【正文】 向 左 移 動向 右 移 動是 否 到 達(dá) 零 層升 降 臺 下 降結(jié) 束載 車 臺 是 否 有載 車 板平 移 電 機(jī) 是 否在 左 側(cè)向 右 復(fù) 位向 左 復(fù) 位圖 復(fù)位子程序流程圖 存車功能 存車的正常流程已在第 2 章提及，完整的存車子程序不僅需要實現(xiàn)正常存車，還要能處理存車操作中的一些異常狀況， 例如車庫已滿、用戶兩次設(shè)定的密碼不同、目標(biāo)車位的傳感器異常、車輛超出停車要求 (超長或超寬等 )、車輛停放不到位等。此類異常狀態(tài)主要為水平運動車位和垂直運動車位發(fā)生同時運動。 系統(tǒng)自診斷：用于檢測車位位置的傳感器中相互對立的兩個或多個傳感器同時發(fā)出到達(dá)信號時，即可判定為行程開關(guān)狀態(tài)異常。 設(shè)定安全鉤動作超時時間為 T秒。 程序中還包含了 很多數(shù)據(jù)塊，既有全局?jǐn)?shù)據(jù)塊，也有背景數(shù)據(jù)塊。 運動檢測功能：可以在夜間設(shè)置車庫的運動檢測 區(qū)域，當(dāng)檢測區(qū)有移動目標(biāo)時，運動檢測功能發(fā)出報警信號，提醒值班人員。 傳感器故障自診斷和報警功能。自動存取車輛是立體車庫最重要的功能，應(yīng)能實現(xiàn)對任意車位的存、取操作。在該控制系統(tǒng)中， S7200 PLC 主要有兩個功能 :①利用內(nèi)部的高速計數(shù)器采集旋轉(zhuǎn)編碼器的信號，將計數(shù)值傳遞給 S7300 PLC，獲取位置和速度信息 。 可以看到， S7300 PLC 作為整個控控制系統(tǒng)的核心，擔(dān)負(fù)著與上位機(jī)通信、各種開關(guān)量信號的接入、控制外圍繼電器的通斷、控制變 頻器的運行、通過 S7200 PLC 獲取旋轉(zhuǎn)編碼器的信號以及實現(xiàn)與外圍串口設(shè)備的數(shù)據(jù)交換等任務(wù)。通常使用的為德國 Siemens 公司、日本 Omron 公司（歐姆龍公司）、日本西門子公司系列的 PLC 產(chǎn)品，采用它們的產(chǎn)品不僅考慮到良好的性價比，也考慮了服務(wù)網(wǎng)絡(luò)便捷等因素。不允許因錯誤動作造成車輛損壞的情況出現(xiàn)，所以必須要有檢測車庫狀態(tài)的傳感器裝置，避免事故發(fā)生；傳動系統(tǒng)的運行控制需要有足夠的安全保障，如時間保護(hù)、運行異常時開啟停機(jī)保護(hù)等；復(fù)位、存車、取車操作不能同時進(jìn)行，升降、橫移系統(tǒng)運動互鎖。操作簡單，使用方便，存取迅速，安全可靠，這些都是自動立體停車設(shè)備應(yīng)具有的基本特點。升降臺?？恐聊繕?biāo)層后，橫移系統(tǒng)驅(qū)動載車板沿導(dǎo)軌進(jìn)入停車位，停放到位后，橫移電機(jī)回移，升降臺平層處理。此外，為了提高定位精度，本研究在到達(dá)目標(biāo)位置之前須設(shè)定一段爬行距離 (固定值 )，給定一個很低的爬行速度，以保證到位時能夠可靠停止 。它由旋轉(zhuǎn)電機(jī)演變而來，可看成將一臺旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿徑向剖開，并展開成平面，由定子演變而來的一側(cè)稱為初級，轉(zhuǎn)子側(cè)演變?yōu)榇渭墶Ｔ趨⒄蘸捅容^幾種現(xiàn)有升降驅(qū)動方式的基礎(chǔ)上 ，決定選用曳引驅(qū)動技術(shù)，采用成熟的升降機(jī)提升裝置。底層定義為零層 ，用于車輛的出入庫；中間的井道為載車臺的升降通道，停車位縱向并列布置在井道的兩側(cè)。存車時，第一級微橫移的 作用是推動橫移機(jī)構(gòu)連同載車板作短距離橫移，越過升降轎廂與停車位之間的間隙；第二級橫移的作用是使載車板平穩(wěn)地轉(zhuǎn)移至停車位的托架上。目前升降橫移式立體停車庫的升降驅(qū)動形式主要有曳引驅(qū)動和強(qiáng)制驅(qū)動兩種，強(qiáng)制驅(qū)動又可分為鋼絲繩式 (卷揚式 )和鏈輪鏈條式兩種形式．鋼絲繩卷筒驅(qū)動機(jī)構(gòu)在起重機(jī)械上被廣泛運用，是使用上較為成熟的技術(shù)，它布置靈活，起吊用的鋼絲繩可在空間內(nèi)變向配置，但是結(jié)構(gòu)尺華北理工大學(xué)輕工學(xué)院 9 寸較大，對提升高度有一定的限制，而且鋼絲繩易拉伸變形，平層時會引起升降搬運裝置上浮或者下沉現(xiàn)象。 第二章立體車庫的總體結(jié)構(gòu)和運行原理 8 第 2 章 立體車庫的總體結(jié)構(gòu)和運行原理 車庫選型 通過分析比較各種類型的優(yōu)缺點，結(jié)合技術(shù)可行性和投資經(jīng)濟(jì)性，本課題的立體車庫類型設(shè)計為升降橫移式，這是因為在幾種應(yīng)用較多的類型中，升降橫移式是綜合性能十分優(yōu)良的一類，具有空間利用率高、技術(shù)性能好，能耗低、噪聲小、速度快、操作簡單、維護(hù)方便等優(yōu)點，具有廣闊的發(fā)展前景。 巷道堆垛類立體停 車設(shè)備是利用巷道堆垛機(jī)或橋式起重機(jī)作為搬運裝置，進(jìn)入到搬運裝置中的車輛可同時進(jìn)行兩維的運動，快速到達(dá)指定車位，再用存取機(jī)構(gòu)將車存入泊位。結(jié)構(gòu)上，除頂層外，每層均有一個空車位，作為交換車位；車輛進(jìn)出層的載車板僅作橫移運動，最頂層或地下最底層的載車板只作升降運動，中間華北理工大學(xué)輕工學(xué)院 6 層既能升降也能橫移。系統(tǒng)安全裝置的設(shè)置要與動態(tài)過程安全檢測形成閉環(huán)，確保存取車過程的安全運行。一般來說，機(jī)械式立體車庫的占地 面積約為平面停車場的 1/3~1/20 ，空間利用率比建筑自走式車庫提高了 75%； （ 2）相對造價低。 雖然機(jī)械式立體停車庫在中國作為新興的產(chǎn)業(yè)，具 有相當(dāng)可觀的發(fā)展前景，但是目前仍未進(jìn)入高速發(fā)展時期，主要因為我國的立體停車設(shè)備行業(yè)的發(fā)展存在著一些問題：首先，雖然行業(yè)里的企業(yè)已經(jīng)形成一定的規(guī)模，但是發(fā)展不平衡，骨干的大中型企業(yè)在 20 家左右，其它的則是中小企業(yè)居多，中小企業(yè)技術(shù)力量薄弱，靠仿效或引進(jìn)國外的技術(shù)，缺乏自主開發(fā)能力；其次，機(jī)械式立體車庫是對安全性能要求很高的機(jī)電一體化設(shè)備，但是有些自主研發(fā)的產(chǎn)品缺乏深入的研究，產(chǎn)品的可靠性、安全性、耐久性還不能完全保障；第三，市場競爭無序，目前總體生產(chǎn)能力過剩，價格偏低；政府在對立體停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策方面嚴(yán)重滯后；此外，平面停車場收費低廉以及人們在意識上尚未完全轉(zhuǎn)變，也是立體停車難以普及的重要原因。其停車管理與建設(shè)策略主要有：不同停車場區(qū)位費率不同；逐步取消城市中心路邊停車改為專用公交道；建筑物未按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置停車第一章緒論 3 位的一律補(bǔ)交不足位建設(shè)差額費。由于停車位嚴(yán)重不足，迫使機(jī)動車非法占道停放，平均占道率達(dá) 60%，而美國和香港約為 17%。而 2020 年 6 月底，新增機(jī)動車就有 190 萬輛。 機(jī)械式立體車庫的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 城市都市化是政治、經(jīng)濟(jì)、金融、教育交流的發(fā)展趨勢，高樓大廈、商業(yè)中心、家居花園是人們所追求的現(xiàn)代生活，汽車的發(fā)明又為人類提供了方便的交通工具而改變了人們的生活方式 ，都市化和汽車化成為現(xiàn)代社會文明的重要標(biāo)志。 就目前情況而言，公共場所停車?yán)щy的問題，已上升為困擾廣大居民出行的重大障礙，也是制約城市發(fā)展，體現(xiàn)人民幸福指數(shù)的重要因素，更是構(gòu)建和諧社會，落實科學(xué)發(fā)展觀必須面對的一個現(xiàn)實問題，小區(qū)車位問題已經(jīng)成為市民提升生活水準(zhǔn)的向往和追求。 文章先從車庫的選型著手，分析了各類車庫的功能特點與適用范疇。 使得城市靜態(tài)交通問題在最終解決上，能夠更加完善。目前，家庭汽車數(shù)量的提升速度與物業(yè)公司預(yù)期配備的停車位相比，后者遠(yuǎn)不能滿足前者的需求，于是公共場所“停車難”問題已當(dāng)今社會日益突起的一大熱門話題。由此，升降橫移式立體停車庫憑借上述等優(yōu)勢，越發(fā)受人重視。僅以北京為例， 1985 年有機(jī)動車 萬輛，1993 年的機(jī)動車保有量己達(dá) 72 萬輛， 1999 年機(jī)動車保有量達(dá)到 130 萬輛，2020 年機(jī)動車保有量達(dá)到 168 萬輛。 1997 年建設(shè)部城市交通工程技術(shù)中心曾對全國 15 個城市的停車狀況做了一次調(diào)查， 15 個城市的機(jī)動車保有量與停車位之比平均為 ： 1。 新加坡認(rèn)為在城市中心不宜修建容量過大的停車場地，以防止更多的轎車進(jìn)入原本就擁擠的 城市中心區(qū)。與此同時，國家也逐步配套與停車產(chǎn)業(yè)相關(guān)的法規(guī)和各項標(biāo)準(zhǔn)，先后制訂了多項停車設(shè)備的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范，以加強(qiáng)規(guī)劃引導(dǎo)、技術(shù)開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化工作。 機(jī)械式立體停車庫的特點 以立體化形式存放車輛的機(jī)械式停車庫叫做機(jī)械式立體停車庫，是一種技術(shù)密集型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，發(fā)展?jié)摿艽?，具有很多?yōu)點： （ 1）節(jié)省占地面積，充分利用空間。對于全電腦自動控制系統(tǒng)，要開發(fā)、設(shè)計專用硬件系統(tǒng)和專用軟件，使之適用于存取車全過程的管理和控制。根據(jù)我國發(fā)布的 JBT 87131998《機(jī)械式停車設(shè)備類別、型式與基本參數(shù)》標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)械式停車設(shè)備的類別名稱及代號見表 1．現(xiàn)介紹幾種具有一定代表性的類型： 表 1 機(jī)械式停車設(shè)備的類別名稱及代號 類別名稱 升降橫移 垂直循環(huán) 水平循環(huán) 多層循環(huán) 平面移動 巷道堆垛 升降橫移 簡易升降 代號 sh cx sx dx py xd cs js 升降橫移式停車設(shè)備利用載車板的升降或橫移來實現(xiàn)車輛的存取，此類停車庫將載運和存放車的載車板與升降裝置組合在一起使用，構(gòu)成立體化存車的形式，多為中、小型車庫，泊位數(shù)目幾輛至幾十輛不等，一般設(shè)計為 2 或 3 層，極少超過 5 層。但是相比于其他形式的立體車庫，其在空間利用率、技術(shù)性能、結(jié)構(gòu)剛度、存取效率以及能耗等很多方面都更有優(yōu)勢，具有很廣闊的發(fā)展前景。此外，闡述了課題的來源和目的，提出了論文的主要研究內(nèi)容。 升降驅(qū)動機(jī)構(gòu)是升降橫移式立體停車庫的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)布置與技術(shù)含量將直接影響車庫的安全性和可靠性。 (2)鏈傳動載車式：利用鏈傳動的形式，通過一次微橫移和一次橫向橫移來實現(xiàn)載車板的存取。本論文的研究以 2 層 4 庫位為例，車庫結(jié)構(gòu)示意圖如圖 所示，供試驗用，實際產(chǎn)品化時可根據(jù)用戶的需求進(jìn)行橫向第二章立體車庫的總體結(jié)構(gòu)和運行原理 10 或縱向擴(kuò)展。 升降裝置 為了提高運行效率，升降橫移式立體車庫要求升降系統(tǒng)具有較高的提升速度和良好的可靠性。直線電機(jī)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運動機(jī)械能，而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的傳動裝置。理想的速度給定曲線如圖 2 所示，包括加速段、勻速段、減速段及爬行段，可以看到，加、減速段的加速度恒定，可以讓速度的變化更為平穩(wěn) 。待升降臺降落至零層后，道閘打開，用戶可將車駛?cè)氲蹩騼?nèi)，零層的對射式光電傳感器以及壓力傳感器將檢測車輛是否符合停放要求以及是否停放到位，車輛停好后，用戶按“確認(rèn)停車”按鈕，升降系統(tǒng)開始提升。第三章立體車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計方案 14 第 3 章 立體車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計方案 控制系統(tǒng)的設(shè)計要求 立體車庫的動作較多而且復(fù)雜，要求控制系統(tǒng)實現(xiàn)順序動作、速度、定位、通訊，安全保護(hù)等控制。安全保護(hù)功能。 當(dāng)今被廣泛運用到生產(chǎn)控制領(lǐng)域的各種品牌的 PLC 中，高性能 PLC 主 要為國外產(chǎn)品。為保證車庫運行的安全，升降電機(jī)和橫移電機(jī)均為斷電抱閘型，避免突然掉電后失控；為了防止超限運行的意外，例如升降臺沉底或沖頂、升降運動時橫移電機(jī)位于安全范圍之外，應(yīng)安裝限位保護(hù)開關(guān)；車位架上的載車板存在移位或者跌落第三章立體車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計方案 16 的危險，應(yīng)設(shè)計載車板防墜落裝置；此外，車庫還設(shè)有緊急停止按鈕，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時，能使系統(tǒng)設(shè)備立刻斷電。 S7200 PLC 與 S7300 PLC 之間的通訊是通過 EM 277 模塊實現(xiàn)的，同樣采用 PROFIBUSDP 方式。本車庫需實現(xiàn)的具體功能主要有以下幾個方面： 自動存取功能。由于立體車庫的流程比較復(fù)雜，在取消上需要做的邏輯處理和運動控制也比較棘手。如果在車庫光照條件不好的情況下，可選用黑白攝像機(jī)。第四章立體車庫控制系統(tǒng)軟件的主體方案設(shè)計和集體實現(xiàn) 20 準(zhǔn) 備開 機(jī) 保 護(hù)復(fù) 位 子 程 序 調(diào)用 條 件 成 立 ？檢 測 存 車 按 鈕 并 判斷 存 車 標(biāo) 志 位檢 測 取 車 按 鈕 并 判定 取 車 標(biāo) 志 位檢 測 取 消 按 鈕 并 判斷 取 消 標(biāo) 志 位取 消 子 程 序 調(diào)用 程 序 成 立 ？取 消復(fù) 位傳 感 器 故 障 自 診 斷存 車 子 程 序 調(diào)用 條 件 成 立 ？取 車 子 程 序 調(diào)用 條 件 成 立 ？接 收 到 新 消 息 ？調(diào) 用 相 關(guān) 子 程 序 ， 若 有 新消 息 生 成 ， 將 其 發(fā) 送 緩 沖區(qū)發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 條 件成 立 ？結(jié) 束存 車取 車接 受 消 息 處 理發(fā) 送 數(shù) 據(jù)圖 主程序流程圖 (IC卡系統(tǒng) ) 華北理工大學(xué)輕工學(xué)院 21 車庫剛開始運行時，執(zhí)行機(jī)構(gòu)初始位置 未知，必須建立新的初始狀態(tài)，在主程序的控制下，系統(tǒng)首先進(jìn)行開機(jī)保護(hù)掃描，確認(rèn)庫位中的傳感器無故障并且與系統(tǒng)記錄相符合后，允許復(fù)位；復(fù)位、存車、取車不能同時進(jìn)行，因此主程序中需有相應(yīng)的屏蔽處理．對于取消操作，當(dāng)升降臺處于加速或者勻速段時，系統(tǒng)生成新的速度給定曲線，以使升降臺停至最近的一層，再進(jìn)行后續(xù)的處理，這種情況下主程序不再調(diào)用存車或者取車子程序；但如果升降臺處于減速或爬行段、橫移電機(jī)正在運行時，主程序?qū)⑼瑫r調(diào)用存取子程序和取消子程序，直至運行到位后，主程序繼續(xù)調(diào)用取消子程序以進(jìn)行后續(xù)處理。 系統(tǒng)自診斷： 控制系統(tǒng)通過向拉動安全鉤運動的電磁鐵發(fā)出通、斷電信號控制安全鉤的打開和關(guān)閉，并通過安全鉤動作方向上的行程開關(guān)對其狀態(tài)進(jìn)行檢測。 (3)行程開關(guān)狀態(tài)異常 華北理工大學(xué)輕工學(xué)院 23 用于檢測車位垂直、水平運動行程開關(guān)發(fā)出實際情況中不可能出現(xiàn)的組合信號，使得控制程序陷入邏輯混亂。 (5)車位運動發(fā)生干涉 當(dāng)兩個或兩個以上車 位向同一日標(biāo)空間內(nèi)運動時，即發(fā)生車位運動干涉。復(fù)位子程序流程見圖 4． 3。車輛入庫或出庫時，鋼絲繩因受力的變化而發(fā)生形變，導(dǎo)致升降臺的上浮或下沉現(xiàn)象，因此需要微平層處理。 第四章立體車庫控制系統(tǒng)軟件的主體方案設(shè)計和集體實現(xiàn) 26 準(zhǔn) 備升 降 臺 是 否 有載 車 板