I論文題目： 爬模機(jī)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)專 業(yè)： 自動(dòng)化摘 要爬模機(jī)是采用頂升式爬模，利用電機(jī)來(lái)爬升模板的機(jī)器。爬模機(jī)的模板安裝與傳統(tǒng)模板的安裝流程上保持一致，但有區(qū)別的是模板的拆裝過(guò)程。傳統(tǒng)式模板安裝需要將模板分開(kāi)，一次安裝一個(gè)小塊，整個(gè)墻面需要安裝很多次，而采用頂升式爬模模板安裝，只需要由 5 根主立柱頂著整個(gè)工作平臺(tái)上升，所有模板也隨著整個(gè)平臺(tái)頂升，一次性將所有模板吊裝到位，大大簡(jiǎn)化了高層建筑物和橋梁的施工。如果采用爬模機(jī)安裝修建高層，模板安裝這個(gè)過(guò)程花費(fèi)也就不到 1 天時(shí)間，大大縮短了建筑所需時(shí)間。因此對(duì)爬模機(jī)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行研究具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。文章對(duì)爬模機(jī)電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了比較深入的研究，論文的主要內(nèi)容包括：第一,閱讀了一些爬模機(jī)電氣控制系統(tǒng)的相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)西門子 S7-200PLC、西門子MM420 變頻器等有了深入的研究，搭建起了系統(tǒng)的硬件平臺(tái)。第二,在西門子 S7-200PLC 的編程軟件平臺(tái)上，設(shè)計(jì)出了爬模機(jī)工作的控制程序，完成對(duì)爬模機(jī)手動(dòng) 6 個(gè)速度檔位的控制與自動(dòng)爬模程序。第三,對(duì)西門子 Smart Line 700 觸摸屏操作手冊(cè)與 SIMATIC WinCC flexible 2008 軟件進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)出了觸摸屏的 3 個(gè)操作界面，實(shí)現(xiàn)了觸摸屏對(duì)爬模機(jī)的控制與監(jiān)控。最后在構(gòu)建的爬模機(jī)硬件平臺(tái)上進(jìn)行安裝與調(diào)試，驗(yàn)證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。關(guān)鍵詞：爬模機(jī)，PLC,變頻器，觸摸屏IISubject: Electrical control system design of the Climbing Mould MachineSpecialty: AutomationABSTRACTClimbing mould machine is adopt roof up type climb mode, greatly simplifies the tall building and bridge construction. Climbing mould machines form installation and traditional template of the installation process be consistent, but there is a difference between the disassembly process is template. Traditional form installation will need to separate template, a install a small piece of, the whole me tope need to install a lot of times, and use roof up type climbing mould template installation, only need 5 root by lord pillar top the whole work platform rise, also with the jack-up platform, one-time all template hoisting in position. If use the foreign climbing mould machine installation build high-rise, template install this process cost less than 1 day time, greatly shorten the time required for the building. So the topics research has great practical significance.In this paper, the designs of climbing mould machines electrical control system are compared of further research. The main contents of the thesis include:Firstly by reading the relevant textbooks and papers, is familiar with Siemens S7-200PLC, Siemens MM420 frequency converter and potentiometer, establishing the system hardware platform. Secondly based on Siemens S7-200 PLC programming software design studying. Designed complete procedure the mould climbing machine work required , completion of the climbing formwork machine manual 6 speed shift control and automatic climbing program. Thirdly Based on learning with Siemens Smart Line 700 touch screen operation manual and SIMATIC WinCC flexible 2008 software, to design 3 touchscreen interface, realization of touch screen on motor control and monitoring. The last connecting the hardware platform and the touch screen connected for debugging, verification of the system reliability.IIIKEY WORDS: climbing mould machine, PLC, frequency converter, touch screenIV目 錄第 1章 緒論 .11.1 課題來(lái)源 .11.2 國(guó)內(nèi)外爬模機(jī)研究現(xiàn)狀 .11.3 論文的研究?jī)?nèi)容 .6第 2章 爬模機(jī)簡(jiǎn)介 .72.1 爬模機(jī)機(jī)械 .72.2 爬模機(jī)系統(tǒng)工作簡(jiǎn)介 .82.2.1 系統(tǒng)頂升簡(jiǎn)介 .82.2.2 主立柱自爬 .82.3 爬模機(jī)油路 .9第 3章 爬模機(jī)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .103.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) .103.1.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)思想 .103.1.2 系統(tǒng)特點(diǎn)及預(yù)期達(dá)到效果 .113.2 爬模機(jī)硬件設(shè)計(jì) .113.2.1 爬模機(jī)模擬硬件系統(tǒng)的電氣連接圖 .113.2.2 PLC 的簡(jiǎn)介及在系統(tǒng)中的應(yīng)用 .123.2.3 變頻器的簡(jiǎn)介及在該系統(tǒng)中的應(yīng)用 .193.3.2 變頻器參數(shù)設(shè)定 .243.2.4 觸摸屏簡(jiǎn)介 .253.3 爬模機(jī)軟件設(shè)計(jì) .263.3.1 PLC 程序設(shè)計(jì) .263.3.2 觸摸屏的軟件設(shè)計(jì) .27第 4章 爬模機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn) .304.1 爬模機(jī)硬件系統(tǒng)實(shí)際連接與實(shí)現(xiàn) .304.2 觸摸屏實(shí)際運(yùn)行界面顯示 .31V第 5章 結(jié)論與展望 .345.1 結(jié)論 .345.2 展望 .35致 謝 .36參考文獻(xiàn) .37附錄 .39附錄一 PLC 程序設(shè)計(jì)圖 .391第 1章 緒論1.1 課題來(lái)源爬模機(jī)是機(jī)、電、液一體化的大型機(jī)械，應(yīng)用于超高層建筑和橋梁的施工中，大大簡(jiǎn)化了施工的程序。隨著交通需要的飛速發(fā)展和橋梁技術(shù)的日益進(jìn)步，現(xiàn)代橋梁逐漸向大跨度方向發(fā)展，出于結(jié)構(gòu)上的需要和橋位處地形、地貌的制約，橋梁設(shè)計(jì)中超過(guò)百米高的橋墩和數(shù)百米高的索塔已不再少見(jiàn)，這對(duì)施工技術(shù)提出了更高的要求。面對(duì)如此高度的空心（或?qū)嵭模┍”诮ㄖ铮绾巫龅绞┕さ膬?yōu)質(zhì)、安全、高效是現(xiàn)代橋梁施工中的一道難題 1。爬模是爬升模板的簡(jiǎn)稱，國(guó)外也叫跳模。它由爬升模板、爬架(也有的爬模沒(méi)有爬架)和爬升設(shè)備三部分組成，在筒體體系和橋墩筀等高聳結(jié)構(gòu)中是一種有效的工具。由于具備自爬的能力，因此不需起重機(jī)械的吊運(yùn)，這減少了施工中運(yùn)輸機(jī)械的吊運(yùn)工作量2。在自爬的模板上懸掛腳手架可省去施工過(guò)程中的外腳手架。目前國(guó)內(nèi)的爬模技術(shù)發(fā)展非常緩慢，主要原因是國(guó)內(nèi)的科研單位資金緊張，科研經(jīng)費(fèi)不夠，使得開(kāi)發(fā)時(shí)速度慢，起點(diǎn)低，僅能在學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合國(guó)情做一些開(kāi)發(fā)和改進(jìn)。因此水平普遍較低、體系不配套、質(zhì)量也不高。液壓爬模作為一種重要的施工技術(shù)，廣泛應(yīng)用于超高層建筑和高聳結(jié)構(gòu)施工。關(guān)于爬模機(jī)電氣控制系統(tǒng)的可靠性理論與可靠性試驗(yàn)技術(shù)的研究，對(duì)于爬模機(jī)產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性的提高無(wú)疑具有重要意義。鑒于爬模技術(shù)會(huì)在將來(lái)得到廣泛地應(yīng)用，與普通的模板技術(shù)相比有施工速度快、操作簡(jiǎn)潔、工程質(zhì)量好、降低成本的特點(diǎn)。為此，我們有必要學(xué)習(xí)和掌握爬模的基本控制理論，為以后的工作和生活奠定基礎(chǔ)，爭(zhēng)取在國(guó)內(nèi)爬模技術(shù)中盡早得到突破，促進(jìn)爬模技術(shù)的發(fā)展。因此，對(duì)爬模機(jī)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的研究對(duì)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)有很大的實(shí)際意義。1.2 國(guó)內(nèi)外爬模機(jī)研究現(xiàn)狀隨著交通需要的飛速發(fā)展和橋梁技術(shù)的日益進(jìn)步，現(xiàn)代橋梁逐漸向大跨度方向發(fā)展，出于結(jié)構(gòu)上的需要和橋位處地形、地貌的制約，橋梁設(shè)計(jì)中超過(guò)百米高的橋墩和數(shù)百米高的索塔（運(yùn)用于斜拉橋和懸索橋）已不再少見(jiàn)，這對(duì)施工技術(shù)提出了更高的要求。面對(duì)如此高度的空心（或?qū)嵭模┍”诮ㄖ铮绾巫龅绞┕さ膬?yōu)質(zhì)、安全、高效是現(xiàn)代橋梁施工中的一道難題 3。2爬模是爬升模板的簡(jiǎn)稱，國(guó)外也叫跳模。它由爬升模板、爬架(也有的爬模沒(méi)有爬架)和爬升設(shè)備三部分組成，在筒體體系和橋墩筀等高聳結(jié)構(gòu)中是一種有效的工具。由于具備自爬的能力，因此不需起重機(jī)械的吊運(yùn)，這減少了施工中運(yùn)輸機(jī)械的吊運(yùn)工作量。在自爬的模板上懸掛腳手架可省去施工過(guò)程中的外腳手架。在多種灌筑混凝土的模板中，聯(lián)邦德國(guó)皮利公司的模板在其獲得專利后而引人注目，尤其是 KG-180 爬模底板和 KG-240 爬模（數(shù)字表示工作臺(tái)寬度） 。工作臺(tái)按 5000Pa 負(fù)荷或托座按 3500N 設(shè)計(jì)。爬模拼合板的最大拼合高度不超過(guò) 6.5 米，用人工傳動(dòng)裝置安裝。這種爬模技術(shù)很適用于高大工程混凝土的灌筑, 已有多座橋梁應(yīng)用這種模板灌筑橋墩混凝土。其中最典型的是西班牙北部柳拿巴里奧橋的 125m 的鋼筋混凝土橋（1983 年）。爬模技術(shù)的產(chǎn)生對(duì)高大工程的建筑提供了很大便利，在當(dāng)時(shí)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。在八十年代初，日本已經(jīng)利用爬模施工法成功建成了身高 25 米,圓形截面直徑為 3.50 米的新毛谷橋的高橋墩。同樣，俄羅斯聯(lián)邦大廈工程同樣是利用了這個(gè)核心技術(shù)建成。而國(guó)內(nèi)，在 80 年代中后期也開(kāi)始將液壓自動(dòng)爬模工藝在高層建筑中進(jìn)行使用。1987 年上海市建四公司在我國(guó)率先將外墻爬模應(yīng)用于高層建筑施工中, 如上海電訊大樓、市政協(xié)大樓等。爬升模板在每個(gè)施工層間自行整體爬升, 既減少了起重機(jī)吊運(yùn)工作量, 又不需每次拆開(kāi)和裝拼模板, 具有爬升動(dòng)作平穩(wěn)、工作安全可靠、模板安裝位置和垂直度精度較高的優(yōu)點(diǎn), 因此到 80 年代逐漸推廣到其他省市, 并被建設(shè)部列入“ 九五” 重點(diǎn)推廣的 10 項(xiàng)新技術(shù)之一 4。如上海電信大樓、鄭州會(huì)展賓館、廣州珠江城等工程中都用到了這個(gè)核心技術(shù)，這給施工帶來(lái)了非常大的便利。上海建工集團(tuán)前后歷經(jīng) 8 年開(kāi)發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的液壓自動(dòng)爬升模板系統(tǒng)。自 1994 年建設(shè)部把新型模板和腳手架應(yīng)用技術(shù)作為建筑業(yè)重點(diǎn)推廣的 10 項(xiàng)新技術(shù)以來(lái)，我國(guó)的模板技術(shù)有較大發(fā)展和長(zhǎng)足進(jìn)步，且縮短了與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，但是在推廣應(yīng)用和發(fā)展中仍然存在不少問(wèn)題。在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)我國(guó)的爬模技術(shù)還很落后，基本是引進(jìn)德國(guó)的技術(shù)，沒(méi)有自主的爬模技術(shù)研究體系。下面將傳統(tǒng)模板的安裝流程與用爬模機(jī)安裝模板的流程進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)對(duì)比來(lái)發(fā)現(xiàn)爬模機(jī)在高層建筑物中施工的巨大優(yōu)勢(shì)。3傳統(tǒng)模板安裝操作工藝單片預(yù)組拼柱組拼第二片柱模就位連接固定第一片柱模就位安裝第三 、 四片柱模檢查柱模對(duì)角線及位移并糾正自下而上安裝柱箍并做斜撐全面檢查安裝質(zhì)量群體柱模固定圖 1-1 柱體模板安裝流程1)安裝就位第一片柱模板,并設(shè)臨時(shí)支撐或不小于 14 號(hào)鉛絲與柱主筋綁扎臨時(shí)固定。2)隨即安裝第二片柱模,在二片柱模的接縫處粘貼 2mm 厚的海綿條,以防漏漿; 用連接螺栓連接二塊柱模,作好支撐或固定。 3) 如上述完成第三、四片柱模的安裝就位與連接,使之呈方桶型。 4) 自下而上安裝柱套箍,較正柱模軸線位移、垂直偏差、截面、對(duì)角錢。并做支撐。采用小型鋼間距 500mm 分上、中、下固定柱模。 5)校正柱模的軸線位移、兩個(gè)方向上的垂直偏差、截面、對(duì)角線,最后固定牢靠 5。墻體模板安裝安裝前檢查安裝就位另一側(cè)墻模板清掃墻內(nèi)雜物 調(diào)整模板位置插入穿墻螺栓及塑料套管安裝斜撐一側(cè)墻模安裝就位安裝門窗口模板安裝斜撐穿墻螺栓穿過(guò)另一側(cè)墻模與相鄰模板連接 斜撐固定緊固穿墻螺栓4圖 1-2 墻體模板安裝流程1)在下層外墻砼強(qiáng)度不低于 7.5Mpa 時(shí),利用下一層外墻螺栓孔掛金屬三角模板架。 2)按照先橫墻后縱墻的安裝順序,墻體模板按照兩面模板分正、負(fù)模板,將一個(gè)流水段的內(nèi)墻正號(hào)模板按順序吊至安裝位置初步就位,用撬棒按墻位置線及模板的起止線調(diào)整模板位置,對(duì)穿模板的對(duì)拉螺栓,并調(diào)節(jié)至大致水平,用托線板測(cè)垂直、校正標(biāo)高,使模板垂直度、水平度、標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求,采用鋼管就位后,立即擰緊螺栓。 3)合模前檢查鋼筋、水電預(yù)埋管件、門窗及預(yù)留洞口?？?、穿墻套管是否遺漏,位置是否準(zhǔn)確,安裝是否牢固,是否削弱斷面過(guò)多等。合模板前將墻內(nèi)可能有的雜物再次清理干凈。 4)安裝反號(hào)模板,經(jīng)校正垂直后用穿墻螺栓將兩塊模板鎖緊。 5)在內(nèi)墻模板的外端頭安裝活動(dòng)堵頭模板,它可以用木板或用鐵板根據(jù)墻厚制作; 模板接縫要嚴(yán)密,防止?jié)仓艜r(shí)漏漿。 6)安裝外墻內(nèi)側(cè)模板,按樓板上的位置線將大模板就位找正。 7)合模前檢查鋼筋、水電等預(yù)埋管件、門窗及預(yù)留洞口?？蚴欠襁z漏正確無(wú)誤。 8)安裝外墻外側(cè)模板,模板放在金屬三角模板架上,將模板就位、校正、緊固穿墻螺栓。9)正、反模板、側(cè)面堵頭模全部安裝完后,檢查墻模之間、側(cè)模與墻模、施工縫處是否嚴(yán)密、牢固可靠,防止出現(xiàn)漏漿、錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象。檢查每道墻上口是否平直。 10)模板安裝完畢后,全面檢查扣件、螺栓、斜撐是否緊固、穩(wěn)定,模板拼縫及下口是否嚴(yán)密 6。在傳統(tǒng)的模板安裝方式下，所有柱體、墻體的模板必須在等到第二層的柱體和墻體的鋼筋結(jié)構(gòu)綁扎結(jié)束以后，采用人工或者使用塔吊將模板吊起到第二層然后根據(jù)上述流程安裝模板。在這樣的安裝方式下，模板的安裝效率非常低，往往需要很多的工人花費(fèi)近四天