CN105401770A - 一种升降横移停车设备的结构式控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种升降横移停车设备的结构式控制系统，针对目前升降横移停车设备采用以PLC为主控装置的整体式控制系统的不足，其技术方案的要点是以一个主控装置和若干个二级装置组合成为结构式控制系统，该系统的主控装置和二级装置均以单片机芯片为主控单元；其中，主控装置负责与外围装置以及与各二级装置连结，还可以负责控制若干个车位单元；各二级装置与主控装置连结、各负责控制若干个车位单元；一个主控装置和若干个二级装置的组合可以适应不同层数、不同列数、不同车位单元数的设备需求。本系统具有标准化制作、模块化组合的特点，专门的设计可以有效提高系统运行的效率、可靠性和安全性，并具有较低的综合成本。

Description

一种升降横移停车设备的结构式控制系统

技术领域

本发明涉及升降横移类机械式停车设备（以下简称升降横移停车设备）领域，具体涉及将传统升降横移停车设备以PLC为主控装置的整体式控制系统改进而成为以单片机芯片（英文缩写MCU）为主控单元的结构式控制系统。

背景技术

随着汽车保有量的增加，停车场地不足的问题日趋明显，机械式停车设备已得到广泛应用，其中升降横移停车设备因结构简单、制作成本低、适应性广而占据市场的80%以上份额。升降横移停车设备的物理结构可简化为M层N列（M和N均为大于0的自然数）二维结构。正常情况下：M大于1，因为M=1即为平面横移设备、无需具备升降功能；N大于1，因为N=1即为单列简易升降设备、无需具备横移功能。升降横移停车设备在不同的应用场合和实际情况而由不同的层数或列数组成。目前，升降横移停车设备采用以PLC装置为主控制装置的整体式控制系统，每一个载车板由升降电机驱动的上/下移动、由横移电机驱动的左/右移动以及防坠器的驱动，都由PLC装置分别输出信号控制；每一个载车板升降动作的到位或超限、防坠器的到位或故障、横移动作的到位或超限、曳引介质（包括链条或钢索）的松脱或断裂故障等检测信号分别接到PLC装置的输入接口，加上急停开关、人车误入检测等信号的接入以及与人机界面装置的通信连结等等，都需要占用PLC装置的输入、输出接口；所以，整体式控制系统的控制模块规模大、连接线缆多、控制复杂、且须根据具体情况专门设计，难以标准化生产；而且，安装施工难度大、维修不方便、综合成本高。另外，PLC装置的通用性也使得已在类似领域得到广泛应用的先进技术难以吸收利用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，设计出一种升降横移停车设备的结构式控制系统，其基本技术方案的特征在于：升降横移停车设备在物理结构上为M层N列二维结构、M和N均为大于0的自然数，该二维结构对应一个M行N列的二维数组，每一个二维数组元素m,n对应具体一个车位单元；所述结构式控制系统包括一个主控装置和若干个二级装置；所述主控装置的控制芯片为单片机、即MCU；主控装置负责与外围装置连结、负责与各个二级装置连结；所述外围装置包括通过串口通信接口与主控装置连结、接收客户载车板调度指令的人机界面装置，包括与主控装置输入接口连结的紧急停止开关装置、人车误入检测装置，包括与主控装置输出接口连结的电机电源通断控制装置、电机正反转控制装置；所述二级装置的控制芯片为单片机、即MCU，二级装置所需数量根据该结构式控制系统需要控制的全部车位单元数来确定；各二级装置分别通过串口通信接口与主控装置连结、接受主控装置的控制指令、控制若干个车位单元；因此，主控装置需采用多串口MCU、或者采用常规MCU加上UART多串口扩展芯片以获得足够的串口通信接口；

当主控装置接收到人机界面装置发来的合理的客户载车板调度指令，即分析相关指令涉及具体哪些车位单元的哪些动作，从而确定相关动作涉及哪个二级装置；然后，将相关动作指令向所涉及的二级装置发送；二级装置在接到主控装置的上述指令之后即进入自主运行状态，首先把主控装置发来的具体车位单元的动作指令分解为相关控制信息、并向具体车位单元的动作元件发出控制指令，然后判别具体车位单元相关检测装置的反馈信号、以确定相关控制指令的执行状况、并作出相应的后续控制；当接到具体车位单元的动作运行到位信号，该具体车位单元的运行控制即告完成；当接到具体车位单元的动作运行超限信号或者防坠器故障信号或者曳引介质松脱、断裂信号等异常信号，则二级装置将立即停止所控制的所有车位单元的运行、并将具体的异常情况向主控装置紧急发送，使主控装置及时进行处置：主控装置接到任一个二级装置发来的异常情况信息，将首先立即切断电机电源、使得各二级装置相关车位单元正在进行的与电机动作相关的所有运行立即停止；然后，主控装置将相关信息向有关的二级装置紧急发送，使得该二级装置及时进行后续处置；最后，主控装置发出设备故障的报警信号，以便管理人员进行处置；当本次主控装置发来的动作指令全部执行完毕、或者在执行过程中出现需要主控装置处置的情况，二级装置即向主控装置发送相关信息；在各二级装置自主运行过程中，若主控装置接到紧急停止开关装置发来的紧急停止运行信号或者人车误入检测装置发来的人车误入信号等足以影响设备正常运行的信号，则主控装置将首先主动切断电机电源、使得各二级装置相关车位单元正在进行的与电机动作相关的所有运行立即停止；然后，主控装置将相关信息向有关的二级装置紧急发送，使得该二级装置及时进行后续处置；最后，主控装置发出设备故障的报警信号，以便管理人员进行处置。

进一步地，上述基础技术方案作出以下改变：所述主控装置除负责与外围装置连结、负责与各二级装置连结之外，还设计成同时负责控制若干个车位单元；当主控装置接收到的人机界面装置发来的合理的客户载车板调度指令涉及到主控装置负责控制的上述这些车位单元，则所涉及到的这些具体车位单元的动作指令被主控装置分解为相关控制信息并向这些具体车位单元的动作元件发出控制指令，然后判别这些具体车位单元相关检测装置的反馈信号、以确定相关控制指令的执行状况、并作出相应的后续控制；当主控装置接到受其控制的这些具体车位单元的动作运行到位信号，该具体车位单元的运行控制即告完成；当主控装置接到受其控制的这些具体车位单元的动作运行超限信号或者防坠器故障信号或者曳引介质松脱、断裂信号等异常信号，则主控装置将立即停止受其控制的的所有车位单元的运行、并切断电机电源、使得各二级装置相关车位单元正在进行的与电机动作相关的所有运行也立即停止；然后将相关信息向有关的二级装置紧急发送，使得该二级装置及时进行后续处置；最后，主控装置发出设备故障的报警信号，以便管理人员进行处置；若主控装置接到紧急停止开关装置发来的紧急停止运行信号或者人车误入检测装置发来的人车误入信号等足以影响设备正常运行的信号，则主控装置将首先切断电机电源、使得受其控制的的所有车位单元以及受各二级装置控制的相关车位单元正在进行的与电机动作相关的所有运行立即停止；然后，主控装置将相关信息向有关的二级装置紧急发送，使得该二级装置及时进行后续处置；最后，主控装置发出设备故障的报警信号，以便管理人员进行处置；若客户载车板调度指令同时涉及主控装置负责控制的车位单元以及涉及二级装置负责控制的车位单元，则主控装置和二级装置分别按照前述的方式分别对其控制的车位单元实施控制和处理；若所述主控装置负责控制的车位单元的数量多于设备所需控制的车位单元数量，则所述结构式控制系统只需一个主控装置而无需连结二级装置。

进一步地，上述技术方案作出以下改进措施：所述主控装置的MCU复位处理程序包括向各二级装置发送对所控制车位单元的位置现状进行巡检并上报相关信息的措施；主控装置的MCU主程序包括在非运行控制期间定时向各二级装置发送对所控制车位单元的位置现状进行巡检并上报相关信息的措施；主控装置的MCU主程序包括在向二级装置发送控制指令的同时、启动合理运行所需最大时间的延时监控措施；当延时结束仍未收到相关二级装置发送的控制完成信息或控制出错信息、即认为该二级装置存在故障；以上措施将确保各车位单元的检测装置完好性、各车位单元状态检测的完好性以及确保各二级装置的运行可靠性、二级装置所控制车位单元的控制有效性；若主控装置同时负责控制车位单元，则主控装置须同时对所控制的车位单元实施上述措施。

进一步地，以上所述结构式控制系统同样适用于其他类型的停车设备。

有益效果

本发明实际上是一个以MCU芯片为主控单元的主控装置和若干个同样以MCU芯片为主控单元的二级装置的组合。其中，主控装置负责与外围装置连结、负责与各个二级装置连结，还可以负责同时控制若干个车位单元；二级装置与主控装置连结、接受主控装置的控制指令、控制若干个车位单元，其灵活组合可以适应不同层数、不同列数、不同车位单元数的升降横移停车设备；主控装置和二级装置可以放置在设备的不同位置，使得车位单元可以获得就近控制，使得相关信号线、控制线的走向相对简单、布局相对合理、长度相对减少。因此，本系统具有标准化制作、模块化组合的特点，专门的设计可以有效提高系统运行的效率、可靠性和安全性，并具有较低的综合成本。

附图说明

图1为本发明一种升降横移停车设备的结构式控制系统的其中一个实施例的示意图。图中，1人机界面装置；2人机误入检测装置；3紧急停止开关装置；4-1串口通信组件；4-2串口通信组件；4-3串口通信组件；4-4串口通信组件；5主控装置；6-1二级装置；6-2二级装置；6-3二级装置；7-1载车板；7-2载车板；7-3载车板；7-4载车板；8-1载车板驱动组件；8-2载车板驱动组件；8-3载车板驱动组件；8-4载车板驱动组件；9-1载车板状态检测组件；9-2载车板状态检测组件；9-3载车板状态检测组件；9-4载车板状态检测组件。

具体实施方式

升降横移停车设备的车位单元设置有承载车辆的载车板。根据行业经验，一套升降横移停车设备控制的载车板数量不宜超过35个，合理数量在15至25个之间。

下面结合附图对本发明作进一步说明，本发明的保护范围不限于以下所述。

图1所示为本发明一种升降横移停车设备的结构式控制系统的其中一个实施例的示意图。图中可见，所述结构式控制系统由一个主控装置5、三个二级装置（分别为二级装置6-1、二级装置6-2和二级装置6-3）组合而成；主控装置和二级装置均为常规的单片机系统，主要由电源模块、MCU和LCD显示模块组成；其中，主控装置设置有UART多串口扩展芯片。本实施例设置了3个二级装置、需要3个串口通信接口，加上1个与人机界面装置连结的串口通信接口，即主控装置的MCU至少需要外接四个串口通信接口。因此，该UART多串口扩展芯片至少是一转四的容量。图中可见，主控装置5通过串口通信组件4-4与人机界面装置1连结；通过信号线与人机误入检测装置2以及与紧急停止开关装置3连结；又分别通过串口通信组件4-1、串口通信组件4-2、串口通信组件4-3与二级装置6-1、二级装置6-2、二级装置6-3连结。

本实施例的主控装置5除负责与外围装置连结、负责与各二级装置连结之外，还设计成同时负责控制若干个车位单元。如图所示，主控装置5通过载车板驱动组件8-1连结负责控制的车位单元载车板7-1，该载车板驱动组件8-1包括在主控装置5之上设置的用于载车板升降驱动、载车板横移驱动以及防坠器驱动的信号输出接口、相关的信号连线、在载车板7-1的升降电机、横移电机以及防坠器之上设置的输入接口。另外，主控装置5通过载车板状态检测组件9-1连结负责控制的车位单元载车板7-1，该载车板状态检测组件9-1包括在载车板7-1之上设置的上升到位检测、上升超限检测、下降到位检测、下降超限检测、左移到位检测、左移超限检测、右移到位检测、右移超限检测、防坠器故障检测、链（索）松脱或断裂检测等检测装置的信号输出接口、相关的信号连线、在主控装置5之上设置的信号输入接口。在实际案例中，主控装置5负责控制的车位单元的载车板7-1有多个，每一个载车板7-1与主控装置的连结情况与此类推。

从以上所述可知，每一个受控载车板都需要至少3个从主控装置输出的驱动信号、至少需要10个输入到主控装置的检测信号，因此，一个MCU的I/O接口显然不能满足支持多个受控载车板。因此，需要采用设置由MCU输出编码进行片选的一个或多个I/O扩展芯片，主控装置对受控载车板的输出驱动信号和受控载车板输入到主控装置的检测信号接入到这些I/O扩展芯片的接口之上。当然，也可以采用多路信号选择器或者其他方式实现相关功能。

二级装置控制车位单元载车板的方式与上述主控装置控制车位单元载车板的方式相同，这里不作赘述。

本控制系统虽然没有强电、强磁场干扰，但也需要采取必要的抗干扰措施，所以，常规的抗干扰方法包括输入/输出信号的光电隔离等，是需要的。另外，若设备采用电机双速驱动或者电机变频驱动，则载车板的非正常运行（包括位置调整或者运行中断之后的恢复运行）应设置成低速状态下运行。

Claims (4)

1.一种升降横移停车设备的结构式控制系统，其特征在于：升降横移停车设备在物理结构上为M层N列二维结构、M和N均为大于0的自然数，该二维结构对应一个M行N列的二维数组，每一个二维数组元素m,n对应具体一个车位单元；所述结构式控制系统包括一个主控装置和若干个二级装置；所述主控装置的控制芯片为单片机、即MCU；主控装置负责与外围装置连结、负责与各个二级装置连结；所述外围装置包括通过串口通信接口与主控装置连结、接收客户载车板调度指令的人机界面装置，包括与主控装置输入接口连结的紧急停止开关装置、人车误入检测装置，包括与主控装置输出接口连结的电机电源通断控制装置、电机正反转控制装置；所述二级装置的控制芯片为单片机、即MCU，二级装置所需数量根据该结构式控制系统需要控制的全部车位单元数来确定；各二级装置分别通过串口通信接口与主控装置连结、接受主控装置的控制指令、控制若干个车位单元；因此，主控装置需采用多串口MCU、或者采用常规MCU加上UART多串口扩展芯片以获得足够的串口通信接口；

当主控装置接收到人机界面装置发来的合理的客户载车板调度指令，即分析相关指令涉及具体哪些车位单元的哪些动作，从而确定相关动作涉及哪个二级装置；然后，将相关动作指令向所涉及的二级装置发送；二级装置在接到主控装置的上述指令之后即进入自主运行状态，首先把主控装置发来的具体车位单元的动作指令分解为相关控制信息、并向具体车位单元的动作元件发出控制指令，然后判别具体车位单元相关检测装置的反馈信号、以确定相关控制指令的执行状况、并作出相应的后续控制；当接到具体车位单元的动作运行到位信号，该具体车位单元的运行控制即告完成；当接到具体车位单元的动作运行超限信号或者防坠器故障信号或者曳引介质松脱、断裂信号等异常信号，则二级装置将立即停止所控制的所有车位单元的运行、并将具体的异常情况向主控装置紧急发送，使主控装置及时进行处置：主控装置接到任一个二级装置发来的异常情况信息，将首先立即切断电机电源、使得各二级装置相关车位单元正在进行的与电机动作相关的所有运行立即停止；然后，主控装置将相关信息向有关的二级装置紧急发送，使得该二级装置及时进行后续处置；最后，主控装置发出设备故障的报警信号，以便管理人员进行处置；当本次主控装置发来的动作指令全部执行完毕、或者在执行过程中出现需要主控装置处置的情况，二级装置即向主控装置发送相关信息；在各二级装置自主运行过程中，若主控装置接到紧急停止开关装置发来的紧急停止运行信号或者人车误入检测装置发来的人车误入信号等足以影响设备正常运行的信号，则主控装置将首先主动切断电机电源、使得各二级装置相关车位单元正在进行的与电机动作相关的所有运行立即停止；然后，主控装置将相关信息向有关的二级装置紧急发送，使得该二级装置及时进行后续处置；最后，主控装置发出设备故障的报警信号，以便管理人员进行处置。

2.根据权利要求1所述的一种升降横移停车设备的结构式控制系统，其特征在于：所述主控装置除负责与外围装置连结、负责与各二级装置连结之外，还设计成同时负责控制若干个车位单元；当主控装置接收到的人机界面装置发来的合理的客户载车板调度指令涉及到主控装置负责控制的上述这些车位单元，则所涉及到的这些具体车位单元的动作指令被主控装置分解为相关控制信息并向这些具体车位单元的动作元件发出控制指令，然后判别这些具体车位单元相关检测装置的反馈信号、以确定相关控制指令的执行状况、并作出相应的后续控制；当主控装置接到受其控制的这些具体车位单元的动作运行到位信号，该具体车位单元的运行控制即告完成；当主控装置接到受其控制的这些具体车位单元的动作运行超限信号或者防坠器故障信号或者曳引介质松脱、断裂信号等异常信号，则主控装置将立即停止受其控制的的所有车位单元的运行、并切断电机电源、使得各二级装置相关车位单元正在进行的与电机动作相关的所有运行也立即停止；然后将相关信息向有关的二级装置紧急发送，使得该二级装置及时进行后续处置；最后，主控装置发出设备故障的报警信号，以便管理人员进行处置；若主控装置接到紧急停止开关装置发来的紧急停止运行信号或者人车误入检测装置发来的人车误入信号等足以影响设备正常运行的信号，则主控装置将首先切断电机电源、使得受其控制的的所有车位单元以及受各二级装置控制的相关车位单元正在进行的与电机动作相关的所有运行立即停止；然后，主控装置将相关信息向有关的二级装置紧急发送，使得该二级装置及时进行后续处置；最后，主控装置发出设备故障的报警信号，以便管理人员进行处置；若客户载车板调度指令同时涉及主控装置负责控制的车位单元以及涉及二级装置负责控制的车位单元，则主控装置和二级装置分别按照前述的方式分别对其控制的车位单元实施控制和处理；若所述主控装置负责控制的车位单元的数量多于设备所需控制的车位单元数量，则所述结构式控制系统只需一个主控装置而无需连结二级装置。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的一种升降横移停车设备的结构式控制系统，其特征在于：所述主控装置的MCU复位处理程序包括向各二级装置发送对所控制车位单元的位置现状进行巡检并上报相关信息的措施；主控装置的MCU主程序包括在非运行控制期间定时向各二级装置发送对所控制车位单元的位置现状进行巡检并上报相关信息的措施；主控装置的MCU主程序包括在向二级装置发送控制指令的同时、启动合理运行所需最大时间的延时监控措施；当延时结束仍未收到相关二级装置发送的控制完成信息或控制出错信息、即认为该二级装置存在故障；以上措施将确保各车位单元的检测装置完好性、各车位单元状态检测的完好性以及确保各二级装置的运行可靠性、二级装置所控制车位单元的控制有效性；若主控装置同时负责控制车位单元，则主控装置须同时对所控制的车位单元实施上述措施。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的一种升降横移停车设备的结构式控制系统，其特征在于：所述结构式控制系统同样适用于其他类型的停车设备。