附着式升降脚手架控制系统研究与设计

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附着式升降脚手架是一种新型的脚手架。它是一种附着在建筑物结构上,依靠自身的提升设备来实现升降的悬空脚手架,具有成本低、使用方便、楼层越高经济效益越显著的特点,主要运用在高层建筑施工当中。附着式升降脚手架(下文简称爬架)主要由架体结构、附着支承结构、动力设备以及控制系统组成。其中,控制系统是爬架的控制核心,实现升降控制、安全检测、参数监控等功能。现有的控制系统大多以PLC为控制核心,采用 RS-485的通信方式,并且只做简单的超限报警,存在人机交互不友好,通信可靠性差,安全性低等缺点。  针对现有爬架控制系统的不足,提出了一种新型的爬架控制系统。该系统从硬件结构上可分为主控器与分控器两个部分,主控器与多个分控器(理论上支持25个分控器)通过CAN总线相连。由于CAN总线具有传输距离长,安全性高等特点,相比RS-485具有较强的可靠性,通过CAN总线,主控器可以获取分控器的状态信息,达到实时监测爬架的目的,也可以控制爬架的运动,实现爬架的升降;分控器除了向主控器上传状态信息以外,还能及时上传报警信息与急停信息,保证系统安全运行。主控器以STM32F103系列芯片为控制核心,提供了丰富的片内资源和外部接口;以LCD和触摸屏作为人机交互的主要设备,提高了用户的交互体验;以μC/OS-II为实时操作系统,保证了系统任务实时、可靠地运行。分控器同样以STM32F103系列芯片为核心,设计多种传感器信号调理电路,有效并可靠的采集爬架参数,如倾斜角度、荷载、高度、速度等,通过BP神经网络进行数据融合,使得传感器之间的信息得以互补,较好地反映爬架的实际运行状况,根据融合结果对爬架的安全状态作出评估,大大提高了系统的安全性。  最后,在设计完成的基础上,从硬件、软件和通信网络三个方面对系统进行了详细的测试。经过测试,系统的硬件、软件以及通信网络都运行正常,各项功能指标均达到了设计要求。
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