基于單片機(jī)的自動存車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)的自動存車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車消費(fèi)量的不斷增加，汽車所有權(quán)的迅速增加導(dǎo)致了市中心和居住區(qū)的難以停車問題。豎直循環(huán)式立體車庫占地面積少,充分利用立體空間,能較好的解決停車難的現(xiàn)狀。為了對立體車庫進(jìn)行科學(xué)管理和操作,對其進(jìn)行自動控制是十分必要的。一、機(jī)械輸送放空豎直循環(huán)式立體車庫(圖1)是把停車用的數(shù)個(gè)托運(yùn)盤安裝在大型循環(huán)轉(zhuǎn)動的鏈條上,在垂直面內(nèi)呈圓形或長圓形配置,并通過電機(jī)轉(zhuǎn)動帶動鏈條和托運(yùn)盤一起循環(huán)升降運(yùn)轉(zhuǎn),從而帶動停放在托盤上的車輛,將車輛輸送至空中停放。它能有效的利用城市、住宅小區(qū)內(nèi)有效的空間和土地,可隨機(jī)設(shè)立,能使每個(gè)組團(tuán)或每棟樓內(nèi)所有的車輛可以停放;控制系統(tǒng)相對簡單,能使住戶存取車輛時(shí),既便捷又安全可靠,易于操作。二、費(fèi)系統(tǒng)組成立體車庫的控制系統(tǒng)主要由車庫自動檢測系統(tǒng)、自動存取車系統(tǒng)、自動計(jì)費(fèi)系統(tǒng)組成。車庫進(jìn)、出口處有IC卡讀卡機(jī)以識別車主身份,存取車時(shí)車主只需在進(jìn)出口處的非接觸式讀卡機(jī)前感應(yīng)區(qū)域晃一下自己的IC卡,車庫將自動把空車輛托運(yùn)盤或存車托盤調(diào)出并打開車庫門,車主開車出入車庫。1、汽車實(shí)際生產(chǎn)工況下下盤卡檢測(1)存車時(shí),首先由自動監(jiān)測裝置來檢測各停車用的托運(yùn)盤上是否有車:在每個(gè)托盤一條對角線上安裝一套光電開關(guān),可檢測其上有無車輛。如檢測到車位上有車,則其結(jié)果為1,反之為0,檢測結(jié)果存入計(jì)算機(jī)中。(2)將車輛停放到托盤上時(shí),檢測托盤上停放汽車長寬高重是否超限以及停放是否到位:采用光電開關(guān)在出入口底部進(jìn)行掃描檢測,光電開關(guān)的接收器和發(fā)射器分別安裝在底層左右兩邊,在托盤前后位置均進(jìn)行檢測,當(dāng)有車輛不符合規(guī)定的容車尺寸或停放不到位時(shí),車就把光電開關(guān)光源擋住,此時(shí)系統(tǒng)不能動作,只有車輛停放到位后,系統(tǒng)才能正常工作。(3)取車時(shí),檢測出入口處托盤上車輛是否被取走,如取走則車庫關(guān)門。(4)檢測托盤轉(zhuǎn)動是否到位:在每個(gè)托盤上及出口處車位上裝上限位開關(guān),存取車時(shí)檢測車輛托盤是否轉(zhuǎn)動到位。如檢測到托盤到位,將數(shù)據(jù)輸出到PLC,控制電機(jī)制動并使制動器抱閘。2、系統(tǒng)控制程序系統(tǒng)控制采用微型計(jì)算機(jī)作主機(jī),PLC作下位機(jī),對電機(jī)的轉(zhuǎn)動直接控制。(1)車輛運(yùn)轉(zhuǎn)方向和運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向的方向和運(yùn)轉(zhuǎn)在存車時(shí),計(jì)算機(jī)根據(jù)自動檢測系統(tǒng)和自動尋優(yōu)算法確定該車要存入的具體車位號及托盤要轉(zhuǎn)動的方向和運(yùn)轉(zhuǎn)的車位數(shù),并將這些數(shù)據(jù)通過通信模塊傳輸給PLC。在取車時(shí)讀出IC卡上的存車數(shù)據(jù),得到所要取出車所在的車位號,再由自動尋優(yōu)算法算出取車時(shí)托盤要轉(zhuǎn)動的方向和運(yùn)轉(zhuǎn)的車位數(shù),并將這些數(shù)據(jù)傳輸給PLC。(2)機(jī)械驅(qū)動部分PLC是車庫控制系統(tǒng)的核心,它的主要作用是:當(dāng)有存取操作時(shí),PLC會接收和分析主機(jī)傳輸過來的數(shù)據(jù)、指令并做出合理的工控安排;判斷檢測元件的狀態(tài),讀取車庫機(jī)械驅(qū)動部分的信息;然后反饋信息到執(zhí)行元件,控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向及轉(zhuǎn)動的車位數(shù),把車輛存入相應(yīng)的車位號或者取出相應(yīng)車位號上的車輛,實(shí)現(xiàn)托盤的轉(zhuǎn)動,完成車輛的存取操作。(3)電機(jī)正轉(zhuǎn),電機(jī)正轉(zhuǎn)如有正轉(zhuǎn)指令,00000常開觸點(diǎn)閉合,使01000線圈得電并自鎖,KM1得電,電機(jī)正轉(zhuǎn);如有反轉(zhuǎn)指令,00001常開觸點(diǎn)閉合,使01001線圈得電并自鎖,KM2得電,電機(jī)正轉(zhuǎn);如有停止轉(zhuǎn)動指令,00002常閉觸點(diǎn)斷開,使01000或01001線圈斷電,電機(jī)停轉(zhuǎn)。3、空盤盤車自動駕駛存取車時(shí),傳動鏈條運(yùn)動的方向和轉(zhuǎn)動的車位數(shù)由自動選優(yōu)算法確定,即存取車時(shí)盡量使轉(zhuǎn)動的車位數(shù)量最少,路徑最短,轉(zhuǎn)動的時(shí)間最少。當(dāng)車主刷卡并按存車鍵后,計(jì)算機(jī)將IC卡號及當(dāng)前時(shí)間讀入,同時(shí)通知自動檢測系統(tǒng)查找空托盤,由自動檢測系統(tǒng)提供的空托盤車位號,計(jì)算機(jī)利用自動選優(yōu)算法確定到達(dá)出入口最近的空托盤位置,并且通過通信模塊把鏈條轉(zhuǎn)動的方向及運(yùn)轉(zhuǎn)車位數(shù)傳輸給PLC,PLC控制電機(jī)把相應(yīng)的空托盤轉(zhuǎn)動到出入口處,打開入口,司機(jī)將車開入托盤,司機(jī)出庫以后按確認(rèn)鍵,車庫關(guān)門。計(jì)算機(jī)將存入車輛的車位號和入庫時(shí)間都寫入IC卡中。取車時(shí),車主刷卡并按取出鍵后,計(jì)算機(jī)掃描數(shù)據(jù)庫,如有車則讀入取車時(shí)間,收費(fèi),并將IC卡號、存取時(shí)間、收費(fèi)金額等數(shù)據(jù)保存,然后讀出要取車輛的車位號,然后利用自動選優(yōu)算法確定車輛要轉(zhuǎn)動的方向及運(yùn)轉(zhuǎn)車位數(shù),并將其通過通信模塊傳輸給PLC,再由PLC控制電機(jī)把車輛托盤轉(zhuǎn)動到出入口處,打開入口,司機(jī)將車開出,自動檢測系統(tǒng)檢測到出入口處托盤上車輛已被取走,車庫關(guān)門。4、電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)控制方案圖6為存取車自動尋優(yōu)算法模型圖,圖中方框代表停車位,方框中數(shù)字表示車位號,其相對位置固定不變,模型有8個(gè)停車位,0號車位在車庫的出入口處。設(shè)系統(tǒng)逆時(shí)針為正轉(zhuǎn),順時(shí)針為反轉(zhuǎn)。在控制器存儲區(qū)內(nèi),用某些RAM單元位(如位尋址單元20H的8位和21H的低4位)標(biāo)志0～7停車位的停車情況,用0表示停車位空,1表示停車位已停車。在每次存取車時(shí),控制系統(tǒng)先根據(jù)該RAM區(qū)中的數(shù)值判斷存車情況及其分布,然后根據(jù)停車算法確定控制方案。在另一RAM區(qū)(如30H～3BH單元)保存已編號的停放車輛所在的停車位號。存車時(shí),先判斷20H,0位的值,若為1,表示停車已滿;若為0,表示可以存車?？梢源孳嚂r(shí),先置位00H,然后20H單元的8位和21H單元的低4位連續(xù)循環(huán)左移,直到滿足下列2個(gè)條件:00H位為0;20H單元的1、2、3位數(shù)值之和與20H單元的第5位及21H單元的0、1、2、3位數(shù)值之和的差滿足,〡R左-R右〡≤1即圖6中左右兩側(cè)停車數(shù)量之差滿足不大于1輛車的要求,這樣可使機(jī)械傳動部件受力較為均勻。找到滿足條件的空車位后,可根據(jù)程序循環(huán)移位次數(shù)判定電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向和循環(huán)車位數(shù)。若循環(huán)移位次數(shù)R1大于4,則反轉(zhuǎn),循環(huán)車位數(shù)為8-R1;若R1小于或等于4,則正轉(zhuǎn),循環(huán)車位數(shù)即為R1。根據(jù)循環(huán)車位數(shù)設(shè)定計(jì)數(shù)器初值,按正反轉(zhuǎn)判定結(jié)果控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),由對轉(zhuǎn)過的停車位計(jì)數(shù)的光電開關(guān)的脈沖輸入觸發(fā)中斷,控制電機(jī)停轉(zhuǎn)。取車時(shí),系統(tǒng)根據(jù)車輛所在的位置,找到30H～3BH單元中該車所在的停車位號R2。若0≤R2≤3,取車時(shí)反轉(zhuǎn),R2即為旋轉(zhuǎn)車位數(shù);若4≤R2≤7,取車時(shí)正轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)位數(shù)為8-R2。根據(jù)正反轉(zhuǎn)情況和旋轉(zhuǎn)車位數(shù)設(shè)置計(jì)數(shù)器初值,調(diào)試電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)程序,完成取車過程。存車和取車后均需對原RAM單元中的停車情況進(jìn)行更新。5、讀卡機(jī)自動扣款自動收費(fèi)采用非接觸式IC卡,IC卡可分為長期卡與儲值卡兩種。對固定用戶,發(fā)長期卡,費(fèi)用可在固定用戶繳納管理費(fèi)用時(shí)一并交納;對臨時(shí)用戶,發(fā)行儲值卡,即:用戶交納的費(fèi)用存在卡內(nèi),每次停車讀卡機(jī)自動從卡中扣除費(fèi)用。車庫通過IC卡來識別車主身份,存車時(shí)車主只需刷卡確認(rèn)并將車駛?cè)胝{(diào)出的停放車輛用的空托運(yùn)盤上,即可離開;取車時(shí),車主刷卡后,系統(tǒng)將自動尋找對應(yīng)的汽車,并自行將