摘 要

本文通过对当前液压升降平台的控制系统进行分析和总结，设计了基于PLC控制和触摸屏操作下的多功能升降平台，使得传统的继电器-接触器控制的升降平台得到了功能升级，自动化控制也让平台的实用性大大提高。通过对平台升降参数检测方案的设计和传感器的选择，以及电机控制方案的设计，在硬件方面平台采用模块化的控制器件，使得元器件集成化程度大大提高，控制电路得到简化，而且用大晶体管控制电机调速和正反转，也使得控制效率提高。最后，采用直流蓄电瓶作为能源供给，使得平台在空间上的灵活性得到极大地提升。

关键词：升降平台；PLC；传感器；触摸屏

Abstract

Based on the analysis and summarization of the current hydraulic lifting platform control system, this paper designs a multi-function lifting platform based on PLC control and touch screen operation, which makes the traditional relay-contactor controlled lifting platform been upgraded. The practicality of the platform greatly improved. Through the design of the platform lift parameter detection scheme and the choice of the sensor, as well as the design of the motor control scheme, the modular control device is adopted in the hardware aspect, which greatly improves the integration degree of the components, simplifies the control circuit, and uses the large transistor Control motor speed and forward and reverse, but also makes the control efficiency. Finally, the use of DC battery as an energy supply, making the platform in the space of the flexibility to be greatly improved.

Key Words： lifting platform; PLC; sensor; touch screen

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究的背景和意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 研究内容和目标 2

第2章 总体方案设计 4

2.1 设计控制系统的总体方案 4

2.1.1 设计控制系统方案框图 4

2.1.2 设计控制系统原理图 4

2.1.3 分析各个元件的工作需求 5

2.2 电源方案和传动方案的分析 6

2.2.1 电源方案的分析 6

2.2.2 传动方案的分析 6

2.3 本章小结 7

第3章 PLC控制的传感器检测系统设计 8

3.1 PLC的选型 8

3.1.1 可编程逻辑控制器PLC 8

3.1.2 I/O接口计算和PLC选型 8

3.2 位移、速度测量系统的设计 9

3.2.1 光电编码器的原理和选型 10

3.2.2 测量电路设计 11

3.3 称重方案的设计 12

3.3.1 传感器的选型 13

3.3.2 称重电路的设计 15

3.4本章小结 17

第4章 电机控制系统设计和PLC控制电路原理图 18

4.1 电机控制系统设计 18

4.1.1 直流电机调速方式 18

4.1.2直流电机PWM调速原理 18

4.1.3 电机控制和调速系统设计 20

4.2 PLC控制电路原理图 24

4.3本章小结 24

第5章 PLC控制程序设计和触摸屏软件设计 25

5.1 PLC控制程序设计 25

5.1.1 速度检测部分梯形图程序设计 25

5.1.2 称重部分梯形图程序设计 27

5.1.3 电机控制部分梯形图程序设计 29

5.1.4 PLC控制系统程序梯形图 31

5.2 触摸屏软件设计 34

5.2.1 采用触摸屏操作界面优点 35

5.2.2 EB8000软件的介绍 35

5.2.3 软件设计界面的说明 35

5.3 本章小结 38

结 论 39

参考文献 40

致 谢 41

第1章 绪论

1.1 研究的背景和意义

机械的目的就是帮助人解决生产中各种复杂的问题和人力不可及的工作。升降平台作为一种多功能起重装卸机械设备和升降系统，在垂直运送人或货物方面得到了广泛的应用。如很多起重机、工程升降机、电梯、升降作业平台、垂直运输机等都是升降平台应用的例子。涉及的领域包括仓库物流、工厂零件运输、工程建设以及很多民用家用的升降机械中，现在用的最多的是液压升降控制的升降平台，因为其运行平稳，操作简单，承载量大被广泛应用在码头装运、建筑施工、货物堆放、以及各种高空作业等方面[^[1]]。而且在有些升降平台上还装有水平卸货装置，可以方便卸货。在其底部装上轮子和其他行动机械后能自由移动，扩大了平台的作业范围和应用场景。液压升降平台不仅具有结构简单、操作方便、自由度高、运送量大、启动快等优点，而且还能远距离无死角传输，跨越障碍作业。这些优势使得升降平台广受人们喜爱，而且也得到了大力发展和应用[^[2]]。

从很久以前的简单机械组成的升降装置发展到如今的动力机械和复杂结构组织构成的升降平台，在发展历程上，升降平台一直随着科学的进步和生产力的提升而不断发展。机械力作为一种更为便利和高效的动力被广泛应用于升降平台，使得升降平台从结构到控制不断地发展，并在工程中不断应用和改造，可搭负载和工作行程极大提高，自动化程度也越来越高。世界上升降平台的最高成就是瑞士格劳宾登州兴建的"圣哥达隧道"上的一部升降平机。在距地面大约800米的"阿尔卑斯"高速列车站乘坐升降机直达地面，它是目前世界上升降距离最长的一部升降平台。

目前国内升降平台多采用交流绕线式异步电动机转子串电阻调速方式，并且采用继电器——接触器控制。这种控制方式缺陷明显，制动和调速换挡时机械冲击较大，使用寿命短。并且调速性能差，外接电阻能耗大，接线复杂，经常出现故障，安全性差。而采用结构简单，价格低廉的鼠笼式电动机，并采用PLC对升降机控制系统进行改造，可实现升降机电动机软启动和软制动。即启动时缓慢升速，制动时缓慢停车，还可通过程序编辑实现多档速度，让中间升降过程加快，货物上下传输快速平稳、安全可靠。通过可编程逻辑控制器PLC和PWM控制调速方式取代原来转子串电阻调速方式具有加减速平稳可控、运行流畅可靠的特点，大大提高了系统的自动化程度。该系统可广泛应用于升降机建筑施工、仓库物流、蔬菜转运，餐饮运输等货物上下传输系统中。加入PLC可编程控制器之后，不仅可以实现对电机的精确控制，而且应用传感器对升降平台运行过程中的各项参数的测量，如速度、高度、负载重量等，都能用同一个系统来实现，极大地提高了测量和控制系统的结合度，提高了运行过程的安全性和高效性。因此，研发和设计基于PLC控制的多功能升降平台具有极大的意义和价值[^[3]]。

1.2 国内外研究现状

就当前来说，国外的升降机已经发展到较先进水平，工程用的升降机每年的产业销售已经达到了75亿美元，并且主要是日本，国美，德国等西方发达国家在生产和研发升降机上走在世界前列，不断有新技术应用到升降系统上来。国外生产制造的高速升降机主要以瑞典ALIMAK公司的液压无极调速升降机和德国STEINWEG公司的调频调速升降机为代表：前者主要制造施工和物料运送的升降机，额定速度是1.5米/秒，后者主要是运送货物和电梯用的升降机，额定速度大约为1.3米/秒，他们的控制方式分别是手动听层和自动选层，以及各种限位开关和控制器，使得其自动化程度较高[^[4]]。还有很多仓库系统结合信息处理和云计算等先进技术率先实现了物流系统的自动化，升降平台被装上自动导航和无线传输系统，可实现仓库货物的自动化运送和识别。由于我国升降平台的起步较晚，到现在很多工厂还在生产传统电机——机械传动式升降机，结构复杂，操作和维修困难。液压升降式或者气动式只在少数地方用到，而且控制系统还在采用继电器——接触器控制，自动化控制的研究正变得越来越赤手可热[^[5]]。

目前国内外PLC的应用在升降系统的控制领域已经取得了很多重要成果。基于PLC的全自动码垛控制系统在工业物流体系中得以实现，以PLC为核心控制器件，集合了步进电机驱动、伺服电机驱动、气动控制等先进技术，运用触摸屏作为现场参数检测和设置设备，自动化程度较传统设备显著提高。在电梯设备中基于PLC控制的电梯，实现对于每个楼层的启动和停靠做到精确地检测和控制，完善了传统电梯反应慢和故障率高的缺点[^[6]]。在工程机械中基于PLC液压的液压施工升降机也开始设计和应用，采用PLC为控制核心，用变频器对电机速度进行调节，安全性和抗干扰性得到很大的提高[^[7]]。而在液压升降平台方面，目前有多种结构的升降平台在工程中得到应用，所欠缺的就是其控制系统的自动化程度不高，人工操作安全性也较低，因此，在PLC在其他升降领域已有成功应用的例子作为参考条件下，设计基于PLC和触摸屏的多功能升降平台意义重大，而且其发展前景也极其可观。

1.3 研究内容和目标

本课题针对实际工程中的升降平台进行功能扩展，丰富其使用效果，要求设计出升降高度检测方案及选型，升降平台的称重部分的方案选择及设计，PLC控制程序和触摸屏的控制软件设计，实现升降平台的多功能改造。具体内容和目标主要包括以下五个方面：