【文章內(nèi)容簡介】 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(yùn)裝置上浮或者下沉現(xiàn)象。由于自身結(jié)構(gòu)的限制，卷揚(yáng)式在升降橫移式立體車庫中沒有得到更廣泛的應(yīng)用。鏈條提升式具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低等優(yōu)點(diǎn)，在低速電梯和低層的立體車庫(升降橫移或平面移動式)上都有應(yīng)用，在提升速度要求不高時可以選用。曳引式是一種被廣泛應(yīng)用于電梯上的驅(qū)動方式，與鋼絲繩卷筒驅(qū)動相比，結(jié)構(gòu)尺寸大大減小，同時提升高度高很多，可用于高層的立體車庫，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滑叉機(jī)構(gòu)(多為三級滑叉)，存車時，滑叉逐級滑出，將載車板送至泊車位上方，輕輕放下，然后收回滑叉；取車時，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；動作中有較大偏載時會使導(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。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。鏈傳動橫移裝置克服了滑叉橫移裝置的缺點(diǎn)，但它對提升機(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滿足平層精確度的要求。(3)叉梳載車式：通過提升機(jī)構(gòu)和停車位上的兩個叉梳的相對交錯運(yùn)動實現(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)計上，橫移叉梳和固定叉梳能夠?qū)崿F(xiàn)交錯而不發(fā)生運(yùn)動干涉，并且橫移叉梳在存取車時的上下運(yùn)動空間要充足乜羽。(4)履帶輸送式：升降搬運(yùn)裝置在車輛的前后輪處有兩個主動履帶，橫移時這兩個主動履帶能夠帶動停車位上的被動履帶，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)實用性以及用戶需求等各種因素之后，決定選取每層兩個庫位的布局作為本課題的升降橫移式立體停車庫的整體結(jié)構(gòu)。與其他形式相比，這種布局的結(jié)構(gòu)相對簡單，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庫位為例，供試驗用，實際產(chǎn)品化時可根據(jù)用戶的需求進(jìn)行橫向或縱向擴(kuò)展。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)。此車庫系統(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)裝置和自動控制系統(tǒng)。(1一鋼結(jié)構(gòu)框架；2一載車板；3一對重塊；4一塔樓；5一升降臺；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)械傳動和電氣控制部件。每個停車位都有一塊對應(yīng)的載車板，用于搬運(yùn)和支托車輛，實質(zhì)就是通過對載車板的存取實現(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。車庫正常運(yùn)行時，存在某個停車位的載車板在升降臺上的情況，如果此時用戶需要存車，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，會有一個取或者存載車板的空行程，需要占用一定的存取車時間。為了提高運(yùn)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。在參照和比較幾種現(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。驅(qū)動電機(jī)的性能直接決定了提升系統(tǒng)的啟動、制動和平層精度，在選擇提升電機(jī)時，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)的動態(tài)響應(yīng)能力。我們選用高效節(jié)能的異步電動機(jī)作為動力源，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，還可滿足停車庫對平層精度的要求。升降裝置包括：1)曳引驅(qū)動機(jī)、減速機(jī)構(gòu)和制動器；2)傳動部件，包括鋼絲繩和滑輪等；3)對重和平衡鏈；4)載車臺，用于升降時支托車輛；5)升降導(dǎo)軌和對重導(dǎo)軌．曳引機(jī)通過鋼絲繩驅(qū)動載車臺升降，同時對重也相應(yīng)運(yùn)動。對重可稱為重量平衡系統(tǒng)，其功能是在工作中使升降臺和對重間的重量差保持在某一限額內(nèi)，保證電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，此外，還可以減少驅(qū)動功率，減小鋼絲繩與繩輪之間的曳引力，延長鋼絲繩的使用壽命．對重由對重架、對重塊、導(dǎo)軌、緩沖器碰塊、壓塊以及鋼絲繩組成．升降裝置的傳動機(jī)構(gòu)(包括電機(jī)，滑輪等)設(shè)在停車庫的頂部。與滑叉、鏈輪、履帶等需要中間傳動機(jī)構(gòu)的存取方式不同，本車庫的橫移裝置采用直線電機(jī)直接驅(qū)動，由于去除了中間的機(jī)械傳動環(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)動的快速動態(tài)響應(yīng)，節(jié)省時間和能耗，從而有效提高車庫的運(yùn)行效率。直線電機(jī)直接驅(qū)動是一種新型的現(xiàn)代驅(qū)動技術(shù)，目前已實現(xiàn)了其在物流系統(tǒng)、工業(yè)設(shè)備、信息與自動化系統(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)動機(jī)械能，而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的傳動裝置。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嶋H應(yīng)用時，將初級和次級制造成不同的長度，以保證在所需行程范圍內(nèi)初級與次級之間保持耦合。直線電機(jī)既可以是短初級長次級，也可以是長初級短次級，考慮到制造成本、運(yùn)行費(fèi)用等因素，一般均采用短初級長次級。直線電機(jī)工作原理與旋轉(zhuǎn)電機(jī)相似，以直線感應(yīng)電動機(jī)為例：初級繞組在通入三相交流電流后，便在氣隙中形成行波磁場，次級在行波磁場作用下，將感應(yīng)電動勢并產(chǎn)生電流，次級電流的磁場與初級電流的行波磁場相互作用產(chǎn)生電磁推力；若次級固定，則初級將在推力作用下做直線運(yùn)動，反之，則次級做直線運(yùn)動。用戶存車的流程為:系統(tǒng)首先判斷升降臺上是否有載車板，若有，升降臺直接降落至零層，若沒有，則就近選擇一個車位并取出相應(yīng)的載車板，待升降臺降落至零層后，用戶即可將車開入，零層的對射式光電開關(guān)傳感器以及壓力傳感器將對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，車輛停好后，用戶按“確認(rèn)停車”按鈕，升降臺開始上升，停靠至目標(biāo)層后，橫移電機(jī)驅(qū)動載車板沿導(dǎo)軌進(jìn)入車位，停放到位后，橫移電機(jī)回移，升降臺平層處理。取車過程類似。與一些直接采用接觸器、斷路器控制電機(jī)的立體車庫不同，本研究考慮到立體車庫對升降和橫移系統(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，在運(yùn)行中，PLC根據(jù)當(dāng)前的運(yùn)行距離動態(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)，給定一個很低的爬行速度，以保證到位時能夠可靠停止。在實際運(yùn)算中，并非根據(jù)當(dāng)前的運(yùn)行時間來確定速度的給定值，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)動態(tài)生成的。圖2理想的速度給定曲線升降臺和橫移機(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)隨升降臺運(yùn)動，每經(jīng)過一層時，PLC檢測到輸入信號的變化，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，專用反射鏡安裝在升降臺表面，考慮到實際的若干種動作可能，需要設(shè)計4個定位點(diǎn)，從左至右分別為:為取左邊的載車板所要運(yùn)動到的點(diǎn)，取出右邊的載車板后所運(yùn)動到的點(diǎn)，取出左邊的載車板后所運(yùn)動到的點(diǎn)，為取右邊的載車板所要運(yùn)動到的點(diǎn)。PLC上電后車庫開始工作，首先開機(jī)自檢，確認(rèn)傳感器無故障后，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，車庫開始動作；而對于觸摸屏系統(tǒng)，用戶可以直接在觸摸屏上操作，點(diǎn)擊“停車”按鈕，輸入車牌號和密碼后，車庫開始動作。車庫系統(tǒng)首先判斷升降臺上是否有載車板，若有，將升降臺直接降落至零層，若沒有，則選定一個停車位并取出相應(yīng)的載車板。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。升降臺停靠至目標(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。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，車庫開始動作；若是觸摸屏系統(tǒng)，點(diǎn)擊“取車”按鈕后，輸入車牌號和密碼，系統(tǒng)確認(rèn)后，車庫開始動作。開始動作后，系統(tǒng)首先判斷升降臺上是否有載車板，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，升降臺降落至零層，此時道閘打開，用戶可進(jìn)入吊框?qū)④囬_出。本章從車庫選型入手，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的總體結(jié)構(gòu)，主要包括車庫的總體布局和系統(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、車庫的工作流程等方面。第3章 立體車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計方案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。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(diǎn)。立體車庫對控制系統(tǒng)主要有以下幾個方面的要求：智能化操作。存取車時，用戶通過按鈕、鍵盤、讀卡器或者觸摸屏操作，系統(tǒng)給予操作提示并自動讀取用戶輸入的信息，如果存在錯誤操作或者異常情況，需要做出應(yīng)對；如果系統(tǒng)檢測到故障，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)省存取時間，要求傳動裝置都能夠以高速度運(yùn)行；同時，為了保證車輛移動中的安全和平穩(wěn)，傳動裝置需要有自動加、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)的動態(tài)響應(yīng)性能。安全保護(hù)功能。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(yùn)行控制需要有足夠的安全保障，如時間保護(hù)、運(yùn)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(yùn)動互鎖。安全保護(hù)功能。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(yùn)行控制需要有足夠的安全保障，如時間保護(hù)、運(yùn)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(yùn)動互鎖。 可編程邏輯控制器（PLC）控制 在對一個自動化立體停車庫的功能控制方面，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中，PLC的高穩(wěn)定性和可靠性對整個車庫正常運(yùn)行起決定作用。（2）立體停車設(shè)備本身的運(yùn)行動作和智能控制PLC完全可以勝任，單片機(jī)的選用也沒有價格上的優(yōu)勢。 PLC的型號選擇應(yīng)用在自動化立體停車庫中的PLC,其型號選擇主要依據(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主要為國外產(chǎn)品。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。但隨著國內(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