机械逃生装置的设计

苏善烨 颜耀圣 杨定用 马志远 杨金和

摘要：本文将提出一种基于三菱PLC作为主控制器的机械逃生装置。三菱PLC是使用可编程存储器进行逻辑操作和程序内部存储、定时、计数操作等面向用户的指令，三菱FX-3U系列的PLC主要有四种通信方式。第一种是N网络通信，第二种是无协议串行通信，第三种是并行网络通信，第四种是程序口通信。而为了更好的传输数据，本设计采用N网络通讯进行数据传输，这种方法适合用于远距离数据传输，而且有很好的抗干扰能力，适合用于本设计的通信功能。而对于高楼逃生装置来说，目前已经有许多专家在研究相关的装置了，并且各类逃生装置还处于实验研究状态，而高楼逃生装置目前在各方面都有着不同的设计说法，本文将提出个人的设计理念。

关键词：三菱PLC；可编程控制器；机械逃生装置

1. 引言

5月12日汶川大地震是我们难以忘记的一天，因为它给许多人带来了巨大的灾难，许多孩子因此失去了自己的父母。在当今社会，科技发展迅猛，但是我们对地震依旧很难进行预测，而在科技快速发展的今天，我们为什么不能依靠科技的进步发明出相应的逃生装置以便在地震时帮助人们避险逃生呢，因为当灾难来临时，人们没有多少时间躲在安全地带,尤其是老人与孩子，他们应该怎么办呢？那么下面这个所谓的机械逃生装置就能给他们提供一个暂时避险的地方，并且还能不断向外界发出求助信号，让救援者能够及时的发现求助者并及时营救。目前对于高楼逃生装置来说已经有许多学者以及专家在研究相关的装置了，但是各类逃生装置依然处于实验研究状态，各类高楼逃生装置目前也都有着不同的设计说法，而本文将提出个人的设计理念[1]。

2、设计思路

该机械逃生装置设计结构比较简单，为长方体结构。并且机械逃生装置多功能化，既可以在地震时避难，还可以在发生火灾时进行躲避，设计理念即符合大众使用，也方便老人，以及行动不方便的人使用。该机械逃生装置可设计成床，意在地震时，人们熟睡来不及逃难时可进入躲避，设计成床意在方便老人，以及行动不便的人能及时的躲避。也可设计成书桌的样子，我们都知道当着火时烟雾很大，如果没办法及时离开，就会过度吸入烟尘造成伤害，那就很糟糕了，这时我们可以暂时躲进该装置避免吸食过多的烟雾，或避免被大火直接烧伤。该机械逃生装置内部可放有充足的饮用水与食物，并且有氧气灌，如果周围环境允许，还可打开通风窗口，进行通风，该装置还配置有报警器，当危险来临时，该报警器可源源不断的向外界传送信号，方便营救人员精准定位并及时营救[2]。

3 逃生装置工作原理

该装置控制原理可分为手动控制与传感器触发控制

3.1手动控制：在紧急情况下使用者可以通过触发按钮使用该机械逃生装置。

3.2传感器触发控制：在使用者还未意识到危险来临时，传感器可自行判断出危险，从而自动触发开关，传动零件将电能转化为机械能带动机构运动，从而打开逃生通道，让逃生者自动滑到避险装置内等待救援。

3.3外部传感器工作原理：在使用者还未意识到危险来临时，传感器可自行采集

外部信号，并通过模拟量转化电信号，准确判断出是否危险已经来临，并做出处理当危险真正来临时会自动触发开关，打开逃生通道。

3.4该机械逃生装置还安装有通信装置，该装置在启动后会向外界源源不断的输出电信号，以便外界得以精准定位，及时营救，并且还配有报警器，报警器可通过触发开关向外界求助。

3.5、传感器采样计算核心公式如下

（1）

（2）

4 机械部分设计

对于机械部分来说，本设计结构简单、为长方体结构，机械逃生装置的制作的材料选用4CrW2Si为材料，这种材料抗冲击能力强，非常适合选用作为制作材料。该逃生装置上方为逃生门，当危险来临时，该机械逃生装置在传动零件的带动下将电能转化为机械能带动机构运动，迅速打开逃生门让逃生者进入躲避区域。机械逃生装置内部有充足的饮用水与食物，并且有氧气灌，如果周围环境可以还可打开通风窗口，用于通风透气。该逃生装置还配有报警器，通信设备、当危险来临时，该通信设备会源源不断的向外界传送信号，救援队可通过信号检测精准确定被困者的具体位置，方便相关人员及时营救。求助者也可打开报警器开关向外界求助。本设计采用齿轮作为机械部分的传动零件，之所以选择齿轮作为传动零件是因为齿轮的传动比较准确，齿轮传动效率较高，它结构紧凑，工作可靠，寿命长。它的作用是改变机构的传动速度比和运动方向，而且该零件成本比较低[3]。

5 震动传感器工作原理 对于震动传感器来讲，它有两个触点可以作为输出，第一个触点为强度触点输出，而第二触点为强度触点输入，我们可以通过导线将它与操作控制系统相连，并通过控制系统采集数据。如果在一定的时间内没有地面振动信号传来的话，传感器的接触信号就会自动复位，进行清零。如果二次强度触头的输出值为较高地震动，它就不能自动复位，需要工作人员检查后进行手动复位。

6 结束语

目前对于该装置来说，相关的逃生依然处于实验研究状态，而且也都有着不同的设计说法，而本文只是提出了个人的设计理念。本文通过了对逃生装置的结构设计研究，机械逃生装置设计结构比较简单，既可以在地震时避难，还可以在发生火灾时进行避难，设计理念即符合大众使用，也方便老人和幼童，以及行动不方便的使用。该机械逃生装置还安装有通信装置，该装置在启动后会向外界源源不断的输出电信号，以便外界得以精准定位，及时营救，并且还配有报警器，报警器可通过触发开关向外界求助。机械设计部分采用的制作材料成本也不高，机械传动机构实用性强，传动零件采用齿轮作为传动机构，之所以选齿轮是因为它传动比较准确，而且效率较高，结构紧凑，工作可靠，寿命长，这样才可以保证机器能长久使用。

本项目由2019年自治区级大学生创新创业项目支持（NO. 201910605074）

7 参考文献

[1]廖晓梅，江永富.机床电气控制与PLC应用[M].北京:中国电力出版社，2013

[2]张进秋，陈永利，张中民.可编程控制器原理及应用实例[M].北京.机械工业出版社.2003

[3]濮良贵. 机械设计[M]. 北京: 高等教育出版社,2013.