为数据通信模块、9为电机驱动模块、10为伺服电机、11为载荷传感器、12为红外传感器、13为位置传感器、14为数据分线器、15为温湿度传感器、16为风速风向传感器、17为高度传感器。

具体实施方式

如图1和图4所示，本实用新型一种提升架控制系统，包括设置在监控室内的上位控制机（1），所述上位控制机（1）通过现场通信总线与多台下位单元机（2）相连；

所述下位单元机（2）的内部设置有单元控制器（3），所述单元控制器（3）通过导线分别与LCD显示屏（4）、键盘（5）、电源模块（6）、数据采集模块（7）、数据通信模块（8）、电机驱动模块（9）相连；

所述电机驱动模块（9）设置在下位单元机（2）的底部，所述电机驱动模块（9）的信号输出端与伺服电机（10）相连，所述伺服电机（10）上设置有载荷传感器（11）、红外传感器（12）、位置传感器（13），所述载荷传感器（11）、红外传感器（12）、位置传感器（13）的信号输出端均与数据采集模块（7）相连；

所述上位控制机（1）通过外接的数据分线器（14）与数据通信模块（8）有线连接；

在提升架上设置有温湿度传感器（15）、风速风向传感器（16）、高度传感器（17），所述温湿度传感器（15）、风速风向传感器（16）、高度传感器（17）的信号输出端均与上位控制机（1）相连。

所述上位控制机（1）还连接有声光报警模块。

所述单元控制器（3）使用的芯片为控制芯片U1，所述单元控制器（3）的电路结构为：

所述控制芯片U1的电源端VBAT并接二极管D5的负极后与电容C7的一端相连，所述二极管D5的正极与3.3V输入电源相连，所述电容C7的另一端并接二极管D6的负极，电池BT1的负极后接地，所述二极管D6的正极与电池BT1的正极相连；

所述控制芯片U1的复位端口RESET并接电阻R15的一端，电容C9的一端后与复位开关K1的一端相连，所述复位开关K1的另一端并接电容C9的另一端后接地，所述电阻R15的另一端与3.3V输入电源相连；

所述控制芯片U1的时钟OSC输出端并接晶振Y2的一端，电阻R14的一端后与电容C8的一端相连，所述控制芯片U1的时钟OSC输入端并接晶振Y2的另一端，电阻R14的另一端后与电容C7的一端相连，所述电容C8的另一端并接电容C7的另一端后接地；

所述控制芯片U1的时钟端PC15并接晶振Y1的一端后与电容C6的一端相连，所述控制芯片U1的时钟端PC14并接晶振Y1的另一端后与电容C5的一端相连，所述电容C6的另一端并接电容C5的另一端后接地；

所述控制芯片U1的PC3端口与电阻R24的一端相连，所述电阻R24的另一端并接电阻R25的一端后接地，所述电阻R25的另一端与3.3V输入电源相连。

所述控制芯片U1的型号为STM32F103ZET6。

本实用新型使用伺服电机取代目前电动提升架控制系统中使用的电葫芦交流电机、液压式提升架控制系统中使用的液压千斤顶，作为本实用新型升降提升架的动力，系统通过采集安装在提升架上的温湿度传感器、风速风向传感器、高度传感器数据，同时检测提升架载荷数据，通过上位控制机的相应数据的分析处理，实时检测伺服电机的工作运行过程，向驱动电机发送相应的控制指令，自动规划升降速度，可以避免各提升架间动作不同步、提升架倾斜等事故的发生。

本实用新型由上位控制机的主控制器、单元控制器、伺服电机驱动模块、伺服电机、及外部传感器等设备模块组成；所述主控制器和单元控制器均采用ARM系列CortexTM-M3处理器STM32F103ZET6，该处理器处理信号能力强，功耗低，具备良好的功能扩展能力，支持接入多种功能型号的传感器进行数据监控。

本实用新型采用STM32单片机作为处理器，LCD液晶显示屏实现处理数据对外显示，键盘实现对提升架设备的操作，单元控制器通过伺服电机驱动模块控制伺服电机运动，同时检测伺服电机工作状态，如电流、转矩等参数并发送回单元控制器，伺服电机驱动模块根据接收到的控制指令驱动伺服电机进行运动，伺服电机带动提升架进行上升或下降运动；

本实用新型各单元控制器与主控制器之间采用现场工业总线的方式实现信息的传输，外围电路负责对环境风速、温度、湿度、高度、载荷、系统运行状态信息实时检测并反馈给处理器进行实时处理。

本实用新型在实际使用时，执行以下操作步骤：

步骤一：启动上位控制机（1），上位控制机（1）检查与各功能模块及传感器的连接状态；

步骤二：操作上位控制机（1）与各下位单元机（2）建立连接，同时采集上位控制机（1）周边环境数据，包括温湿度、风速风向、高度数据，并将相应连接数据及环境数据显示在显示屏上；

步骤三：上位控制机（1）向下位单元机（2）发送数据采集指令，下位单元机（2）通过相应传感器采集伺服电机（10）的载荷重量、高度位置数据，并将相应数据反馈回上位控制机（1）；

步骤四：上位控制机（1）通过将采集数据与预设的参数阈值进行比对，判断是否超限；

如判断采集到的上位控制机（1）周边环境数据超限，则上位控制机（1）发出声光报警；

步骤五：如判断上位控制机（1）收到操作指令，则向各下位单元机（2）发出动作指令，控制伺服电机工作，同时采集伺服电机（10）的载荷及位置参数，上位控制机（1）将采集到的各伺服电机的数据进行比对分析，判断各伺服电机在升降过程中，受力及高度是否一致，如不一致则上位控制机（1）发出声光报警，并向下位单元机（2）反馈自锁信号，控制相应的伺服电机（10）停止工作；

步骤六：伺服电机（10）停止工作后，工作人员可以通过操作上位控制机（1）控制做适应性调整，将相应伺服电机（10）的载荷及高度数据进行自适应调整，满足提升架安全动作参数后，控制下位单元机（2）解除伺服电机（10）的锁定指令，控制继续工作，同时继续采集上位控制机（1）周边的环境参数和伺服电机（10）的运行参数。

关于本实用新型具体结构需要说明的是，本实用新型采用的各部件模块相互之间的连接关系是确定的、可实现的，除实施例中特殊说明的以外，其特定的连接关系可以带来相应的技术效果，并基于不依赖相应软件程序执行的前提下，解决本实用新型提出的技术问题，本实用新型中出现的部件、模块、具体元器件的型号、连接方式除具体说明的以外，均属于本领域技术人员在申请日前可以获取到的已公开专利、已公开的期刊论文、或公知常识等现有技术，无需赘述，使得本案提供的技术方案是清楚、完整、可实现的，并能根据该技术手段重现或获得相应的实体产品。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种提升架控制系统，其特征在于：包括设置在监控室内的上位控制机（1），所述上位控制机（1）通过现场通信总线与多台下位单元机（2）相连；

所述下位单元机（2）的内部设置有单元控制器（3），所述单元控制器（3）通过导线分别与LCD显示屏（4）、键盘（5）、电源模块（6）、数据采集模块（7）、数据通信模块（8）、电机驱动模块（9）相连；

所述电机驱动模块（9）设置在下位单元机（2）的底部，所述电机驱动模块（9）的信号输出端与伺服电机（10）相连，所述伺服电机（10）上设置有载荷传感器（11）、红外传感器（12）、位置传感器（13），所述载荷传感器（11）、红外传感器（12）、位置传感器（13）的信号输出端均与数据采集模块（7）相连；

所述上位控制机（1）通过外接的数据分线器（14）与数据通信模块（8）有线连接；

在提升架上设置有温湿度传感器（15）、风速风向传感器（16）、高度传感器（17），所述温湿度传感器（15）、风速风向传感器（16）、高度传感器（17）的信号输出端均与上位控制机（1）相连。

2.根据权利要求1所述的一种提升架控制系统，其特征在于：所述上位控制机（1）还连接有声光报警模块。

3.根据权利要求2所述的一种提升架控制系统，其特征在于：所述单元控制器（3）使用的芯片为控制芯片U1，所述单元控制器（3）的电路结构为：

所述控制芯片U1的电源端VBAT并接二极管D5的负极后与电容C7的一端相连，所述二极管D5的正极与3.3V输入电源相连，所述电容C7的另一端并接二极管D6的负极，电池BT1的负极后接地，所述二极管D6的正极与电池BT1的正极相连；

所述控制芯片U1的复位端口RESET并接电阻R15的一端，电容C9的一端后与复位开关K1的一端相连，所述复位开关K1的另一端并接电容C9的另一端后接地，所述电阻R15的另一端与3.3V输入电源相连；

所述控制芯片U1的时钟OSC输出端并接晶振Y2的一端，电阻R14的一端后与电容C8的一端相连，所述控制芯片U1的时钟OSC输入端并接晶振Y2的另一端，电阻R14的另一端后与电容C7的一端相连，所述电容C8的另一端并接电容C7的另一端后接地；

所述控制芯片U1的时钟端PC15并接晶振Y1的一端后与电容C6的一端相连，所述控制芯片U1的时钟端PC14并接晶振Y1的另一端后与电容C5的一端相连，所述电容C6的另一端并接电容C5的另一端后接地；

所述控制芯片U1的PC3端口与电阻R24的一端相连，所述电阻R24的另一端并接电阻R25的一端后接地，所述电阻R25的另一端与3.3V输入电源相连。

4.根据权利要求3所述的一种提升架控制系统，其特征在于：所述控制芯片U1的型号为STM32F103ZET6。

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