专利名称：升降脚手架荷载同步控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及高层建筑施工用升降脚手架荷载同步控制系统的创新技术，具体 涉及一种能够进行单个机位、多个机位的荷载测量并根据各个机位点的额定荷载，对 单个机位、多个机位的升降速度的进行自动调节、自动停机自锁，以达到整片脚手架 的安全同步升降的控制系统。
背景技术：
众所周知，脚手架的升降要求每个机位点平稳，所有机位点相互同步。按建设部 有关规定，同一组提升的附着升降脚手架各处高度差最大不超过80 mm,相邻提升点高 度差最大不超过30mra。这种平稳同步的升降要求是由电气控制系统来完成的。另外，
建筑施工用升降脚手架作为高危行业，其安全性要求非常高，要求必须设有可靠安全 装置。电气控制系统由动力装置和控制电路组成，动力装置由电葫芦、吊钩、提升链 条等组成；控制电路由相关的电气元件构成，其作用在于控制机位升降、启停。
目前，升降脚手架荷载同步控制系统技术特点升降过程中的额定荷载采用的是 机位的设计荷载，而不是机位在实际工况下应当承受的荷载； 一般情况下，由于没有 采用变频调速技术，从而不能实现动力装置的升降调速；防坠落装置只在架体已发生 坠落的情况下起作用；没有采用HMI(人机界面)技术。上述控制过程可以看出现有的 控制系统存在以下不足
① 由于设计荷载不是机位同步应有的荷载，脚手架的升降过程很难实现荷载同 步，同步控制依赖于人的经验与熟练程度；
② 升降过程中升降速度不能平稳调节，机位平稳性不能保证；
③ 只有在发生坠落的情况后才能防坠； 没有人机界面管理，系统管理不便，不能实时观察显示各机位荷载值和荷载变 化趋势；
◎不能自动控制，升降过程启停频繁，每个机位必须同时安排工人实时监控； ◎不存在自动调节的功能，人工工作量大。
实用新型内容
针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的是提供一种能够完全解决升降 脚手架荷载各机位的平稳性、整体的同步性问题的，能够对脚手架进行自动、准确、 及时可靠的调整控制的荷载同步控制系统。
本实用新型的技术方案是这样实现的升降脚手架荷载同步控制系统，包括控制 电路和若干动力装置，其特征在于控制电路包括变频器、力传感器、PLC，变频器一 端与PLC电连接，另一端与动力装置电连接；力传感器与动力装置机械连接，与PLC 电连接；力传感器、变频器与动力装置一一对应；控制电路根据力传感器获得的每一 个机位实际荷载并结合该机位预设的额定荷载来决定各动力装置提升速率。
控制电路是控制系统为实现控制功能的电气电路，它的核心为PLC系统。
力传感器是一种测量荷载力并可以向PLC输入电信号的测量仪器，各个机位分别 对应一个传感器；它有两种设置方式①力传感器与动力装置分开设置，力传感器一
端悬挂于建筑物基体上，另一端与动力装置连接；②力传感器与动力装置集成设置， 力传感器置于动力装置内。
变频器是一种可改变供电频率的电器，在本系统中它与动力装置和PLC系统电气 连接，由PLC系统向变频器发出变频指令，根据指令变频器改变动力装置的供电频率。
PLC系统为以可编程控制器、相关扩展模块和控制程序组成，该系统功能强大， 可根据实际需要进行随意扩展控制点数。
控制电路还包括行程开关，行程开关为限定脚手架提升/下降距离的器件，行程开 关在架体上升/下降行进到达位置处置于建筑物基体上，它与动力装置一一对应；当行 程开关检测到脚手架到达该位置时通过控制电路控制对应的动力装置自动停机。采用这种方式可以防止脚手架脱离导座的情况。
控制电路还包括电气防坠自锁装置，该装置置于机位附座处，与机位附座一一对 应；当收到PLC发出的防坠自锁指令时该装置的电磁动力元件立即动作推动卡舌卡阻 架体。该装置可靠电气功能使防坠装置按要求动作锁定脚手架提升/下降，该装置的动 力元件为电磁动力件。在特定条件满足时控制系统通过控制电路使电磁动力件动作， 电磁动力件带动防坠机构自锁。
动力装置为脚手架提升/下降的动力发出装置，该动力装置由电机、链条、挂钩组成。
本系统还包括计算机或屏，计算机为通用计算机，屏为工业计算机；在本系统中 用于HMI (人机界面)管理技术。该技术使整个系统的监控更直观、更友好，操作更容 易；另外，该技术的使用使得各种系统数据的收集整理、存储、输出以及分析等变得 非常方便，不需专用设备。计算机或屏与PLC系统和其它输出设备通过特定接口方式 连接。
其它输出设备为通用的电子、纸质输出设备。 本实用新型的工作原理介绍-
由力传感器对各个机位荷载进行测量，把测得的荷载信号传回PLC (可编程控制 器)系统，由该系统对信号进行数字化处理，处理后的值即为机位实际荷载值；系统 再把该值与对应的机位额定荷载值进行比较。PLC根据比较结果①向各个机位变频 器发出相应控制指令加速升降、减速升降、启停，由变频器对动力元件作出相应控 制；其中停机包括单机位停机，多机位停机；②向相关电气元件发出动作指令整片 脚手架的启停、报警停机并防坠自锁。
其中机位的额定值为各机位的工况实际应有的荷载值，该值通过理论计算得出值 与实际测量相结合得出，该值经确认后设定到PLC系统内。机位实际荷载值由力传感 器测得，实际荷载值为实时值，因此它与机位额定荷载值的比较为实时比较。换言之 PLC收到的荷载信息和发出的控制指令都具有实时性，这样实现了控制的无间断性。 PLC向变频器发出的变频调速控制指令是根据反馈回来的荷载信息发出的，新的指令改变机位升降速度，使荷载朝合理化方向改变，新的荷载信息再反馈回到PLC后再进 行新的调整，如此循环形成闭环。由此使脚手架在升降过程中时刻保持各处的平稳与 整体的同步。
相比现有技术，本实用新型具有如下优点
① 本系统额定荷载以各机位同步应当承受的荷载而不是机位能承受的设计荷载，
这样能很好的各机位升降速度保持一至；
② 本系统能对机位荷载变化实时监控，并能检测到整片架体的受力变形情况；
③ 脚手架的升降过程实现了荷载自动同步控制，同步控制不依赖于操作人员的经 验与熟练程度；
升降过程中机位升降速度能按要求平稳无极调节，使机位平稳可靠；
⑤ 拥有电气限位和防坠功能，脚手架升降过程更安全可靠；在特定情况发生后， 在架体发生坠落前能自动防坠自锁；
⑥ 使用了 HMI (人机界面)控制技术，整个系统监控直观、友好，操作容易，各 机位的荷载值和荷载变化趋势能直观显示，各种数据的收集整理、存储、输出以及分 析等非常容易，不需专用设备；
⑦ 升降速度能自动调节，升降过程中的启、停频率低，人工工作量大大减轻，所 需现场人员少；
⑧ 由PLC系统对脚手架升降过程中荷载不同步情况进行区分，根据具体不同步情 况自动作出相应的控制处理；该控制准确、及时，不需人工干预就能够确保脚手架始 终平稳同步。这样的系统不但施工安全性好，还实现了智能和自动化；
(D由于控制升降的机位点可任意设定，本系统实用范围广，可适用于目前所有的 升降脚手架(包括吊篮)等需多点升降的装置(设备)。
图1——本实用新型系统结构图。
图2——本实用新型各设备间的控制流程图。 图3——本实用新型控制系统工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
参见图1和图2，从图上可以看出，本实用新型的升降脚手架荷载同步控制系统， 包括控制电路和若干动力装置，控制电路包括变频器、力传感器、PLC、行程开关和电 气防坠自锁装置，变频器一端与PLC电连接，另一端与动力装置电连接；力传感器与 动力装置机械连接，与PLC电连接，将动力装置的荷载传递给PLC;传感器、变频器 与动力装置一一对应；控制电路根据力传感器获得的每一个机位实际荷载并结合该机 位预设的额定荷载来决定各动力装置提升速率。
力传感器是一种测量荷载力并可以向PLC输入电信号的测量仪器，各个机位分别 对应一个传感器；它有两种设置方式①力传感器与动力装置分开设置，力传感器一
端悬挂于建筑物基体上，另一端与动力装置连接；②力传感器与动力装置集成设置， 力传感器置于动力装置内。
行程开关在架体上升/下降行进到达位置处置于建筑物基体上，它与动力装置一一 对应；当行程开关检测到脚手架到达该位置时通过控制电路控制对应的动力装置自动 停机。
电气防坠自锁装置置于机位附座处，与机位附座一一对应；当收到PLC发出的防 坠自锁指令时该装置的电磁动力元件立即动作推动卡舌卡阻架体。
系统还与HMI管理设备、输出设备连接，HMI管理设备为计算机/屏。控制系统的 计算机或屏通过通信数据接口和数据线与PLC和其它输出设备连接，其它输出设备与 计算机/屏电连接。
本系统的核心为控制电路，而控制电路的核心为PLC系统，控制电路控制指令均 由PLC系统发出。PLC系统的输入分别由控制按钮、行程开关、力传感器完成，控制 程序通过接口下载到PLC内，所有的数据处理和控制指令都是由程序控制。力传感器、 变频器通过PLC的输入、输出端口与控制电路连接；行程开关一方面与动力装置通过 电气电路连接，另一方面与PLC的输入端口连接；电气防坠自锁装置中的电气动力元件一方面与PLC的输出端口连接，另一方面与防坠块机械连接；控制电路通过PLC的 通信端口与HMI (人机界面)设备连接，HMI设备通过数据输出端口与输出设备连接。 根据图3对本实用新型的控制过程具体表述如下
(1) 脚手架提升前通过控制程序对每个机位的额定荷载、荷载极限值和架体升降最 大速度进行设定，然后对架体整体初始平衡调节；
(2) 初始平衡调节完成后启动架体提升/下降，提升/下降过程中对每个机位的荷载 变化情况进行实时监控，以优先调节变差最严重机位为原则进行控制-
① 当出现荷载超过设定极限值的故障时整片脚手架报警停机并防坠自锁，然后进 行人工故障处理；
② 当提升过程中出现实际荷载大于额定荷载时减小该机位的上升速度，相反加大 该机位提升速度；
③ 当下降过程中出现实际荷载大于额定荷载时加大该机位的下降速度，相反减小 该机位下降速度；
(3) 升降过程是否结束由限位开关来决定，当限位开关检测到脚手架到达指定位置 时自动停机而结束。
从上述描述可知本实用新型的机理为过程控制、分散与集中相结合的原则来保 证脚手架的同步升降。
权利要求1、 升降脚手架荷载同步控制系统，包括控制电路和若干动力装置，其特征在于控制电 路包括变频器、力传感器、PLC，变频器一端与PLC电连接，另一端与动力装置电连接；力传 感器与动力装置机械连接，与PLC电连接；力传感器、变频器与动力装置一一对应；控制电 路根据力传感器获得的每一个机位实际荷载并结合该机位预设的额定荷载来决定各动力装置 提升速率。
2、 根据权利要求1所述的升降脚手架荷载同步控制系统，其特征在于所述力传感器机 械连接于动力装置内部。
3、 根据权利要求1所述的升降脚手架荷载同步控制系统，其特征在于所述力传感器一 端连于建筑物基体上，另一端与动力装置机械连接。
4、 根据权利要求1所述的升降脚手架荷载同步控制系统，其特征在于控制电路还包括 行程开关，行程开关在架体上升/下降行进到达位置处置于建筑物基体上，它与动力装置一一 对应；当行程开关检测到脚手架到达该位置时通过控制电路控制对应的动力装置自动停机。
5、 根据权利要求1所述的升降脚手架荷载同步控制系统，其特征在于控制电路还包括 电气防坠自锁装置,该装置置于机位附座处，与机位附座一一对应；当收到PLC发出的防坠自 锁指令时该装置的电磁动力元件立即动作推动卡舌卡阻架体。
6、 根据权利要求1所述的升降脚手架荷载同步控制系统，其特征在于系统与HMI管理 设备、输出设备连接。
7、 根据权利要求6所述的升降脚手架荷载同步控制系统，其特征在于所述HMI管理设备为计算机/屏。
8、 根据权利要求7所述的升降脚手架荷载同步控制系统，其特征在于计算机/屏与PLC电连接，输出设备与计算机/屏电连接。
专利摘要本实用新型公开了一种升降脚手架荷载同步控制系统，包括控制电路和若干动力装置，控制电路包括变频器、力传感器、PLC，变频器一端与PLC电连接，另一端与动力装置电连接；力传感器与动力装置机械连接，与PLC电连接；力传感器、变频器与动力装置一一对应；控制电路根据力传感器获得的每一个机位实际荷载并结合该机位预设的额定荷载来决定各动力装置提升速率。本实用新型能够完全解决升降脚手架荷载各机位的平稳性、整体的同步性问题，能够对脚手架进行自动、准确、及时可靠的调整控制，本系统实用范围广，可适用于目前所有的升降脚手架(包括吊篮)等需多点升降的装置(设备)。
文档编号E04G3/28GK201156211SQ200820097680
公开日2008年11月26日 申请日期2008年2月22日 优先权日2008年2月22日
发明者贺昌义 申请人:贺昌义