[发明专利]一种单升降停车设备的单片机控制系统

摘要

现有单升降停车设备采用PLC装置进行控制，没有使用传感器，安全装置及控制措施相对简单。本发明采用单片机装置取代PLC装置，配合传感器技术，使得停车设备在非运行状态时链索以及机械传动装置均处于空载状态，能有效提高设备的使用寿命和安全。同时，载车板在上升和下降期间能做到荷载的实时检测，在下降期间能做到障碍物的实时检测，当出现异常情况时能够及时处置，避免事故的发生。整个单片机控制系统具有结构简单、控制简单、稳定性好、造价低等优点，值得推广使用。另外，本发明的单片机控制系统同样适用于其他类型两层停车设备的载车板上升和下降控制。

主权项

1.一种单升降停车设备的单片机控制系统，其特征在于：所述单升降停车设备是指层数为两层且只存在载车板升降运行的停车设备，由结构件和单片机控制系统组成；所述结构件包括立柱（6）、载车板（7）、升降电机（2）以及机械传动装置、链索（3）；立柱（6）紧固安装在地面层；载车板（7）位于立柱（6）的结构的内部区域，用于承载第二层的车辆；升降电机（2）用于带动机械传动装置，为载车板（7）提供上升或者下降的动力；链索（3）至少为两根，一端连结机械传动装置动力输出端的曳引卷筒，一端连结载车板（7）；载车板（7）在多根链索（3）的曳引并在立柱（6）的支承下实现上升或者下降；所述单片机控制系统包括单片机系统以及配套的检测系统、操控元件、强电系统，还包括单片机系统的控制程序；其中：单片机系统包括人机界面装置（5‑5）、单片机装置（5‑9）；检测系统包括上升到位检测装置（5‑3）、荷载检测装置（5‑10）、物体检测装置（5‑11）；操控元件包括上升超限测控装置（5‑2）、急停开关（5‑4）、防坠装置（5‑8）；强电系统包括供电电源（1）、变频装置（8）、低压电源模块（9）；单片机系统的控制程序是指单片机装置（5‑9）内部设定的对外围相关元器件实施运行控制的逻辑和程序；所述人机界面装置（5‑5）采用以下两种方式之一：第一种方式是采用一个用于显示按键信息、提示信息、故障信息的触摸屏模块，该模块至少设立三个供用户操作选择的按键单元，其意义分别为“上升”、“下降”和“暂停/继续”；第二种方式是由一个显示模块加上至少三个独立的按键单元组成；其中：显示模块用于显示提示信息、故障信息，三个独立的按键单元供用户操作选择，其意义分别为“上升”、“下降”和“暂停/继续”；所述单片机装置（5‑9）为单片机芯片加上必要的外围元件组成，该外围元件包括配合接收输入信号以及发送输出信号所需的光电耦合、数据缓冲、数据锁存、电平转换、继电器；所述人机界面装置（5‑5）和单片机装置（5‑9）信号连接，人机界面装置（5‑5）所需的显示信息由单片机装置（5‑9）输出控制，人机界面装置（5‑5）接收到的用户按键信息输送至单片机装置（5‑9）作进一步处理；所述上升到位检测装置（5‑3）是位置检测元件，安装在立柱（6）的上方位置，其输出信号管脚与单片机装置（5‑9）的输入管脚信号连接，当载车板（7）上升至对应上升到位检测装置（5‑3）的位置时，即触发上升到位检测装置（5‑3）对外发出“到位”信号，该“到位”信号输入至单片机装置（5‑9），使得单片机装置（5‑9）指令变频装置（8）断电，载车板（7）停止上升；所述荷载检测装置（5‑10）与链索（3）的数量相同，与链索（3）配对使用，安装在链索（3）的中间位置，与链索（3）形成一个整体，用于实时检测链索（3）曳引载车板（7）的受力情况，荷载检测装置（5‑10）为压力或者拉力传感器，在额定检测范围内对外输出与实际承受荷载呈线性比例的电流或者电压；所述物体检测装置（5‑11）安装在载车板（7）底部位置，至少安装一个，为障碍物检测传感器或者是距离传感器，测量方向为垂直向下，在额定检测范围内对外输出与实际检测到的物体距离呈线性比例的电流或者电压；上述荷载检测装置（5‑10）以及物体检测装置（5‑11）对外输出模拟信号，这些输出信号直接接入单片机装置（5‑9）的A/D信号输入管脚；或者，在单片机装置（5‑9）增加设置一个多路选择器芯片，上述输出信号与多路选择器芯片的信号输入管脚信号连接，单片机装置（5‑9）的单片机芯片的信号输出管脚与多路选择器芯片的通道选择信号输入管脚信号连接，单片机装置（5‑9）的单片机芯片的A/D信号输入管脚与多路选择器芯片的信号输出管脚信号连接，当单片机装置（5‑9）选中多路选择器的其中一个信号输入通道，则连接该通道的模拟信号立即被输送至单片机装置（5‑9）的A/D信号输入管脚；当单片机装置（5‑9）在执行载车板（7）的“上升”或者“下降”程序时，单片机装置（5‑9）读取到荷载检测装置（5‑10）输出的模拟信号转换得出的数字信号，即能够获得该荷载检测装置（5‑10）当前承受的实际荷载数据；在读取到所有的荷载检测装置（5‑10）的实际荷载数据之后，即可分析得出曳引载车板（7）的链索（3）是否处于故障状态或者处于正常状态；其中：故障状态包括单根链索（3）超载或者总荷载超载或者存在偏载，上述故障状态即触发单片机装置（5‑9）转入故障处置程序；正常状态包括无超载、无偏载；包括载车板（7）由于被地面层支承或者被防坠装置（5‑8）的承载部件有效支承，因此总荷载为零；上述正常状态将使得单片机装置（5‑9）的运行程序得以顺序执行；当单片机装置（5‑9）在执行载车板（7）的“下降”程序时，单片机装置（5‑9）读取到物体检测装置（5‑11）输出的模拟信号转换得出的数字信号，即能够获得该物体检测装置（5‑11）与下方物体之间的实际距离数据，当分析得出载车板（7）下方存在妨碍载车板（7）下降的障碍物，即触发单片机装置（5‑9）转入故障处置程序；否则，单片机装置（5‑9）的载车板（7）的下降程序得以顺序执行；所述上升超限测控装置（5‑2）是位置检测元件，同时作为直接控制元件，安装在立柱（6）上方位置且高于上升到位检测装置（5‑3），其信号输出与单片机装置（5‑9）的中断信号输入管脚信号连接，同时与变频装置（8）的执行元件信号连接；当载车板（7）上升至对应上升到位检测装置（5‑3）位置但未能及时停止，继续上升的结果即触发上升超限测控装置（5‑2）对外发出“超限”的故障信号，触发单片机装置（5‑9）执行中断处理控制流程，并通过变频装置（8）断开输出至升降电机（2）的驱动电源，载车板（7）停止运行；所述急停开关（5‑4）为带锁止功能的开关装置，安装在立柱（6）便于用户操作的位置，为直接控制元件，输出信号与单片机装置（5‑9）的中断信号输入管脚信号连接，同时与变频装置（8）的执行元件信号连接，当用户按下急停开关（5‑4），即对外发出“紧急停止运行”的信号，触发单片机装置（5‑9）执行中断处理控制流程，并通过变频装置（8）断开输出至升降电机（2）的驱动电源，载车板（7）停止运行；所述防坠装置（5‑8）安装在立柱（6）的上方位置，至少安装两个，为电磁驱动元器件，受外部触发信号控制，在电磁力的作用下，分别处于承载部件伸出的工作状态以及承载部件回缩的避让状态，其中的工作状态为复位状态，承载部件的伸出到位以及承载部件的回缩到位分别对外输出相应的信号；上述防坠装置的外部触发信号输入管脚与单片机装置（5‑9）的输出管脚信号连接，对外输出信号管脚与单片机装置（5‑9）的输入管脚信号连接，使得承载部件的动作受单片机装置（5‑9）控制，承载部件的动作到位信号分别输送至单片机装置（5‑9），用于进一步的程序控制；所述供电电源（1）为220v单相或380v三相的市电电源，向整个停车设备提供动力源；所述变频装置（8）包括开关、接触器以及强电保护装置，包括向升降电机（2）提供动力电源的变频驱动部件；变频装置（8）的控制信号输入管脚与单片机装置（5‑9）的输出管脚信号连接，单片机装置（5‑9）采用并行数据信号或者串行数据信号对变频装置（8）的动力电源的输出频率及通/断进行控制，并读取变频装置（8）的运行状态；所述低压电源模块（9）的作用是向停车设备除升降电机（2）之外的元器件提供低压交流电电源或者低压直流电电源；所述单片机装置（5‑9）运行程序的控制逻辑叙述如下：当载车板（7）位于地面层，其上升至第二层的基本控制流程是：人机界面装置（5‑5）接收用户的“上升”按键输入；→单片机装置（5‑9）向变频装置（8）发送“低速上升”指令；→升降电机（2）正向低速旋转，使得载车板（7）缓慢上升；→单片机装置（5‑9）向防坠装置（5‑8）发送“回缩”指令，防坠装置（5‑8）的承载部件回缩，避让载车板（7）上升；→当载车板（7）完全离开地面层，所有荷载检测装置（5‑10）均为有效荷载，单片机装置（5‑9）根据总荷载决定合适的上升曲线，然后向变频装置（8）发送相关的变频上升驱动指令；→载车板（7）上升期间，荷载检测装置（5‑10）实时检测链索（3）的荷载情况，若出现非正常情况，转中断处理；→载车板（7）上升到位，触发上升到位检测装置（5‑3）动作，向单片机装置（5‑9）发送到位信号；→单片机装置（5‑9）向变频装置（8）发送“停止”指令，升降电机（2）停止运行，载车板（7）停止上升；→单片机装置（5‑9）向防坠装置（5‑8）发送“复位”指令，防坠装置（5‑8）的承载部件伸出，处于防止载车板（7）坠落的工作状态→单片机装置（5‑9）向变频装置（8）发送“低速下降”指令，升降电机（2）反向低速旋转，载车板（7）缓慢下降；→载车板（7）缓慢下降期间，荷载检测装置（5‑10）实时检测链索（3）的荷载情况；→载车板（7）下降至接触防坠装置（5‑8）的承载部件，荷载检测装置（5‑10）检测到荷载为零或者为最小检测值；→单片机装置（5‑9）向变频装置（8）发送“停止”指令，升降电机（2）停止运行，载车板（7）停止下降；至此，载车板（7）从地面层上升至第二层的基本控制流程结束；当载车板（7）位于第二层，其下降至地面层的基本控制流程是：人机界面装置（5‑5）接收用户的“下降”按键输入；→单片机装置（5‑9）向变频装置（8）发送“低速上升”指令；→升降电机（2）正向低速旋转，使得载车板（7）缓慢上升；→载车板（7）上升至完全脱离防坠装置（5‑8）的承载部件，所有荷载检测装置（5‑10）均检测到有效荷载；→单片机装置（5‑9）向变频装置（8）发送“停止”指令，升降电机（2）停止运行，载车板（7）停止上升；→单片机装置（5‑9）向防坠装置（5‑8）发送“回缩”指令，防坠装置（5‑8）的承载部件回缩，避让载车板（7）下降；→单片机装置（5‑9）向变频装置（8）发送“低速下降”指令；→升降电机（2）反向低速旋转，使得载车板（7）低速下降；→单片机装置（5‑9）根据荷载检测装置（5‑10）检测到的总荷载决定合适的下降曲线，然后向变频装置（8）发送相关的变频下降驱动指令；→载车板（7）下降期间，荷载检测装置（5‑10）实时检测链索（3）的荷载情况，若出现非正常情况，转中断处理；→载车板（7）下降期间，物体检测装置（5‑11）实时检测载车板（7）下方是否存在妨碍载车板（7）下降的物体，若出现非正常情况，转中断处理；→载车板（7）下降到位，接触到地面层，荷载检测装置（5‑10）检测到荷载为零或者为最小检测值；→单片机装置（5‑9）向变频装置（8）发送“停止”指令，升降电机（2）停止运行，载车板（7）停止上升；→单片机装置（5‑9）向防坠装置（5‑8）发送“复位”指令，防坠装置（5‑8）的承载部件伸出，处于复位状态；至此，载车板（7）从第二层下降至地面层的基本控制流程结束；当单片机装置（5‑9）在执行载车板的“上升”或者“下降”程序时，用户反复按下“暂停/继续”键，其效果是使得单片机装置（5‑9）的相关运行程序在暂时运行、等待用户下一次按键与继续运行、等待用户下一次按键或者程序正常运行至结束之间的转换，为稳妥起见，用户第一次按下“暂停/继续”键之后，单片机装置（5‑9）即把载车板（7）的上升或者下降的速度降至最低；单片机装置（5‑9）的中断处理以及故障处理包括向变频装置（8）发送“停止”指令，使得升降电机（2）停止运行，然后发送警示信号，等待用户完成故障处置之后转入复位，待自检正常之后进入原运行程序继续运行。