PLC控制的智能運輸車控制系統(tǒng)設(shè)計

褚淵博 薛靈芝 楊 娜

（延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院，陜西 西安710100）

0 引言

伴隨中國經(jīng)濟和科技的迅速發(fā)展，國民生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)所要求的自動化水平也越來越高。傳統(tǒng)的生產(chǎn)企業(yè)采取鋼軌運輸車、人工推拉板車或者人工駕駛電瓶車等實現(xiàn)車間生產(chǎn)線之間的物料搬運，這種運輸工具及運輸方式因具有噪音大、投資高、效率低下及安全性差等缺點而會逐漸被淘汰。進入21世界以來，計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動控制技術(shù)及通信技術(shù)等的飛速發(fā)展及相互融合為解決傳統(tǒng)車間物料運輸所面臨的諸多難題提供了希望。本文以三菱公司生產(chǎn)的FX2N系列PLC為核心控制器，以與其相配套的觸摸屏為操控界面，實現(xiàn)運輸車軌道自識別、故障探測、站臺檢測等智能控制功能，最終達到智能運輸車在工作臺或生產(chǎn)線之間自動往返運料的目的。

1 智能運輸車總體設(shè)計方案

本設(shè)計智能運輸車系統(tǒng)主要由車體、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、PLC控制器和觸摸屏等組成，運輸車車體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。圖中觸摸屏作為人機交互界面，一方面顯示車體位置和速度等信息，一方面接受操作人員的命令輸入，運輸車沿鋪好的紙質(zhì)軌道開始運行后，尋跡傳感器、避障傳感器和角度傳感器開始檢測信號，分別輸入運輸車位置信息、障礙物信息和速度信息給控制器PLC,控制器根據(jù)接收的檢測信息和內(nèi)部的控制程序進行分析計算，輸出加減速信息給由直流電機帶動的驅(qū)動輪系統(tǒng)，輸出轉(zhuǎn)向信息給由步進電機控制的裝箱輪系統(tǒng)，并最終實現(xiàn)小車自動駕駛、躲避障礙物和站臺停靠等功能。

本智能運輸車通過光電傳感器實現(xiàn)運行軌道的自動尋跡,智能運輸車尋跡的原理是，依靠并列安裝的3只光電傳感器檢測地面綠色軌道，將傳感器接收的不同電平信號輸送給PLC，因不同的電平信號代表運輸車與軌道不同的相對位置關(guān)系，PLC會根據(jù)位置信息和程序進行分析計算并輸出相應(yīng)的的電壓脈沖給步進電機控制其正反轉(zhuǎn)，進而控制舵輪（轉(zhuǎn)向輪）向左或向右調(diào)整運行方向，同時舵輪上的角度傳感器檢測實時方向，將其反饋給控制器實現(xiàn)對舵輪轉(zhuǎn)向的閉環(huán)控制，使得轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角度和軌道角度盡快一致，即實現(xiàn)運輸車對軌道的自動尋跡。

2 硬軟件介紹

硬件上本系統(tǒng)采用的是三菱公司FX-2N型PLC作為核心控制器，以與其配套的F94*GOT觸摸屏作為人機對話窗口，選用XM4-10125A型號的直流驅(qū)動電機，它是24V直流供電，功率可達250W；而舵輪控制的核心選用57BYGH802混合式步進電機，對步進電機的驅(qū)動是用YKA2304ME是等角度的恒力矩細分型高性能步進驅(qū)動器來實現(xiàn)的，可使步進電機運轉(zhuǎn)精度提高，振動減小；另外尋跡采用3個反射式光電傳感器，測速采用對射式光電傳感器，角度檢測采用電阻型傳感器。

軟件設(shè)計使用與三菱公司生產(chǎn)的FX2N系列PLC配套使用的Gx Developer Version 8編程軟件。在用戶程序中采用了分塊設(shè)計和對反復(fù)執(zhí)行的部分進行子程序設(shè)計的方法，整個程序大致可以分為：觸摸屏設(shè)計、電機驅(qū)動控制、自動尋跡控制、轉(zhuǎn)向控制、傳感器軌道檢測、車速檢測以及避免障礙物等幾部分程序。此外，PLC是專門為工業(yè)環(huán)境設(shè)計的控制裝置，如果現(xiàn)場環(huán)境過于惡劣、電磁干擾特別強烈或安裝使用不當，都不能保證系統(tǒng)的正常安全運行。我們在軟件上采用看門狗指令、32數(shù)據(jù)寄存器和程序互鎖結(jié)構(gòu)等措施來抑制干擾。

3 結(jié)語

本設(shè)計提出的智能運輸車經(jīng)實驗室模擬調(diào)試、現(xiàn)場模擬調(diào)試和現(xiàn)場運行調(diào)試證明操作簡便，運行平穩(wěn)，性能可靠。與傳統(tǒng)意義的車間運輸工具相比有不少優(yōu)點：技術(shù)人員只需按生產(chǎn)工序鋪設(shè)價格便宜的軌道紙，智能運輸車便可實現(xiàn)無人駕駛按命令準確停靠目的站臺，如果車間生產(chǎn)線升級，不需破壞車間路面，只要按新的生產(chǎn)工序重新粘貼軌道紙，可以降低生產(chǎn)成本進而提高效益；采用內(nèi)容形象直觀的觸摸屏操作界面實現(xiàn)人機互動，使得車間生產(chǎn)環(huán)境更加人性化，任何不懂電腦知識的人通過手指觸摸屏幕，便可操作運輸車且，避免了傳統(tǒng)復(fù)雜接線產(chǎn)生的系統(tǒng)不可靠；配備自動檢測系統(tǒng)和報警避障系統(tǒng)，可以代替人執(zhí)行具有危險性的車間物料運輸。