【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 較大，對(duì)提升高度有一定的限制，而且鋼絲繩易拉伸變形，平層時(shí)會(huì)引起升降搬運(yùn)裝置上浮或者下沉現(xiàn)象。由于自身結(jié)構(gòu)的限制，卷?yè)P(yáng)式在升降橫移式立體車庫(kù)中沒有得到更廣泛的應(yīng)用。鏈條提升式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，在低速電梯和低層的立體車庫(kù)(升降橫移或平面移動(dòng)式)上都有應(yīng)用，在提升速度要求不高時(shí)可以選用。曳引式是一種被廣泛應(yīng)用于電梯上的驅(qū)動(dòng)方式，與鋼絲繩卷筒驅(qū)動(dòng)相比，結(jié)構(gòu)尺寸大大減小，同時(shí)提升高度高很多，可用于高層的立體車庫(kù)，因而被廣泛地選用。存取機(jī)構(gòu)是將車存入或者取出泊車位的重要驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，也是升降橫移式機(jī)械立體停車設(shè)備區(qū)別于普通汽車電梯的根本所在。這類車庫(kù)的存取方式主要有以下幾種：滑叉載車式：在升降搬運(yùn)裝置上安裝一套多級(jí)滑叉機(jī)構(gòu)(多為三級(jí)滑叉)，存車時(shí)，滑叉逐級(jí)滑出，將載車板送至泊車位上方，輕輕放下，然后收回滑叉；取車時(shí)，先滑出滑又，將載車板略微抬起之后，再將載車板和滑叉收回至搬運(yùn)裝置?；媸浇Y(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是存在一半的空行程，影響運(yùn)行效率；動(dòng)作中有較大偏載時(shí)會(huì)使導(dǎo)軌局部承受彎矩，影響提升機(jī)構(gòu)運(yùn)行的平穩(wěn)性。(2)鏈傳動(dòng)載車式：利用鏈傳動(dòng)的形式，通過(guò)一次微橫移和一次橫向橫移來(lái)實(shí)現(xiàn)載車板的存取。存車時(shí)，第一級(jí)微橫移的作用是推動(dòng)橫移機(jī)構(gòu)連同載車板作短距離橫移，越過(guò)升降轎廂與停車位之間的間隙；第二級(jí)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。鏈傳動(dòng)橫移裝置克服了滑叉橫移裝置的缺點(diǎn)，但它對(duì)提升機(jī)構(gòu)的平層精確度要求較高，目前一般采用變頻變壓調(diào)速方式以及高精度傳感器來(lái)滿足平層精確度的要求。(3)叉梳載車式：通過(guò)提升機(jī)構(gòu)和停車位上的兩個(gè)叉梳的相對(duì)交錯(cuò)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)車輛的存取。這種存取方式必須保證在叉梳的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，橫移叉梳和固定叉梳能夠?qū)崿F(xiàn)交錯(cuò)而不發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，并且橫移叉梳在存取車時(shí)的上下運(yùn)動(dòng)空間要充足乜羽。(4)履帶輸送式：升降搬運(yùn)裝置在車輛的前后輪處有兩個(gè)主動(dòng)履帶，橫移時(shí)這兩個(gè)主動(dòng)履帶能夠帶動(dòng)停車位上的被動(dòng)履帶，將車輛送至停車位。在綜合考慮技術(shù)難度、占地面積、經(jīng)濟(jì)實(shí)用性以及用戶需求等各種因素之后，決定選取每層兩個(gè)庫(kù)位的布局作為本課題的升降橫移式立體停車庫(kù)的整體結(jié)構(gòu)。與其他形式相比，這種布局的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，適用性強(qiáng)，易于推廣，提升機(jī)構(gòu)到達(dá)目標(biāo)樓層后，橫移機(jī)構(gòu)便可存取車輛。本論文的研究以2層4庫(kù)位為例，供試驗(yàn)用，實(shí)際產(chǎn)品化時(shí)可根據(jù)用戶的需求進(jìn)行橫向或縱向擴(kuò)展。底層定義為零層，用于車輛的出入庫(kù)；中間的井道為載車臺(tái)的升降通道，停車位縱向并列布置在井道的兩側(cè)。此車庫(kù)系統(tǒng)主要包括鋼結(jié)構(gòu)框架、載車板、升降裝置、橫移裝置、安全保護(hù)裝置和自動(dòng)控制系統(tǒng)。(1一鋼結(jié)構(gòu)框架；2一載車板；3一對(duì)重塊；4一塔樓；5一升降臺(tái)；6—橫移機(jī)構(gòu))鋼結(jié)構(gòu)框架主要由立柱、橫梁、斜撐、車位架等組成，用于承受車庫(kù)自身部件重量和存入車輛重量、內(nèi)置停車位并且安裝機(jī)械傳動(dòng)和電氣控制部件。每個(gè)停車位都有一塊對(duì)應(yīng)的載車板，用于搬運(yùn)和支托車輛，實(shí)質(zhì)就是通過(guò)對(duì)載車板的存取實(shí)現(xiàn)車輛的存取。載車板應(yīng)采用非燃燒材料制造，質(zhì)量要輕但需有足夠的強(qiáng)度和剛度，且能防止液體滴漏。車庫(kù)正常運(yùn)行時(shí)，存在某個(gè)停車位的載車板在升降臺(tái)上的情況，如果此時(shí)用戶需要存車，系統(tǒng)默認(rèn)將車輛存入這塊載車板所在的停車位，如果用戶需要取車，則將載車板存入其所在的停車位后再取車。在連續(xù)存車或取車時(shí)，會(huì)有一個(gè)取或者存載車板的空行程，需要占用一定的存取車時(shí)間。為了提高運(yùn)行效率，升降橫移式立體車庫(kù)要求升降系統(tǒng)具有較高的提升速度和良好的可靠性。在參照和比較幾種現(xiàn)有升降驅(qū)動(dòng)方式的基礎(chǔ)上，決定選用曳引驅(qū)動(dòng)技術(shù)，采用成熟的升降機(jī)提升裝置。驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能直接決定了提升系統(tǒng)的啟動(dòng)、制動(dòng)和平層精度，在選擇提升電機(jī)時(shí)，不但需要有足夠的輸出功率，并且還必須具有較硬的機(jī)械特性，以保證不同負(fù)載情況下提升系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。我們選用高效節(jié)能的異步電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，控制方式采用變頻變壓調(diào)速技術(shù)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)良好的調(diào)速性能和運(yùn)行平穩(wěn)性，還可滿足停車庫(kù)對(duì)平層精度的要求。升降裝置包括：1)曳引驅(qū)動(dòng)機(jī)、減速機(jī)構(gòu)和制動(dòng)器；2)傳動(dòng)部件，包括鋼絲繩和滑輪等；3)對(duì)重和平衡鏈；4)載車臺(tái)，用于升降時(shí)支托車輛；5)升降導(dǎo)軌和對(duì)重導(dǎo)軌．曳引機(jī)通過(guò)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)載車臺(tái)升降，同時(shí)對(duì)重也相應(yīng)運(yùn)動(dòng)。對(duì)重可稱為重量平衡系統(tǒng)，其功能是在工作中使升降臺(tái)和對(duì)重間的重量差保持在某一限額內(nèi)，保證電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，此外，還可以減少驅(qū)動(dòng)功率，減小鋼絲繩與繩輪之間的曳引力，延長(zhǎng)鋼絲繩的使用壽命．對(duì)重由對(duì)重架、對(duì)重塊、導(dǎo)軌、緩沖器碰塊、壓塊以及鋼絲繩組成．升降裝置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(包括電機(jī)，滑輪等)設(shè)在停車庫(kù)的頂部。與滑叉、鏈輪、履帶等需要中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的存取方式不同，本車庫(kù)的橫移裝置采用直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，由于去除了中間的機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，橫移電機(jī)將直接作用于載車板，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)的快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)，節(jié)省時(shí)間和能耗，從而有效提高車庫(kù)的運(yùn)行效率。直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)是一種新型的現(xiàn)代驅(qū)動(dòng)技術(shù)，目前已實(shí)現(xiàn)了其在物流系統(tǒng)、工業(yè)設(shè)備、信息與自動(dòng)化系統(tǒng)、交通與民用、軍事等領(lǐng)域的應(yīng)用，例如磁懸浮列車、電磁炮、數(shù)控機(jī)床、物流分揀輸送系統(tǒng)、生產(chǎn)流水線和裝配線等。直線電機(jī)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械能，而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置。它由旋轉(zhuǎn)電機(jī)演變而來(lái)，可看成將一臺(tái)旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿徑向剖開，并展開成平面，由定子演變而來(lái)的一側(cè)稱為初級(jí)，轉(zhuǎn)子側(cè)演變?yōu)榇渭?jí)。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，將初級(jí)和次級(jí)制造成不同的長(zhǎng)度，以保證在所需行程范圍內(nèi)初級(jí)與次級(jí)之間保持耦合。直線電機(jī)既可以是短初級(jí)長(zhǎng)次級(jí)，也可以是長(zhǎng)初級(jí)短次級(jí)，考慮到制造成本、運(yùn)行費(fèi)用等因素，一般均采用短初級(jí)長(zhǎng)次級(jí)。直線電機(jī)工作原理與旋轉(zhuǎn)電機(jī)相似，以直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)為例：初級(jí)繞組在通入三相交流電流后，便在氣隙中形成行波磁場(chǎng)，次級(jí)在行波磁場(chǎng)作用下，將感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并產(chǎn)生電流，次級(jí)電流的磁場(chǎng)與初級(jí)電流的行波磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁推力；若次級(jí)固定，則初級(jí)將在推力作用下做直線運(yùn)動(dòng)，反之，則次級(jí)做直線運(yùn)動(dòng)。用戶存車的流程為:系統(tǒng)首先判斷升降臺(tái)上是否有載車板，若有，升降臺(tái)直接降落至零層，若沒有，則就近選擇一個(gè)車位并取出相應(yīng)的載車板，待升降臺(tái)降落至零層后，用戶即可將車開入，零層的對(duì)射式光電開關(guān)傳感器以及壓力傳感器將對(duì)車輛是否符合停車標(biāo)準(zhǔn)以及是否停放到位進(jìn)行檢測(cè)，車輛停好后，用戶按“確認(rèn)停車”按鈕，升降臺(tái)開始上升，停靠至目標(biāo)層后，橫移電機(jī)驅(qū)動(dòng)載車板沿導(dǎo)軌進(jìn)入車位，停放到位后，橫移電機(jī)回移，升降臺(tái)平層處理。取車過(guò)程類似。與一些直接采用接觸器、斷路器控制電機(jī)的立體車庫(kù)不同，本研究考慮到立體車庫(kù)對(duì)升降和橫移系統(tǒng)的起停、定位精度以及速度控制等方面有較高要求，采用可變頻變壓的變頻器作為電機(jī)的動(dòng)，在運(yùn)行中，PLC根據(jù)當(dāng)前的運(yùn)行距離動(dòng)態(tài)生成速度的給定值，并且引入速度PI環(huán)節(jié)，構(gòu)成速度閉環(huán)控制系統(tǒng)，有效提高了系統(tǒng)的響應(yīng)能力。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)。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(gè)很低的爬行速度，以保證到位時(shí)能夠可靠停止。在實(shí)際運(yùn)算中，并非根據(jù)當(dāng)前的運(yùn)行時(shí)間來(lái)確定速度的給定值，而是結(jié)合當(dāng)前的運(yùn)行距離，根據(jù)軟件內(nèi)部設(shè)定的加速度、最小運(yùn)行速度、最大運(yùn)行速度等參數(shù)動(dòng)態(tài)生成的。圖2理想的速度給定曲線升降臺(tái)和橫移機(jī)構(gòu)的定位均采用反射式光電開關(guān)傳感器，每層的平層位置安裝有專用反射鏡，光電開關(guān)隨升降臺(tái)運(yùn)動(dòng)，每經(jīng)過(guò)一層時(shí)，PLC檢測(cè)到輸入信號(hào)的變化，從而更新當(dāng)前所在層的值，若已經(jīng)到達(dá)目標(biāo)層，則停止供電并且關(guān)閉抱閘。就橫移機(jī)構(gòu)而言，光電開關(guān)隨橫移機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，專用反射鏡安裝在升降臺(tái)表面，考慮到實(shí)際的若干種動(dòng)作可能，需要設(shè)計(jì)4個(gè)定位點(diǎn)，從左至右分別為:為取左邊的載車板所要運(yùn)動(dòng)到的點(diǎn)，取出右邊的載車板后所運(yùn)動(dòng)到的點(diǎn)，取出左邊的載車板后所運(yùn)動(dòng)到的點(diǎn)，為取右邊的載車板所要運(yùn)動(dòng)到的點(diǎn)。PLC上電后車庫(kù)開始工作，首先開機(jī)自檢，確認(rèn)傳感器無(wú)故障后，系統(tǒng)開始復(fù)位，復(fù)位完成后便可進(jìn)行存取操作；若發(fā)現(xiàn)故障，則報(bào)警并給出提示，只有所有故障都被排除之后系統(tǒng)才能復(fù)位。存車的正常流程為：對(duì)于IC卡系統(tǒng)，用戶先按“停車”按鈕，再刷卡，然后，用戶需用鍵盤設(shè)定密碼，確認(rèn)密碼之后，車庫(kù)開始動(dòng)作；而對(duì)于觸摸屏系統(tǒng)，用戶可以直接在觸摸屏上操作，點(diǎn)擊“停車”按鈕，輸入車牌號(hào)和密碼后，車庫(kù)開始動(dòng)作。車庫(kù)系統(tǒng)首先判斷升降臺(tái)上是否有載車板，若有，將升降臺(tái)直接降落至零層，若沒有，則選定一個(gè)停車位并取出相應(yīng)的載車板。待升降臺(tái)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(duì)射式光電傳感器以及壓力傳感器將檢測(cè)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。升降臺(tái)?？恐聊繕?biāo)層后，橫移系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)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(tái)平層處理。取車的正常流程為：用戶按“取車”按鈕后刷卡，然后，在鍵盤上輸入密碼，系統(tǒng)確認(rèn)密碼后，車庫(kù)開始動(dòng)作；若是觸摸屏系統(tǒng)，點(diǎn)擊“取車”按鈕后，輸入車牌號(hào)和密碼，系統(tǒng)確認(rèn)后，車庫(kù)開始動(dòng)作。開始動(dòng)作后，系統(tǒng)首先判斷升降臺(tái)上是否有載車板，若有，則將載車板存入其所在的車位后再取車。系統(tǒng)將車輛取出之后，升降臺(tái)降落至零層，此時(shí)道閘打開，用戶可進(jìn)入吊框?qū)④囬_出。本章從車庫(kù)選型入手，指出升降橫移式是綜合各種因素考慮后的最佳選擇，概述了升降橫移式立體車庫(kù)的發(fā)展概況、存取機(jī)構(gòu)和提升機(jī)構(gòu)的工作方式。本章接著介紹了本課題中立體車庫(kù)的總體結(jié)構(gòu)，主要包括車庫(kù)的總體布局和系統(tǒng)組成這兩方面，重點(diǎn)闡述了升降裝置、橫移裝置的結(jié)構(gòu)和工作方式。此外，本章還就立體車庫(kù)的運(yùn)行原理從總體的角度進(jìn)行了分析，例如升降和橫移機(jī)構(gòu)的定位原理、調(diào)速原理、速度的控制、車庫(kù)的工作流程等方面。第3章 立體車庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案立體車庫(kù)的動(dòng)作較多而且復(fù)雜，要求控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作、速度、定位、通訊，安全保護(hù)等控制。操作簡(jiǎn)單，使用方便，存取迅速，安全可靠，這些都是自動(dòng)立體停車設(shè)備應(yīng)具有的基本特點(diǎn)。立體車庫(kù)對(duì)控制系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)方面的要求：智能化操作。存取車時(shí)，用戶通過(guò)按鈕、鍵盤、讀卡器或者觸摸屏操作，系統(tǒng)給予操作提示并自動(dòng)讀取用戶輸入的信息，如果存在錯(cuò)誤操作或者異常情況，需要做出應(yīng)對(duì)；如果系統(tǒng)檢測(cè)到故障，須給出故障提示，并且最好故障排除之后系統(tǒng)能夠自恢復(fù)運(yùn)行。高速、平穩(wěn)運(yùn)行。為了節(jié)省存取時(shí)間，要求傳動(dòng)裝置都能夠以高速度運(yùn)行；同時(shí)，為了保證車輛移動(dòng)中的安全和平穩(wěn)，傳動(dòng)裝置需要有自動(dòng)加、減速控制；另外，由于橫移電機(jī)的機(jī)特性偏軟，有必要加入PI環(huán)節(jié)以提高橫移系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。安全保護(hù)功能。不允許因錯(cuò)誤動(dòng)作造成車輛損壞的情況出現(xiàn)，所以必須要有檢測(cè)車庫(kù)狀態(tài)的傳感器裝置，避免事故發(fā)生；傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行控制需要有足夠的安全保障，如時(shí)間保護(hù)、運(yùn)行異常時(shí)開啟停機(jī)保護(hù)等；復(fù)位、存車、取車操作不能同時(shí)進(jìn)行，升降、橫移系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)互鎖。安全保護(hù)功能。不允許因錯(cuò)誤動(dòng)作造成車輛損壞的情況出現(xiàn)，所以必須要有檢測(cè)車庫(kù)狀態(tài)的傳感器裝置，避免事故發(fā)生；傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行控制需要有足夠的安全保障，如時(shí)間保護(hù)、運(yùn)行異常時(shí)開啟停機(jī)保護(hù)等；復(fù)位、存車、取車操作不能同時(shí)進(jìn)行，升降、橫移系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)互鎖。 可編程邏輯控制器（PLC）控制 在對(duì)一個(gè)自動(dòng)化立體停車庫(kù)的功能控制方面，我們采用可編程邏輯控制器（PLC）集中控制的方法實(shí)現(xiàn)。其主要原因有一下兩點(diǎn)：（1）PLC適合工業(yè)控制的多變環(huán)境，魔方式停車設(shè)備廣泛適用于地下車庫(kù)中，PLC的高穩(wěn)定性和可靠性對(duì)整個(gè)車庫(kù)正常運(yùn)行起決定作用。（2）立體停車設(shè)備本身的運(yùn)行動(dòng)作和智能控制PLC完全可以勝任，單片機(jī)的選用也沒有價(jià)格上的優(yōu)勢(shì)。 PLC的型號(hào)選擇應(yīng)用在自動(dòng)化立體停車庫(kù)中的PLC,其型號(hào)選擇主要依據(jù)以下幾點(diǎn)：（1）PLC運(yùn)行速度與穩(wěn)定性。（2）PLC控制點(diǎn)數(shù)經(jīng)濟(jì)合理，既滿足未來(lái)擴(kuò)展需要，又不至于浪費(fèi)太多。（3）PLC聯(lián)網(wǎng)兼容性與上位通信接口擴(kuò)展性。 當(dāng)今被廣泛運(yùn)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(guó)外產(chǎn)品。通常使用的為德國(guó)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(jià)比，也考慮了服務(wù)網(wǎng)絡(luò)便捷等因素。但隨著國(guó)內(nèi)PLC或高穩(wěn)定性控制器品質(zhì)的不斷提升，將給停車控制