全自动化立体停车库控制系统可行性论证报告.docx

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全自动化立体停车库控制系统可行性论证报告全自动化立体停车库控制系统可行性论证报告全自动化立体停车库控制系统可行性研究报告一、一、可行性研究摘要可行性研究摘要1.1、系统相关、系统相关系统名称：

全自动化立体停车库控制系统系统持有人：

1.2、系统背景、系统背景近几年来，随着我国国民经济和汽车制造业的迅速发展，汽车保有量快速增长。

北京、上海等大城市以每年10万辆的速度增加，而道路建设及停车位的建设远低于此。

停车难所导致的占道停车、占用绿地停车，不仅使交通堵塞问题更加严重，而且涉及到投资环境和城市现象，日益引来各方人士的关注。

如果停车难问题和交通拥挤问题得不道妥善解决，将同时影响了轿车进入家庭的步子，影响汽车制造业的迅速发展，影响国民经济的稳步持续发展。

1.2.1、国外发展状况、国外发展状况机械式停车设备起源于欧美，在国外已有二十多年的发展历史，已经发展成有数十个品种的大家族，可根据现场条件和使用者的要求选用类型。

发展较快的有日本、韩国、德国、法国、意大利、荷兰、美国、以及我国台湾地区。

其中以日本的技术最为成熟先进。

日本从五十年代中期开始注意停车场问题。

在日本的城市里，由于用于建设停车场的地面很少且价格昂贵，所以自动立体停车场尤其是最大限度利用空间的机械式停车场和钢结构装配的自行式立体停车场得到迅速发展。

从1962年建成四车位二段式机械停车库至今已开发生产出九大类型近百个品种的立体停车设备。

拥有停车设备制造企业400多家，车库设备年增长量已达30，其中生产机械式停车设备的企业约110家。

较大的公司有三菱重工业、石川岛播磨重工业、日精、新明和工业、昭和起重机械株式会社等。

日本停车业首先将变压变频交流调速技术应用于立体停车库交流电机拖动控制中。

在日本，机械式立体停车库像一座座高塔，常常出现在黄金地段，很多建的比周围的大厦还高。

德国的停车场也很发达，生产制造机械式停车设备的厂商约有24家，其中KALUS和WOHR两家公司产量约占德国总产量的80。

台湾停车设备的发展已有二十多年的历史，从早期由意大利、日本引进的钢结构电机驱动式，到台湾自主开发的液压链条式，直到近年来新开发的滚珠螺杠式，台湾停车设备的制造技术日趋成熟。

1.2.2、国内发展状况、国内发展状况我国机械式停车设备行业是一新兴行业。

早期开发工作从八十年代中期开始，从1992年后有了较快的发展，但仍处于刚起步阶段，能提供升降横移式、垂直循环式、垂直升降式等形式。

升降横移式是利用存车板升降或横移来存取车辆的停车设备；垂直循环式是在垂直方向作循环旋转的车位系统存取车辆的停车设备；垂直升降式是用提升装置将车辆送到指定层，并用存取机械存取车辆的停车设备，图1-1为垂直升降式自动立体停车库的简图。

国内的企业大多是引用国外技术或与外方合作生产的，缺乏自主开发能力，缺乏适合我国国情的产品。

比如，韩国的停车设备车牌号为四位，适合韩国人口少车辆少情况。

但中国车辆的车牌号是56位，就需进行改进，而很多公司只是盲目沿用，只引用不改进。

在我国台湾地区，停车设备的发展已有二十多年的历史，从早期由意大利、日本引进的钢结构电机驱动式，到台湾自主开发的液压链条式，直到近年来新开发的滚珠螺杠式，坚持走引进加创新的道路。

滚珠螺杆式具有定位精确的优点之外还具有较高的安全性，因是悬空设计，耐震性好。

经调查，地震后其它传动方式的停车设备都出现不同问题，只有滚珠螺杆式没有出现任何问题。

这是台湾停车业根据本地地震多的情况开发出来的。

不断创新的台湾停车业的设备制造技术已日趋成熟。

停车设备是集机、电、仪一体的要求高度安全性、高可靠性、高效率的成套设备，尽快掌握国外先进技术，并加以改进提高和创新，努力将机械、电子、光学、磁控等领域的成熟先进技术应用于自动立体停车库。

发展高效节能的，适合国情的产品是我国停车业今后发展的方向。

20个停车位的立体停车库。

1.3、系统需求、系统需求随着我国国民经济的发展，城市化趋势将进一步扩大，城市人口持续增加，停车和交通问题将成为更加紧迫的问题。

同时立体停车行业将成为最有前途的新兴行业，对设备提出更高的要求，要求设备具有高安全性，高可靠性，高效率性。

目前，大功率晶体管，交流变频调速技术和微处理器广泛应用于立体停车装置中。

如何开发更安全高效的产品，将是今后的主要目标之一。

我国停车业正在研制丝杠式停车装置，即装在大型立式车床上的滚珠丝杠运用到停车装置上，是目前定位最精确，安全性最好的传动方式，这是继液压式，链条式和钢丝绳式之后传动方式的最新发展方向。

但该种方式造价较高。

网络化是立体停车设备的又一发展方向，它将有利于停车位的合理有效使用，可使驾驶员预先很方便的选择停车位，减少寻找车位的时间。

美国已建立了这样一个网络，管理7个停车库和3个停车场，共5000个停车位。

使用了38个电子标志牌，6个阵列显示牌和46个静止引导标志，使停车位得到了有效利用。

单个的停车库并不能充分解决停车问题，只有形成网络，在上位计算机的统一规划管理下，使各停车库的车位得以充分利用。

网络化将是停车业发展的一个方向。

立体仓库式停车设备将是发展的另一方向，相对与网络化，此方式在单一停车库的存车数量、空间节省率上将有更大提高，技术上更容易实现。

停车业在国外已有近三十年的发展史，在我国大部分技术是引进的，不仅起步晚，也不很成熟，但市场潜力十分大，有待于我们去拓展。

二、系统分析二、系统分析2.1、全自动立体停车场基本结构、全自动立体停车场基本结构2.1.1、系统机械结构、系统机械结构1、钢结构部分：

这是立体停车设备的框架部分，主要起支撑作用，由4-8根工字钢以地角螺栓与地基固定形成的。

其他各部分都直接或间接的固定于钢结构部分之上。

2、主机房部分：

是立体停车设备的主要组成部分之一，位于立体停车库的顶部，升降电机、减速器、曳引机等都安装于此。

动力从电机发出，通过蜗轮减速器经联轴器、主轴带动曳引轮，曳引轮通过磨擦力带动钢丝绳完成提升架的上升与下降（对重同时完成下降与上升）。

3、停车位部分：

通常位于钢结构两侧，由多组车位组成，两侧的停车位是左右对称。

每个车位由提升架通过导轮放于停车托叉上，由固定件将停车托叉固定在钢结构上，托叉上装有安全钩以防非存取车时停车盘滑出停车区。

4、提升架部分：

主要有提升架、横移部分、导向部分、导轨部分组成。

长方形提升架的四角分别连接四根钢丝绳，由升降电机带动曳引机、钢丝绳及提升架完成上升、下降动作。

横移部分由横移电机、减速器、轴、主动链轮、张紧轮、链条、链销轴组成，通过链销带动停车托叉完成从提升架到停车位的存取车动作。

5、对重部分：

是加在钢丝绳另一端的一组平衡装置。

由绳头板、对重架、对重块、导靴、礅簧板、导轨等组成，由钢索接头通过钢丝绳相连。

通常对重的重量为：

Gd=Gcar+Ged其中：

Gd为对重的重量Gcar为提升架的重量Ged为提升架的额定载重为平衡系数，一般取=0.56、回转部分：

由回转电机、减速器、主动齿轮、齿圈、支架等组成，完成取车出库时180度调头。

7、安全部分：

为保障车辆及设备的安全，在车库低层装有对车辆进行超长、超宽、超高、超重等的判断装置，在提升架和对重的垂直最下方装有2个或4个缓冲器，在机房下方装有防止提升架冲顶的保护装置，曳引轮上装有测试钢丝绳是否有断头的检测装置。

8、拖动部分：

如图所示，垂直拖动部分主要由电机、减速器、主轴、曳引机等组成。

曳引机的通过曳引轮带动钢丝绳，钢丝绳带动提升架进行升降。

横移拖动部分由横移电机、减速器、主轴等组成。

全自动化立体停车库的机械传动图2.1.2、车位控制部分基本组成、车位控制部分基本组成车位控制指对要存入车辆完成车号输入、车号显示、存储、选择最优车位及将确定的车位信号传输等功能；对取出车需完成车号输入、车号查找、显示确定车位及车位信号的传输等功能。

控制面板是车位控制部分的组成部分之一，面板上有输入键和显示器，输入键包括数字键、字母键及存取车、确定、删除、手动/自动、开门、关门、急停等控制键。

显示器是8位的，6位用来显示车牌号，两位显示车位号。

单片机及程序存储器，数据存储器形成车位控制部分核心，完成车号存取、最优车位选择、车号查找等功能。

2.1.3、存取车动作控制部分、存取车动作控制部分存取车动作控制部分是接收车位控制部分的信号及传感器的信号，并对存取车动作进行控制。

主要由单片机及接口电路、主回路及三台电机组成。

单片机主要通过控制程序确定控制对象，对三台电机即升降电机、横移电机、回转电机进行分时切换控制；确定控制信号后，为主回路中逆变器提供信号，对三台交流电机实现调速控制。

由于立体停车库的控制精度不必很高，无需采用矢量控制方法。

针对调速要求，本系统提出了基于单片机的开环PWM控制系统，采用电压空间矢量调制RVM。

2.2、车位控制系统、车位控制系统2.2.1、车位控制组成、车位控制组成系统设计了一个微处理器专用控制系统，主要由单片机、储存器、显示器、键盘和接口芯片组成。

图是车位控制系统的硬件结构框图。

此控制系统的核心是单片机，本设计中选用的单片机是MCS51系列中的8031单片机。

8031单片机是高性能、高集成度的微处理器，片内有128字节的RAM，21个特殊功能寄存器，32根I/O线，2个16定时器/计数器，5个中断源，2个优先级，一个全双工可编程串行口，有位寻址功能，在此系统中需扩展程序存储器，数据存储器和I/O接口芯片。

车位控制系统硬件结构框图8031单片机的P0口是数据及低8位地址复用口，应选用一片锁存器与P0口连接，系统选用了带三态缓冲输出74LS373锁存器，将地址信号从地址数据总线中分离开，并驱动地址总线。

8031单片机的P2作为高8位地址和I/O口扩展的地址译码用。

系统选用74LS138作存储器和I/O接口的地址译码器。

选用一片2732EPROM作为外部程序存储器，选用一片6264RAM作为外部数据存储器。

外围接口电路，接口1、接口2和接口3都选用8255A，各接口芯片的作用如下：

接口1、接口2用来扩展8031单片机的I/O口，用来完成单片机与40个停车位显示灯的连接；接口3是用来完成单片机与控制面板上的LED显示器和键盘的连接，并用两片8718是用来驱动8位LED显示器的段位信号。

2.2.2、控制功能、控制功能车位控制系统的控制功能分三部分：

第一部分为共享功能；第二部分是存车信号处理功能；第三部分为取车信号处理功能。

一、共享控制功能共享功能是指无论存车或取车都需应用的功能。

主要有：

1.车号输入功能，即将要存入或取出的车辆的车牌号从键盘上输入；2.车号显示功能，即将从键盘上键入的车牌号码在显示器上显示出来，以便确认是否输入正确。

二、存车信号处理功能存车信号处理功能是指车位控制系统在有车辆需存入车库所应完成的功能，主要包括以下几项：

1.车号的存储功能，即将键盘上输入的车牌号码存入单片机的存储器中；2.存入车辆的最优存入车位的选择功能，即根据现有的车辆存入情况选择最优存入车位的功能；3.最优存入车位的显示功能，即将已选定的最优车位在显示器上显示出来的功能；4.最优车位的信号处理和传输功能，即将选定的最优车位转换成信号并将信号传输给存取车控制系统的功能。

三、取车信号处理功能取车信号处理功能是指停车库中已存入车辆需取出时所需功能，主要有以下几项：

1.需取出车辆车号的查找功能，即根据输入的车牌号码，在已存入车辆中查找需取出车辆的位置；2.需取出车辆的车位号显示功能，即将需去取出车辆的存放车位号在显示器上显示出来；3.需取出车辆的车位号的信号传输功能，即将需取出车辆的车位号处理后传输给存取车控制系统的功能。

2.2.3、控制原理、控制原理车位控制系统主要实现了对各种数据的处理，对车牌号的存储及定位处理，选取最优车位时对寻优轨迹的数据处理以及车牌号查找时的数据查找等的处理等。

微处理器需处理不同数据，有时也较繁杂。

各种数据不能随意乱存放，必须根据具体数据的特点按一定的规