控制系统的制作方法

本发明涉及一种用于控制多个模块化升降器的控制系统，具体地，但非排除性地，涉及用于使用多个升降千斤顶来升降建筑结构的该控制系统。

背景技术：

在其内容通过引用合并到此的共同未决国际专利申请nopct/au2014/000224中，描述一种构造多楼层建筑结构的方法。在pct/au2014/000224的方法中，建筑结构的较高楼层首先在地平面处被构造，然后向上提升到所需高度，此后，在下面构造建筑结构的较低楼层。这种建筑方法当构造建筑结构时实现显著的成本节省和安全方面的改进，因为其在较高楼层的构造期间无需在各高度处安装脚手架和工件。

通过以下操作来实现升降建筑结构的较高楼层：采用适用于附接到建筑结构的较高楼层的多个升降千斤顶，然后同时操作千斤顶以将升降力施加到较高楼层。pct/au2014/000224中所描述的升降千斤顶中的每一个包括电机/传动箱单元，其可可操作为地连接到导向螺杆，以将旋转移动传送到导向螺杆。还提供可变速度驱动器的形式的用于控制导向螺杆的旋转速度的部件。这样允许电机/传动箱单元的速度根据抬升建筑结构之时所需的速度而变化。千斤顶可以还包括用于在紧急时停止电机/传动箱单元的旋转移动的部件。可以在千斤顶的电机/传动箱单元中包括旋转编码器，以允许监控电机/传动箱单元的输出杆的位置。

pct/au2014/000224还简要描述提供用于控制并且监控抬升并且降低建筑结构的整个处理的可编程逻辑控制器(plc)。提供plc，以协调千斤顶的所有控制元件(例如用于控制导向螺杆的旋转速度的部件、用于停止电机/传动箱单元的旋转移动的部件、以及根据旋转编码器的导向螺杆的位置)所执行的处理。plc被编程为允许千斤顶中的每一个独立于其它千斤顶而受控。独立地控制每个千斤顶避免需要经由例如主千斤顶与其它千斤顶之间的缆线或激光提供通信，因此促进用于抬升建筑结构的较高楼层的处理。

虽然pct/au2014/000224中所描述的控制系统在一些情形中令人满意地工作，但在其它应用中关于其实现方式存在问题。具体地说，因为千斤顶的非常低的传动，所以在千斤顶移动非常小量的同时，电机按高速度运行。为了得到关于这种非常低传动的千斤顶的有用反馈，采用伺服机构(有时简称为“伺服”)以提供误差感测、负反馈。所采用的伺服设备是具有连接到电机可变速度驱动器(vsd)的同步卡的全杆安装式编码器。然而，伺服设备的非常高的灵敏度或分辨率(每秒的脉冲数量)意味着甚至最小差受放大。恒定变化恶化，并且所进行的每个调整于是受控制系统过补偿。因为灵敏度太高，所以在vsd和同步卡搜寻一致的位置信号的同时，可变速度驱动器(vsd)使得千斤顶中的电机按非常短的间隔打开并且关闭。在特定条件下，系统变得高度不稳定。

开发本发明，目的在于提供能够在建筑结构的抬升期间同时控制多个升降千斤顶的操作的更鲁棒并且可靠的控制系统。然而，应理解，控制系统也可以在需要多个模块化升降单元同时操作以作用于抬升或降低操作的其它情形中发现应用。

该说明书中对现有技术的引用仅为了说明的目的，而非承认该现有技术是澳大利亚或其它地方的公知常识的部分。

技术实现要素：

根据本发明一方面，提供一种用于控制多个模块化升降单元的操作的控制系统，所述控制系统包括：

多个模块化升降单元；

电力源，用于将电力提供给所述模块化升降单元中的每一个；以及，

主控制箱，连接在所述电力源与所述模块化升降单元之间，其中，所述主控制箱包括模式开关，用于在以下两种控制模式之间切换所述系统：群组模式，其中，所述多个模块化升降单元同步地受控作为群组；以及单独模式，其中，所述模块化升降单元中的任一个独立于其它单元而受控，并且其中，在群组模式下，通过将每个单元设置为按相同速度运行来实现所述模块化升降单元的同步移动。

优选地，每个模块化升降单元包括可变速度驱动器(vsd)，用于控制所述单元中的电动电机的速度，并且在群组模式下，通过将每个单元中的所述vsd设置为按相同速度运行所述电机来实现所述模块化升降单元的同步移动，而没有来自所述系统的任何部分的反馈。

优选地，所述主控制箱还包括主控制器，可操作地耦合到所述模式开关，用于控制将电功率提供给所述模块化升降单元中的每一个。典型地，所述主控制箱还包括主接触器，其经由三相电路断路器将所述电力源连接到所述模块化升降单元。优选地，所述主控制箱还包括电力数据日志记录器，用于监控并且记录用于所述模块化升降单元中的每一个的电参数。优选地，所述主控制器是可编程逻辑控制器(plc)。

优选地，所述控制系统还包括多个电力扩展控制箱(pecb)，当需要附加电力源和/或模块化升降单元的数量超过所述主控制箱的容量时，每个pecb连接在附加电力源与多个附加模块化升降单元之间。所述pecb中的每一个优选地处于所述主控制箱的控制下。

根据本发明另一方面，提供一种用于控制多个模块化升降单元的操作的控制系统，所述控制系统包括：

多个模块化升降单元；

电力源，用于将电力提供给所述模块化升降单元中的每一个；

主控制箱，连接在所述电力源与所述模块化升降单元之间，所述主控制箱包括：

模式开关，用于在以下两种控制模式之间切换所述系统：群组模式，其中，所述多个模块化升降单元同步地受控作为群组；以及单独模式，其中，所述模块化升降单元中的任一个独立于其它单元而受控；以及，

主控制器，可操作地耦合到所述模式开关，用于将控制信号发送到所述模块化升降单元中的每一个，所述主控制器还从所述模块化升降单元中的每一个接收反馈信号，其中，在群组模式下，通过所述主控制器使用从所述模块化升降单元中的每一个接收到的所述反馈信号以将电力提供给所述模块化升降单元、监控并且控制其速度来实现所述模块化升降单元的同步移动。

优选地，每个模块化升降单元(mlu)包括编码器，用于感测所述单元的升降位置并且将反馈信号提供给所述主控制器。优选地，在可以监控有用负载位置的情况下，所述编码器连接到所述mlu的激励器。典型地，所述编码器根据规定的分辨率来生成预定数量的脉冲，以用于所述mlu中的电机/传动箱的每个360°的旋转。典型地，所述编码器用于相对于静止基准点测量升降千斤顶上的升降厢移动。优选地，所述编码器是绝对编码器或增量编码器。

有利地，每个模块化升降单元还包括mlu控制器，用于处理从所述编码器接收到的数据并且准备所述反馈信号。优选地，所述mlu控制器参照用于控制所述mlu和/或将所述反馈信号发送到所述主控制器的所述mlu控制器内的算法来控制所述模块化升降单元的操作。在一个实施例中，每个模块化升降单元包括可变速度驱动器(vsd)，用于控制所述单元中的电动电机的速度。

优选地，每个模块化升降单元还包括负载单元，以测量待升降的结构的重量，并且监控负载的任何改变，目的是调整位置。

优选地，所述主控制器包括可编程逻辑控制器(plc)，用于控制将电功率提供给所述模块化升降单元中的每一个。典型地，所述主控制箱还包括主接触器，其经由三相电路断路器将所述电力源连接到所述模块化升降单元。

优选地，所述控制系统还包括多个电力扩展控制箱(pecb)，当需要附加电力源和/或模块化升降单元的数量超过所述主控制箱的容量时，每个pecb连接在附加电力源与多个附加模块化升降单元之间。优选地，每个pecb包括从控制器，可操作地耦合到所述主控制器，用于控制将电功率提供给所述附加模块化升降单元中的每一个。优选地，所述从控制器是可编程逻辑控制器(plc)。优选地，每个pecb还包括电力数据日志记录器，用于监控并且记录用于所述附加模块化升降单元中的每一个的电参数。

有利地，所述主控制器监控每个模块化升降单元(mlu)的实际位置，并且通过将指令发送到每个mlu中的所述mlu控制器来调整升降。这样使得控制系统能够经由速度方面的调整来同步并且控制每个模块化升降单元的实际位置。

优选地，所述主控制箱还包括无线发射机/接收机，用于发送并且接收去往/来自所述模块化升降单元的无线信号。优选地，每个模块化升降单元还包括无线发射机/接收机，用于对所述主控制器以无线方式接收控制信号并且发送反馈信号。优选地，每个pecb还包括无线发射机/接收机，用于发送并且接收去往/来自所述主控制箱的无线信号。

根据本发明另一方面，提供一种经由主控制箱和多个电力扩展控制箱(pecb)控制多个模块化升降单元的操作的方法，每个pecb分别连接到所述主控制箱并且连接在附加电力源与多个附加模块化升降单元(mlu)之间，所述方法包括：

检测pecb的数量；以及

将反馈信号从所述pecb中的每一个提供给所述主控制箱。

优选地，所述电力扩展控制箱(pecb)连接在各个电力源(例如现场发电机或现场电力箱或其它电力源)与所述附加模块化升降单元之间。每个pecb典型地受控于所述主控制箱。优选地，所述主控制箱打开或关闭每个pecb内部的主接触器，以分别对连接到每个pecb的所述mlu供能或解除供能。

有利地，每个pecb将反馈信号或一系列反馈信号发送到所述主控制箱，以指示每个pecb中的所述主接触器是否正工作。

优选地，每个pecb包括数据日志记录设备，其记录的各个电参数(例如，其中，所抽取的总电流、每操作的电压、电断连的量、三相失衡情形)，其然后发送到所述主控制箱中的主控制器，以用于未来分析。

根据本发明又一方面，提供一种经由电力源和模块化升降单元之间所连接的主控制箱控制多个模块化升降单元的操作的方法，所述方法包括步骤：

检测连接到控制网络的模块化升降单元的数量；

根据所述方法将电力提供给所述模块化升降单元中的每一个；

选择以下两种控制模式之一：群组模式，其中，所述多个模块化升降单元同步地受控作为群组；以及单独模式，其中，所述模块化升降单元中的任一个独立于其它单元而受控；以及，

将控制信号从所述主控制器发送到所述模块化升降单元，其中，在群组模式下，通过使用从所述模块化升降单元中的每一个接收到的反馈信号以将电力提供给所述模块化升降单元、监控并且控制其速度来实现所述模块化升降单元的同步移动。

优选地，每个模块化升降单元(mlu)包括编码器，并且所述方法包括另一步骤：感测所述单元的升降位置，并且将反馈信号提供给所述主控制器。优选地，所述编码器是绝对编码器或增量编码器。

贯穿说明书，除非上下文另外要求，否则词语“包括”或变形(例如“包含”或“含有”)将理解为暗指包括所声明的整数或整数群组，但不排除任何其它整数或整数群组。类似地，词语“优选地”或变形(例如“优选”)将理解为暗指所声明的整数或整数群组是期望的，但对于本发明的工作并非必要的。

附图说明

从参照附图仅通过示例的方式给出的控制系统的若干特定实施例的以下具体实施方式将更好理解本发明的本质，其中：

图1是示出控制拓扑的根据本发明的控制系统的第一实施例的功能框图；

图2是示出电力拓扑的图1的控制系统的功能框图；

图3是根据本发明的控制系统的第二实施例中的主控制箱的功能框图；

图3.1是根据本发明的控制系统的第二实施例中的电力扩展控制箱的功能框图；

图4是图3的控制系统中的模块化升降单元的功能框图；

图5是示出控制拓扑的根据本发明的控制系统的第三实施例的功能框图；

图5.1是在控制拓扑中包括一个或多个电力扩展控制箱的图5所示的控制系统的第三实施例的功能框图；

图6是示出电力拓扑的图5的控制系统的功能框图；

图7是图5的控制系统中的主控制箱的功能框图；

图7.1是图5.1的控制系统中的电力扩展控制箱的功能框图；

图8是图5的控制系统中的模块化升降单元的功能框图；

图9、图9.1、图9.2和图9.3是示出用于图3和图5的控制系统中的主plc的软件编程中所实现的步骤的流程图；

图10是示出电力拓扑的对于根据本发明的控制系统的第三实施例的替选拓扑的功能框图；以及，

图11是图10的控制系统中的主控制箱的功能框图。

具体实施方式

图1和图2中示出用于控制多个模块化升降单元12的根据本发明的控制系统的第一实施例。控制系统包括主控制箱10，用于控制在菊花链配置中所连接的多个模块化升降单元(mlu)12。可选地，控制系统还包括多个电力扩展控制箱13，用于当mlu的数量超过主控制箱10可以分布电功率的限制时将电功率分布到附加模块化升降单元12。每个模块化升降单元12可以是与pct/au2014/000224中所描述的升降千斤顶相似的升降千斤顶，并且包括可变速度驱动器(vsd)14，用于控制单元中的(图1和图2中未示出的)电动电机/传动箱16的速度。每个模块化升降单元12还配合有24伏特接口继电器18。

控制系统包括：一个或多个电力源20，用于提供用于多个模块化升降单元12的电功率(见图2)；以及电力缆线26，用于将电功率从电力源传送到mlu中的每一个。单个主控制箱10可以具有连接至其的多个电力缆线26，每个电力缆线26将电力提供给多个模块化升降单元12。可选地采用一个或多个电力扩展控制箱13，以当需要使用若干电力源时以及当操作中的mlu12的数量超过主控制箱10的最大容量时将电功率经由电力缆线26分布到其它mlu。在该实施例中，电力源20包括多个415伏特三相发电机或电力箱20。第一三相发电机20a连接到经由电力缆线26连接到模块化升降单元12的主控制箱10中的415伏特三相电路断路器24和主接触器22(见图3，其中，主控制箱30与主控制箱10相似)。每个电力扩展控制箱(pecb)13类似地具备415伏特三相电路断路器24和主接触器22(见图3.1，其中，pecb33与pecb13相似)。pecb13中的每一个优选地处于主控制箱10的控制下。

主控制箱10还包括模式开关28，用于在以下两种模式之间进行切换：群组模式，其中，多个模块化升降单元同步地受控作为群组；以及单独模式，其中，模块化升降单元中的任一个独立于其它单元而受控。在群组模式下，通过经由接口继电器18将每个单元中的vsd14设置为按相同速度运行电机来实现模块化升降单元的同步移动，而没有除了控制信号(来自任何其它设备的限制开关信号和/或任何其它类型的控制信号)之外的从系统的任何部分对主控制箱10给出的速度反馈，以在系统达到其最大高度或最小高度的情况下停止系统。

优选地，控制箱10还包括两个24vdc开关32a和32b，以分别上下切换控制系统(见图3)。在群组模式下，当24vdc开关向上或向下切换时，所有模块化升降单元12执行同步式移动。在单独模式下，每个单独模块化升降单元12可以受控，而不影响其它单元。这样允许将每个模块化升降单元校准到特定但不同的开始点。因为每个模块化升降单元12正承载不同负载(重量)，所以需要不同电流以使得所有电机按相同速度运行。因此，每个单元中的vsd14取决于负载而改变每个电机所抽取的电流的量。

单独使用vsd14以设置速度并且调整每个模块化升降单元12中的对电机16的电流解决了编码器/同步卡的高灵敏度产生的问题，高灵敏度在vsd和同步卡搜寻一致的位置信号的同时使得vsd按非常短的间隔打开并且关闭千斤顶中的电机。然而，这种同步式控制是相对低精度的，仅适合于能够承受大于25mm的偏转的建筑结构。关于多个模块化升降单元的更精确的同步式控制，开发控制系统的第二实施例。

图3和图4中示出用于控制多个模块化升降单元12的根据本发明的控制系统的第二实施例。控制系统的第一实施例和第二实施例的主要差别在于，第二实施例的主控制箱30具备主控制器36，如图3所示，并且每个模块化升降单元12配合有编码器38，如图4所示。在其它方面中，第二实施例的控制系统实质上与第一实施例相同，因此，相同标号将用于指代相似部分，并且将不再详细描述它们。

该实施例的主控制箱30包括可编程逻辑控制器(plc)36的形式的主控制器，用于控制将电功率提供给模块化升降单元12中的每一个，以控制其它功能当中的电机的速度。安全继电器15提供安全机构，其当在紧急的情况下按下紧急停止(e-stop)按钮17时将关闭主接触器22。按下e-stop按钮17将产生系统的立即停止。当已经释放e-stop按钮并且已经解决紧急情况时，开始/重置按钮19将重置安全继电器15。一旦完成该操作，安全继电器15就将打开主接触器22，并且将信号发送到主plc36，以指示系统处于非危险状态下。三相变压器34提供用于主plc36和控制系统的24vdc电力。一旦安全继电器15指示系统处于非危险状态下，主plc36就可以通过使用24vdc控制缆线并且根据需要而控制一个或多个电力扩展控制箱13来命令模块化升降单元行进向上或向下。在主控制箱30中提供电力扩展控制开关21，以控制一个或多个电力扩展控制箱(pecb)33。

该实施例的pecb33如图3.1所示还包括24vdc接口继电器23，其将取决于来自主控制箱30中的主plc36的命令而打开或关闭主接触器。如上所述，将使用一个或多个pecb33，以当正使用多于一个的电力源时和/或当模块化升降单元12的数量超过控制箱可以处理的最大容量时分布电功率。

为了克服与在模块化升降单元中使用伺服设备关联的现有技术问题，在该实施例中，采用主plc36，以解释来自编码器38非常高分辨率反馈脉冲，并且随后经由vsd14控制电机速度。同步卡可以仅解释脉冲，但可能并非被配置为在经由vsd控制电机速度中适当地进行响应。这全都归因于非常高的传动和所需的移动的高精度。

优选地，编码器38定位为处于电机/传动箱16之后，并且适用于相对于静止点(千斤顶基座)测量实际激励器高度(千斤顶的螺杆)。这是与编码器安装在电机杆上(并且配合有同步卡)的现有技术布置的另一区别。在该实施例中，控制系统可以精确地监控有用负载位置。按比例如来自按1410rpm运行的三相电机的杆远更慢的速率接收来自编码器38的信号。为了解释来自编码器38的反馈信号并且确定模块化升降单元12的位置，主plc36所执行的数据处理功能处于按将停止“电机搜寻”的速度。

图5至图8中示出用于控制多个模块化升降单元42的根据本发明的控制系统的第三实施例。如第一实施例和第二实施例那样，控制系统包括主控制箱40，用于控制在菊花链配置中所连接的多个模块化升降单元42，如图5所示。可选地，提供一个或多个电力扩展控制箱(pecb)43，以在附加mlu42之间分布电功率，如图5.1和图6所示。每个模块化升降单元(mlu)42包括可变速度驱动器(vsd)44，用于控制mlu中的电动电机/传动箱46的速度，最清楚地可见于图8。每个模块化升降单元42还配合有24伏特接口继电器48和mlu控制器50。在该实施例中，mlu控制器是可编程逻辑控制器(plc)50的形式。vsd44用于控制每个模块化升降单元42的斜变上/下设置点速度。这样提供通过内部参数精确地监控的电流的恒定抽取。

每个模块化升降单元42还具有连接到激励器的编码器52(在电机/传动箱46之后)，其中，可以监控有用负载位置。编码器52根据规定的分辨率来生成预定数量的脉冲，以用于电机/传动箱46的每个360°的旋转。典型地，编码器52用于相对于静止基准点测量升降千斤顶上的升降厢移动。

优选地，编码器52是绝对编码器。绝对编码器是报告绝对位置信息的位置反馈设备。绝对编码器生成经由所生成的脉冲的数量所获得的用于每个位置的唯一代码。当上电时，即使在关闭电力的同时杆旋转，绝对编码器也不需要归属(home)周期。模块化升降单元42可以优选地是每星期需要断电并且通电很多次的便携式升降千斤顶。绝对编码器是用于该应用的最佳产品。典型地，编码器52固定在mlu42(升降千斤顶)的基座处，并且编码器的一端固定到升降千斤顶的螺杆上的螺母。当杆在向上方向上旋转时，螺母向上移动杆，随之移动升降厢。替代地，编码器52可以是磁带编码器、线性编码器、胶带(tapedraw)编码器、拉丝(wiredraw)编码器、线性可变差分变压器或允许测量mlu行进的距离的任何其它设备。这些设备可以是增量类型或绝对类型的，其中，输出也可以是数字的、模拟的、或通过通信总线。

所有模块化升降单元42(升降千斤顶)将典型地要求主plc60通过预先升降来执行“调零”功能。传动箱比率连同其它恒定机械加法器一起确保升降千斤顶中的每一个的升降厢的移动是大致相同的。

典型地，编码器52将允许以高分辨率测量升降厢行进的距离。plc50将计算该数量，并且如果需要，则改动模块化升降单元42的电机速度，以解决千斤顶位置上的不均匀重量分布的问题。优选地，每个模块化升降单元42还包括负载单元53，以测量待升降的建筑结构的重量(见图5和图8)。负载单元53将把数据发送到每个mlu42中所包含的plc50，并且当结构的负载高于每个模块化升降单元可以承载的额定升降容量时，plc将停止操作。

负载单元53还用于监控mlu42所承载的负载的改变。如果mlu变为“不健康的”或“出故障的”，或归因于环境因素(例如风力)导致的负载改变，或mlu与其它mlu相比并未保持其位置，则这些改变可能产生。如果必要，则负载单元可以用于调整mlu的位置，以保持负载恒定。

待分析的一些可能情形是：

mlu的机械部分磨损并且发展为摩擦，这样产生较高等级的电流抽取，以保持mlu抬升，但负载保持相同。plc被编程为通过测量速度、负载、电流抽取和位置关于该情形进行报告，并且分析该情况。

在多个周围mlu经历负载共享的改变的情况下，所编程的plc关于证实各mlu之间的负载稳定性的改变的情形进行报告。程序检查mlu位置，并且如果每个mlu与其它mlu相比已经保持其位置，则报告结构或mlu附件中的故障。

负载单元数据被记录，并且使得能够监控小时、重量、总组合升降重量，并且可以受分析以预测保持千斤顶健康所需的千斤顶部分维持间隔。

每个模块化升降单元42中所提供的无线发射机/接收机54使得能够进行与其它子站(模块化升降单元42)、电力扩展控制箱43和主控制箱40的无线通信。

每个模块化升降单元42中的plc50将用于：

提供用于vsd44、模拟网络编码器52和负载单元53的modbusrtu网络。

针对(plc内的)算法处理从编码器52和vsd44接收到的数据，以更改vsd速度或经由无线通信将数据发送到主plc60。

与其它模块化升降单元42进行无线通信，以分析该数据，并且相应地关于成功升降而进行动作。

控制系统还包括：一个或若干电力源56，用于对模块化升降单元42中的每一个提供电功率；以及电力缆线58，用于将电功率从主控制箱40和pecb43传送到模块化升降单元42中的每一个，如图6所示。在该实施例中，电力源包括415伏特三相ac发电机56，或如果需要，则包括若干其它电力源(例如其它发电机和电力箱56a和56b)。三相ac发电机56a连接到主控制箱40中的415伏特三相电路断路器62和主接触器64(见图7)。主控制箱40激活主接触器64，其经由电力缆线58将415v三相电力提供给每个模块化升降单元42中的电机。主控制箱40典型地还包括电力数据日志记录器75，用于监控并且保存模块化升降单元(mlu)集合的电参数。

其它发电机和电力箱56b和56c连接到相应电力扩展控制箱(pecb)43中的相应415伏特三相电路断路器62和主接触器64(见图7.1)。当多个附加模块化升降单元需要由电力供电，和/或mlu的总电流消耗大于主控制箱40的电流容量时，使用pecb43。每个电力扩展控制箱43还包括主接触器64和从可编程逻辑控制器(plc)61，以对主控制箱40接收并且发送数据。电力源提供用于从plc61和控制系统的24vdc电力。pecb43激活主接触器64，其经由电力缆线58将415v三相电力提供给每个模块化升降单元42中的电机。pecb43典型地还包括电力数据日志记录器75，用于监控并且保存模块化升降单元(mlu)42的集合的电参数。

控制系统(24vdc)通过主控制箱40电包封内所容纳的全局e-stop按钮17(见图7)典型地具有机器安全系统。倘若e-stop都处于正确位置中，那么可以通过开始按钮19以及将415vac三相电力提供给模块化升降单元42中的每个电机的主接触器64激活24vdc。

主控制箱40还包括可编程逻辑控制器(plc)60的形式的主控制器，用于控制将电功率提供给模块化升降单元42中的每一个。三相变压器66提供用于主plc60和控制系统的24vdc电力。控制箱40还包括模式开关68，用于在以下两种模式之间切换系统：群组模式，其中，多个模块化升降单元42同步地受控作为群组；以及单独模式，其中，模块化升降单元42中的任一个独立于其它单元而受控。优选地在主控制箱40中提供无线发射机/接收机70，用于与模块化升降单元42和pecb43中的每一个进行无线通信。

主plc60监控每个模块化升降单元42的实际位置，并且通过将指令发送到每个单元中的vsd来44来调整速度。这样使得控制系统能够经由速度方面的调整来同步并且控制每个模块化升降单元(mlu)42的实际位置。控制信号以无线方式接收自并且发送到每个模块化升降单元42，如图5所示。因此，每个mlu42中的vsd44取决于负载而改变每个电机所抽取的电流的量。vsd速度由每个mlu42板载的mlu控制器(plc)50设置。每个mlu控制器50经由其编码器52监控mlu的位置。mlu控制器50控制板载vsd44作为从件，如图8所示。每个mlu42中的每个mlu控制器(plc)50进而充当对主控制箱40中的主控制器(plc)60的从件。这样允许在监控每个mlu42的维护、组件的健康、数据日志、位置、负载、响应方面的显著更多的多样性。主控制器60与多个子站mlu控制器50的这种组合使得控制系统能够有效地操作为完整scada(监督控制和数据获取)系统。

优选地，主控制箱40还包括两个24vdc开关72a和72b，以分别上下切换控制系统。在群组模式下，当24vdc开关向上或向下切换时，所有模块化升降单元42执行同步式移动。在单独模式下，每个单独模块化升降单元42可以受控，而不影响其它单元。这样允许将每个模块化升降单元校准到特定但不同的开始点。

有利地，主控制箱40还具备人机接口(hmi)74(例如触摸屏)，以使得plc60能够当需要时被编程并且重新配置(见图5和图7)。优选地，模块化升降单元42中的每一个还具备hmi55。

hmi触摸屏使得用户能够浏览控制系统的各个组件(plc、vsd、编码器、负载单元)的有意义的控制参数。用户可以点击触摸屏，并且如果需要则更深入以调整特定控制参数，或在本地重置内部误差。可以创建图形按钮，以仿拟按钮，但用户具有用于通过hmi触摸屏创建按钮的页面的选项。

当测试控制系统的该实施例时所实现的精度是近似0.1mm的完全加载的与无加载的子站(mlu42)之间的误差。此外，本控制系统的主要益处之一是用于将水平面的升降控制到非常高等级的精度的能力。测试已经证实所有mlu之间的±0.6mm的精度。

图10和图11中示出对于用于控制多个模块化升降单元42的根据本发明的控制系统的第三实施例的替选拓扑。对该替选拓扑中的相似部分给出与图6和图7相同的标号，并且将不再详细描述。在该替选拓扑中，控制系统包括主控制箱80，用于控制在菊花链配置中所连接的多个模块化升降单元42，如图10所示。三相ac发电机56a经由主控制箱80中的主接触器64连接到415伏特三相电路断路器62(见图11)。主控制箱80激活主接触器64，其经由电力缆线58a将415v三相电力提供给每个模块化升降单元42中的电机。主控制箱80典型地还包括电力数据日志记录器75，用于监控并且保存模块化升降单元(mlu)集合的电参数。数据日志记录器75记录各个电参数(例如，其中，所抽取的总电流、每操作的电压、电断连的量、三相失衡情形)，其然后发送到主控制器(plc)60，以用于未来分析。

在该替选配置中，并非用于在各mlu42之间分布电功率的一个或多个电力扩展控制箱(pecb)，主控制箱具备多个扩展接触器84和扩展415v三相电路断路器82。并非每个pecb中的从plc，主控制器(plc)60直接激活扩展接触器84，其将415v三相电力经由电力缆线58b、58c、58d等从多个附加现场电力箱或三相发电机56b、56c、56c等提供给多个模块化升降单元(mlu)42中的每一个中的电机。电力数据日志记录器75还连接到扩展接触器84中的每一个，并且监控而且记录附加mlu42的各个电参数。

现将参照图9至图9.3描述使用以上控制系统来控制多个模块化升降单元的操作的方法。图9至图9.3示出编程到根据本发明的控制系统的第二实施例和第三实施例中的主控制器(plc30或60)中的软件所实现的方法步骤的流程图形式。

当控制系统打开时，在步骤100，对plc30或60供能，然后，在步骤102，系统询问操作者是否存在正使用的或需要电流操作的任何电力扩展控制箱(pecb)。如果答案是肯定的，则在步骤104，系统打开接触器，并且开始扫描网络，以发现切换并且连接多少pecb。如果x量的pecb尚未连接(x是取决于控制系统和mlu的应用的预设数量)，则在步骤105，进行必要调整。一旦在步骤106检测到连接x量的pecb，系统就在步骤108对mlu供能。系统然后在步骤110开始扫描网络(硬引线或无线)，以检测有多少(如果存在)模块化升降单元(mlu)12或42连接到网络。如果x量的pecb尚未连接(x是取决于控制系统和mlu的应用的预设数量，典型地对于升降建筑结构，x＝4最小值)，则在步骤111进行必要调整。当在步骤112确定x数量的mlu连接到网络时，操作者在步骤109使得plc能够进入手动控制模式或本地控制模式。操作者然后将继续于步骤：在步骤113调整每个mlu12或42的开始高度(见图9.1)。plc询问每个mlu中的负载单元，以在步骤114检查该mlu上的负载处于安全工作负载内。如果(在步骤116确定)mlu中的任一过载，则plc将将挂起其它操作，直到进行调整(步骤118)，以将负载减少为处于该mlu的安全限制内。这样可能意味着将附加mlu包括到升降操作中，以分布负载。

倘若所有mlu正操作在它们的安全工作负载内，并且已经调整开始高度(步骤113)，那么在步骤115将每个mlu中的编码器的开始位置设置为零位置，以确保所有mlu在相同基线高度处开始。然后，在步骤117，操作者经由hmi触摸屏将该任务所需的升降高度录入到plc中。在步骤119，plc基于检测到的所有mlu的开始高度而确定系统是否可以到达所设置的升降高度。如果否，则在步骤113，可能需要重新调整mlu的开始高度。如果不存在关于所设置的升降高度的问题，则操作者在步骤120设置升降参数。升降参数包括例如每个mlu的实际升降位置、风力条件、负载、控制模式和电机参数的因素。

一旦在步骤120已经录入所有升降参数，则操作者在步骤122使得plc能够执行自动化(群组)模式(见图9.2)。同时，(步骤124)plc开始数据日志记录操作，其中，在步骤129，来自升降操作的所有数据由plc自动地日志记录并且存储在其内部存储器中(见图9.3)。该数据也可以发送到公司的主服务器，以用于备份。其将保存为升降操作的记录，并且关于在升降期间的任何异常或显著事件而受分析。

在自动化群组模式下，plc在126开始升降操作，并且继续于监控网络中的所有组件的操作。该操作包括：从mlu中的每一个中的编码器接收提供mlu的实际升降位置的指示的反馈信号。如果在步骤128检测到任何操作参数将要或实际上确实落入预设限制之外，则plc在步骤130分析将解释异常的可能情形，并且可以在步骤132尝试矫正问题。然而，其还连续地监控情景，并且如果在步骤134确定情景并非安全的，则在步骤136暂停升降操作。

在步骤133，其检查是否已经矫正潜在不安全的情景，并且仅如果对于重启操作是安全的(步骤135)则其将在步骤138继续升降操作。另一方面，如果在步骤134确定情景仍是安全的，则plc在步骤138继续对预设升降高度的升降操作。

一旦其在步骤140检测到mlu已经到达预设升降高度，则其在步骤142将结束升降操作。

在所描述的实施例中的每一个中，模块化升降单元(mlu)具有受电动电机供电的升降千斤顶，与pct/au2014/000224中所描述的相似。然而，应理解，mlu可以是任何合适的升降设备，并且不限于所描述的实施例的电动供电的升降千斤顶。例如，mlu也可以是液压动力或气动动力升降千斤顶，在此情况下，用于mlu的动力源将是压缩器。

现在已经详细描述控制系统的若干实施例，应理解，所描述的实施例提供优于现有技术的多种优点，包括以下：

(i)使用多个升降千斤顶(模块化升降单元)的建筑结构的精确并且稳定的升降。

(ii)在模块化升降单元的同步式操作期间的改进的控制，以确保建筑结构在升降期间不经受偏转。

(iii)用于将水平面的升降控制到非常高等级的精度(例如所有mlu之间的±0.6mm的精度)的能力。

(iv)通过使用模块化升降单元中的绝对编码器或增量编码器以及板载控制器而非伺服设备的控制系统的更稳定的操作。

(v)归因于在各模块化升降单元之间以及主控制箱与模块化升降单元之间使用无线通信的更多样化的实现方式。

本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的基本创造性构思的情况下，除了已经描述的修改和改进之外，还可以对前述实施例进行各种修改和改进。例如，除了优选实施例的升降千斤顶之外，可以采用其它类型的模块化升降单元。还应理解，除了优选实施例的可编程逻辑控制器(plc)之外，对于主控制器和mlu控制器可以采用其它类型的数据处理设备。因此，应理解，本发明的范围并非受限于所描述的具体实施例。