升降横移式立体停车库及控制系统的研究

1、2.2.5安全防护装置停车库的安全防护措施非常重要，在众多的车库中车辆的高价性与车库自身的价值相差很大，并与客户对车库的信任度有着密切的联系。对于升降横移式立体停车库，它的安全防护措施要做到以下几点，并配备有相应的防护装置。1防火措施:在车库中安装有温烟传感器，可对车库的火情实行实时监控，并把监控信号传给中央控制系统。2急停措施:在发生异常情况时能使停车设备立即停止运转，在操作盒上安装有紧急停止开关，并设为红色，以示醒目。3.阻车装置:在很多情况下停车时，司机必须要把车停在载车板合适的位置上，一般在载车板的后端一侧安装上一高25mm以上的阻车挡铁。4.防止超限运行装置:停车设备在升降过程中，在

2、定位开关上方装有限位开关，当定位开关出现故障时，由限位开关使设备停止工作，起超程保护作用。5人车误入检出装置:设备运行时，必须装有防止人车误入装置，以确保安全，一般采用红外装置。一旦检测到在车库运作时，有人或其它物体进入车库，系统就会使这个车库停止运作。6防止载车板坠落装置:当载车板升至定位点后，需设置防坠装置，以防止载车板因故突然落下，伤害人车，一般防坠装置采用挂钩形式。挂钩防坠方式有电磁铁驱动和机械驱动。升降横移式立体停车库的系统控制原理:操作者(人)要通过控制系统信息交流的平台(界面)把操作信息传送给控制系统，经系统处理后，系统把可识别的控制信息通过辅助设备驱动执行结构，来完成车库现场的

3、运作。其系统控制原理框图，如图3一1所示。广义上来说，车库的控制系统主要有以下几部分组成:控制核心单元、接口、驱动单元和界面。控制核心单元是整个控制系统的“脑件”，它可随着控制形式的不同而不同，可以是继电器组成的逻辑电路，也可以是可编程控制器PLc(ProgramlnableLogiccontroller)或单片机系统。可编程控制器是现有车库控制系统的首选。接口在车库的控制系统中是必不可少。接口是驱动单元与控制核心单元以及执行部件与驱动单元间的连接点。接口电路大致有三种:开关量接口电路、数字量接口电路和模拟量输入/输出接口电路。升降横移式立体停车库控制系统应用的接口电路为开关量接口电路。驱动单

4、元是升降横移式立体停车库控制系统的最后一个环节，其种类及范围也很广。但在车库控制系统中，驱动单元比较单调，其驱动部件只有一个专用减速机(带刹车)。所以，智能控制的车库系统的运动是靠受控的驱动元件来驱动的。界面是操作人员与车库控制核心单元交流信心的平台。操作人员可以通过界面向车库系统发送动作意图，车库系统可以向操作人员反馈系统运作状况。简单的界面可以是一个操作盒，而复杂的界面可以为利用微机通过运用专用的应用软件建立的人机界面。2.2可编程控制器(ProgrammableLogicController)控制国内外现有的升降横移式立体停车库，它们的系统控制形式大都采用可编程控制器控制，特别是应用在智

5、能化要求程度高、多车尾、大容量的现代化升降横移式立体停车库中。可编程控制器与继电器、单片微机相比有着比较独特的优点:1.灵活、通用在继电器控制系统中，使用的控制器件是大量的继电器，整个系统是根据设计好的电器控制图，由人工布线、焊接、固定等手段组装完成的，其过程费时费力。如果因为工艺上的稍许变化，需要改变电器控制系统的话，那么原先的整个电器控制系统将被全部拆除，而重新进行布线、焊接、固定等工作，耗费了大量的人力、物力和时间。而可编程控制器是通过存储在存储器中的程序实现控制功能的，如果控制功能需要改变的话，只需要修改程序以及改动极少量的接线即可。而且，同一台可编程控制器还可以用于不同的控制对象，只

6、要改变软件就可以实现不同的控制要求，因此具有很大的灵活性、通用性。另外PLC产品还具有多样化、系列化的特点，其结构形式多种多样，同一系列又有低档、高档之分，因此可以适应于各种不同规模、不同要求的工业控制。PLC还有多种功能模块，可以根据需要灵活组合成各种不同功能的控制装置，实现各种特殊的控制要求。2、可靠性高、抗干扰能力强对于立体停车库而言，可靠性是一个非常重要的指标，如何能在各种恶劣的工作环境和条件(如电磁干扰、低温潮湿、灰尘超高温等)下，平稳可靠的工作，将故障率降至最低，是研制每一种控制器件必须考虑的问题。PLC的研制者在这一方面采取了许多有利的措施，使PLC具有很高的可靠性和抗干扰能力，

7、因此被称为“专为适应恶劣的工业环境而设计的计算机”。首先，PLC采用微电子技术，大量的开关动作是由无触点的半导体电路来完成的，因此不会出现继电器控制系统中的接线老化、脱焊、触点电弧等现象，提高了可靠性。另外，PLC还在硬件和软件两方面采取了以下主要措施来提高其可靠性。硬件措施对于电源变压器、CPU和编程器等主要部件，均采用严格措施进行屏蔽，以防外界干扰;对供电系统及输入线路采用多种形式的滤波，如LC或rI型滤波网络，以消除或抑制高频干扰，也削弱了各种模块之间的互相影响;对CPU这个核心部件所需的+5V电源，采用多级滤波，并用集成电压调整器进行调整，以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响;在

8、cPu与I/o电路之间，采用光电隔离措施，有效的隔离了内部电路与I/O间电的联系，减少故障和误动作;采用模块式结构，这种结构有助于在故障情况下短时修复。因为一旦查出某一模块出现故障就能迅速更换使系统恢复正常工作。软件措施监控程序定期的监测外界环境，如掉电、钳电压、后备电池电压过低及强干扰信号等;当检测到故障时，立即把现状态存入存储器，并对存储器进行封闭，禁止对存储器的任何操作，以防存储信息被冲掉。这样，一旦检测到外界环境正常后，便可恢复到故障发生前的状态，继续原来的程序工作;设置监视定时器WDT，如果程序每次循环执行时间超过了WDT规定时间，表明程序进入死循坏，立即报警:加强对程序的检查和校验

9、，一旦程序有错，立即报警，并停止执行;对用户程序及动态数据进行电池后备，停电时利用后备电池供电，确保信息不丢失。由于采取了以上措施，使PLC的可靠性、抗干扰能力大大提高，这是PLC控制优于单片计算机控制的一大特点。3编程简单、使用方便用单片计算机实现控制，使用的是汇编语言，难于掌握，要求使用者具有一定水平的计算机硬件和软件知识。而PLC采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”编程，容易掌握。例如目前大多数PLC采用的梯形图语言编程方式，既继承了继电器控制线路的清晰直观感，又考虑到大多数电器技术人员的读图习惯及应用微机的水平，很容易被电器技术人员所接受。PLC易于编程，程序改变时也容易修改，灵活

10、方便。它与目前微机控制常用的汇编语言相比，虽然在PLC内部增加了解释程序，增加了程序执行时间，但对大多数的停车库控制设备来说，PLC的控制速度是足够的。用单片计算机控制，只有在输入输出接口上做大量工作，才能与控制现场连接起来，调试也比较麻烦。而PLC的输入输出接口已经做好，可直接与控制现场的用户设备直接连接。输入接口可以与各种开关和传感器连接，输出接口具有较强的驱动能力，可以直接与继电器、接触器和电磁阀等连接，使用很方便。4.接线简单PLC的接线只需将输入设备(如按钮、开关等)与PLC输入端子连接，将输出设备(如接触器、电磁阀等)与PLC输出端子连接【22。接线工具仅为螺丝刀，接线工作极其简单

11、、工作量极少。5.功能强现代PLC不仅具有条件控制、计时、计数和步进等控制功能，而且还能完成A/D、D/A转换、数字运算和数据处理以及通信联网和生产过程监控等。因此，它既可对开关量进行控制，又可对模拟量进行控制;既可控制一台单机、一个车库，又可控制一个车库群。既可现场控制，又可远距离控制。既可控制简单系统，又可控制复杂系统。6体积小、重量轻和易于实现机电一体化由于PLc采用了半导体集成电路。因此具有体积小、重量轻、功耗低的特点。且由于PLC是专为工业控制而设计的专用计算机，其结构紧凑、坚固耐用、体积小巧，并由于具备很强的可靠性和抗干扰能力，使之易于装入机械设备内部，因而成为实现机电一体化十分理

12、想的控制设备。同样，可编程控制器控制也有其不足的地方，在性价比上要高于继电器控制和单片微机控制;其开发潜力要差于单片微机，不如其功能灵活多样;通用性不好，不同厂家的可编程控制器以及其附属单元都是固定专用等等3.2.3单片微机(SingleChipMICroComputer)控制单片微机就是我们通常所说的单片机，是将CPU、RAM、ROM(EPROM)、定时器/计数器和I/O接口全部集成在一个硅片上31。单片机控制在机电设备中是一种比较常见的控制形式，由于它的控制功能强、体积小成本低、功耗小、成本低和使用方便，可以直接装到仪器设备上，所以在20世纪80年代以来得到飞速发展。理论上也可用于立体停车

13、库系统，但实际上在立体停车库的控制系统中，单片微机控制却没有得到广泛的推广应用，其原因主要有以下几点:1单片微机控制系统开发周期比较长，系统调试耗时比较多;2单片微机抗干扰能力比较弱，所以对现场工作环境要求很苛刻:3单片微机自身就是弱电驱动，但是对于停车库系统来说，执行部件是电机，属强电系统，这就需要由弱电驱动强电，随着驱动环节的增加，系统的可靠性就下降了;4.单片微机控制系统，其控制程序基本上是汇编语言，汇编语言虽然功能比较强大，但是程序编制工作量比较大。因此，单片微机在升降横移式立体停车库控制系统中的应用现在还不成熟，也是以后停车库系统研究开发的一个方向。根据运动的规律，不难发现，存取车过

14、程中，涉及最多的就三个方面:一、为了让出空位，载车板需要横移;二、为了存取车，需要载车板的升降;三、载车板左右横移一个准确的停车位行程和升降到准确的位置。由此看出，控制任务主要就是要完成对横移、升降以及定位的控制。PSH16D/SK型升降横移式立体停车库中，每一个有效车位都有一组独立的横移和升降系统，分别由一个横移专用小型减速电机和一个升降专用减速大电机组成。横移定位靠安装在横移导轨规定位置的行程开关来完成，升降定位则靠安装在地面和车位架规定位置的行程开关来完成。控制横移电机和升降电机可以看作是控制系统的输出(开关量输出)，行程开关可以看作是控制系统的信号输入（开关量输入)。考虑到对车库防火系

15、统的控制和车库现场及运行的监控。具体方案如下:1对车库的防火措施，可采用烟温传感器，把烟温传感器的监测信号作为控制系统的输入，控制核心可把输入信号作为火警装置的激励信号。2.防盗装置可采用在车库门位置安装红外装置，把红外装置的监测信号作为控制系统的输入，控制核心可把输入信号作为防盗装置的激励信号。3.安全停车有多个方面，一是当车库在进行存取车的时候，车库现场严禁由人员或其它物体进入，可以依靠进入口的红外装置进行检测，监测信号可作为控制系统的输入信号，一旦发现运行过程中有人员进入，控制系统可根据输入信号，自动停止车库传动系统的运动;二是车库在运行过程中，必须要有警示标志，一般为报警灯，可由控制系

16、统直接驱动;三是由操作界面向控制系统直接发送强制停止信号，以防在车库运行过程中有突发故障的产生。传感器篇3.3.3.2传感器的选择PSH16D/SK型升降横移式立体停车库控制系统要完成对车库现场的监控、运动位置的监测等任务，需要大量的监测传感装置。在选择监测传感装置时，其装置一般要符合以下要求:1.输入输出信号之间要求一定的函数关系【32。经常要求时单值、直线性的函数关系，即符合式中: 2.有较高的的灵敏度和较大的信噪比。灵敏度高，意味着被测量有微小变化时传感器就有较大的输出，但又要求传感器本身噪声小，且不易从外界引进干扰噪声。3响应速度快又不失真。即要求输出信号随输入信号变化的响应时间越短越

17、好。4.线性范围宽。任何传感器都有一定的线性范围，在线性范围内输出与输入成正比关系。线性范围愈宽，表明传感器的工作量程愈大。5稳定性好，抗干扰能力强。稳定性指传感器经过长期使用后其输出特性不发生变化。影响传感器稳定性的是时间和环境，环境又包括温度、湿度、尘埃、振动、电场、磁场干扰等因素。6有较高的精确度。传感器的精确度表明传感器输出与被测量之间的对应程度以及重复一致的程度。7输出信号易于微机接口。对于控制系统而言，要求传感器的输出信号尽量符合计算机控制系统输入通道的信号要求，即为O5V，15V，O10V，0一ZOmA，4一ZOmA等标准电压、电流。8.结构要简单，易于安装更换，易于维护，性价比

18、要好。在选择传感器监测装置时，要以上述要求为依据。PSH16D/SK型升降横移式立体停车库控制系统中所涉及到的传感监测装置有以下几种:一、 感烟感温传感器立体停车库对于防火的要求很高，所以在控制系统中，必须要选择性能比较好的感温感烟传感设备。分布智能烟温复合探测器，按照国家标准GB4715-93和GB4716一93的要求设计，感烟灵敏度达到一级，即减光系数=1000;误码率1500m。在车库运作过程中，烟温探测器一旦测出被测量超出测量上限，就会发出火警信号，作为输入量传给控制系统。二、红外探测器停车库安装红外探测器有两种功能:车库在运行时，不允许有其它物体进入车库工作区域，例如人和小宠物;在夜

19、间或者无管理员时，防止偷盗和蓄意破坏等违法行为。在警戒范围内，为什么人在移动时被动红外探测器能够发生报警信号?在自然界，任何高于绝对温度(一273.巧)的物体(例如人和小宠物)，其释放的红外能量的波长是不一样的，因此红外波长与温度的高低是相关的。在被动红外探测器中有两个关键性的元件，一个是热释电红外传感器(PTR)，它能将波长为8一12pm之间的红外信号变化转变为电信号，并能对自然界的白光信号具有抑制作用，因此在被动红外探测器的警戒区内，当无人体移动时，热释电红外感应器感应到的只是背景温度，当人体或小宠物进入车库运行警戒区，通过菲涅尔透镜，热释电红外感应器感应到的是人体温度与背景温度的差异信号

20、，因此，红外探测器的红外探测基本概念就是感应移动物体与背景物体的温度的差异。另外一个器件就是菲涅尔透镜，菲涅尔透镜有两种形式，即折射式和反射式。菲涅尔透镜作用有两个:一是聚焦作用，即将热释的红外信号折射(反射)在PTR上；第二个作用是将警戒区内分为若干个明区和暗区，使进入警戒区的移动物体能以温度变化的性是在PTR上产生变化热释红外信号，这样PTR就能产生变化的电信号。被动红外探测器具有多种型号。比如DS公司生产的DS820、DS720、DS9360等等，从6米到60米，从单红外到三技术，从壁挂式到吸顶式，那么所要求安装的探测器必须要考虑防范的空间的大小，周边的环境，出入口的特性等实际状况。有时

21、要考虑更换菲涅尔透镜来满足要求。由于被动红外探测器是属于一种微弱信号检测设备，在安装时，必须注意一些细节方面的问题，如高度、灵敏度等。正确安装一个被动红外探测器，必须掌握以下几个方面的信息:首先是对探测器的性能特点必须了解，其次要合理确定安装位置，最后必须要仔细调试。_不能说探测器能报警就说明安装好了，那么如何确定一个被动红外探测器的安装位置?1.根据说明书确定正常的安装角度。安装高度不是随意的，会影响探测器的灵敏度和防小宠物的效果。2不易面对玻璃门窗。被动红外探测器正对玻璃门窗，会有两个问题:一是白光干扰，显然PTR对白光具有很强的抑制功能，但毕竟不是100%的抑制。因此避免正对玻璃门窗，可

22、以避免强光的干扰。二是避免门窗外复杂的环境干扰。3.不宜正对冷热通风口或冷热源。被动红外探测器感应作用是与温度的变化具有密切的关系，冷热通风口和冷热源均有可能引起探测器的误报，对有些低性能的探测器，有时通过门窗的空气对流也会造成误报。4.不宜正对易摆动的物体。易摆动的物体将会使微波探测器起作用，因此同样可能造成误报。5注意非法入侵路线。安装探测器的目的是防止车库在运行时有人或小宠物进入工作现场和休停期防止进入车库偷盗。三、行程开关PSH16D/5K型升降横移式立体停车库横移和升降定位所运用的检测器件为行程开关。行程开关是将机械位移转变为电信号，以实现对机械运动的电气控制，应用于车库系统的限位保

23、护和行程控制。行程开关靠外加机械力使触点动作，可分为三种:快速动作、非快速动作和微动。非快速行程开关在机械系统的移位控制中被广泛的应用，其缺点就是触头的通、断速度与机械运动部件推动推杆的速度有关。当运动部件移动速度较慢时，触头打开与闭合的速度缓慢，触点断开时产生的电弧维持时间长，容易损坏触头。当运动部件移动速度小于0.4m/min时应当选用快速动作的行程开关。停车库中部件的运动均大于这个速度，使用的均为非快速行程开关。四、光电开关PSH16D/SK型升降横移式立体停车库中，光电开关主要用来检测车库有无车的检测装置以及检测车库是否停靠到位。光电开关由投光器、受光器和电源组成，投光器常用发光二级管，受光器常用光敏元件。它的工作原理:使投光器和受光器相对，当被测物体挡住从投光器射出的光线时，受光器得到控制信号。并根据光学系统检测方式分为:透光方式和反射方式。在停车库中所应用的光电开关均有这两种形式。光电开关是一种非接触检测元件，它几乎可检测各种物体，而且反应速度快，使用寿命长，检测距离可从几毫米到数十米，广泛的应用于定位测量和信号检测。3.3.3输出驱动与驱动元件PSH1