基于網(wǎng)絡(luò)的自行小車控制原理的研究

董加旺

（承德市五一四地質(zhì)大隊(duì)，河北承德067000）

1 引言

傳統(tǒng)的自行小車控制系統(tǒng)，小車的控制是通過軌道內(nèi)的滑觸線進(jìn)行控制的，根據(jù)小車不同的功能對(duì)滑觸線進(jìn)行分段控制，每一段滑觸線對(duì)應(yīng)一個(gè)信號(hào)接入地面控制站，小車的功能越多，需要的滑觸線也越多，分段也越復(fù)雜。為了解決這個(gè)問題，出現(xiàn)了通過編碼控制小車的輸送系統(tǒng)，但通過編碼也需要對(duì)滑觸線進(jìn)行分段，在進(jìn)行工藝調(diào)整時(shí)仍需對(duì)滑觸線進(jìn)行調(diào)整，針對(duì)這個(gè)問題，本文提出了基于網(wǎng)絡(luò)的無分段控制信號(hào)的設(shè)計(jì)方案。

在新方案中，滑觸線只為小車提供電源，小車的控制信號(hào)通過有線或無線通信的方式進(jìn)行傳輸，對(duì)空中軌道進(jìn)行工位劃分及功能定義，通過工位識(shí)別功能鎖定小車，將工位調(diào)度指令寫入工位內(nèi)的小車，控制小車執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。在進(jìn)行工藝調(diào)整時(shí)，只需對(duì)軌道功能進(jìn)行重新劃分及功能定義即可實(shí)現(xiàn)工藝調(diào)整，無需對(duì)滑觸線進(jìn)行調(diào)整，使自行小車輸送系統(tǒng)更具柔性化，基本上滿足了現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需求[1]。

2 基于網(wǎng)絡(luò)的自行小車控制原理

本文通過一個(gè)示例項(xiàng)目介紹基于網(wǎng)絡(luò)控制的自行小車的控制原理及控制方法，在本方案中，設(shè)有1個(gè)上件工位、1個(gè)下件工位、1個(gè)檢修工位、1個(gè)檢修道岔、3個(gè)受控緩存工位、2個(gè)自動(dòng)緩存工位，如圖1所示。

圖1 測(cè)試平臺(tái)

2.1 功能分析

在項(xiàng)目設(shè)計(jì)初期，根據(jù)技術(shù)要求對(duì)工藝線路進(jìn)行規(guī)劃，確認(rèn)每個(gè)工位的功能并進(jìn)行功能設(shè)計(jì)，以上件工位為例，上件工位主要完成工件的上件任務(wù)，并將工件轉(zhuǎn)移到下一工位，其控制流程如圖2所示。

小車運(yùn)行到上件工位，小車發(fā)號(hào)板觸發(fā)占位檢測(cè)信號(hào)，上件工位占位，工位發(fā)號(hào)板觸發(fā)小車減速開關(guān)，小車自動(dòng)減速，小車發(fā)號(hào)板觸發(fā)讀碼檢測(cè)，工位讀取小車代碼，小車發(fā)號(hào)板觸發(fā)到位檢測(cè)，小車停止運(yùn)行。小車運(yùn)行到位后，自動(dòng)下降，上件完成后，自動(dòng)上升至高位，上件完成，并轉(zhuǎn)運(yùn)至下一工位。根據(jù)控制流程為上件工位布置開關(guān)如圖3所示。

圖2 控制流程

圖3 開關(guān)布置

其中，占位與到位信號(hào)主要用于工位之間的調(diào)度程序，編碼信號(hào)主要用于識(shí)別小車編號(hào)。在識(shí)別編號(hào)時(shí)，小車應(yīng)處于低速狀態(tài)，有利于編號(hào)的識(shí)別，小車減速板主要用于小車的緩起緩?fù)＃≤囋轿话逯饕糜谛≤嚐o法正常停止時(shí)的越位保護(hù)。

下件工位主要完成工件的卸載任務(wù)，下件完成后小車空載轉(zhuǎn)移到下一工位，其控制流程與上件工位類似可參考圖2，其元件布置可參考圖3。

受控緩存工位和自動(dòng)緩存工位都是自行小車的臨時(shí)停車位，區(qū)別在于受控緩存工位小車的運(yùn)行停止由地面調(diào)度站控制，自動(dòng)緩存工位小車的運(yùn)行停止是小車根據(jù)運(yùn)行中的干涉狀態(tài)自動(dòng)啟停。其元件布置可參考圖1。

2.2 控制分析

傳統(tǒng)的自行小車控制系統(tǒng)只需要知道工位有沒有車，就可以通過滑觸線信號(hào)控制小車。基于網(wǎng)絡(luò)控制的自行小車所有的控制信號(hào)及狀態(tài)信號(hào)都是通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)摹Ｆ淇刂葡到y(tǒng)不但需要知道哪個(gè)工位有車，還需要知道是哪臺(tái)小車，才能準(zhǔn)確地將控制信號(hào)發(fā)送給小車，小車也必須將知道處于哪個(gè)工位，才能將狀態(tài)信號(hào)準(zhǔn)確的發(fā)送給所在的工位。因此，通過網(wǎng)絡(luò)控制自行小車需要解決以下3個(gè)問題：

1）地面站通過工位讀碼能知道小車的位置，但小車沒有讀碼功能，如何讓小車知道當(dāng)前是哪個(gè)工位？

2）每個(gè)工位在不同時(shí)段會(huì)有不同的小車，如何將工位信號(hào)發(fā)送給每個(gè)工位對(duì)應(yīng)的小車？

3）小車運(yùn)行時(shí)會(huì)在多個(gè)工位穿梭，如何將小車的狀態(tài)信號(hào)發(fā)送給所在的工位？

針對(duì)第1個(gè)問題，可以通過工位讀出的小車編碼轉(zhuǎn)換成小車的工位號(hào)碼，例如：

工位1讀取小車碼為1時(shí)，將1號(hào)車的工位編號(hào)寫1；

工位1讀取小車碼為2時(shí)，將2號(hào)車的工位編號(hào)寫1；

工位2讀取小車碼為1時(shí)，將1號(hào)車的工位編號(hào)寫2；

工位2讀取小車碼為2時(shí)，將2號(hào)車的工位編號(hào)寫2。

總結(jié)以上規(guī)律編程后，可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)小車代碼與工位編號(hào)的映射，如圖4所示。

圖4 代碼映射例程

圖4顯示，工位1的小車代碼為2，小車2的工位代碼為1，符合預(yù)期。

針對(duì)第2個(gè)問題，通過比較工位讀出的小車編碼，將控制信號(hào)發(fā)送到對(duì)應(yīng)的小車，例如：

工位1讀取小車碼為1時(shí)，將控制指令發(fā)送給1號(hào)車；

工位1讀取小車碼為2時(shí)，將控制指令發(fā)送給2號(hào)車；

工位2讀取小車碼為1時(shí)，將控制指令發(fā)送給1號(hào)車；

工位2讀取小車碼為2時(shí)，將控制指令發(fā)送給2號(hào)車。

總結(jié)以上規(guī)律編程后，可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)工位發(fā)送指令與小車接收指令的映射，如圖5所示。

圖5顯示，工位1處的小車為2，工位1的指令發(fā)送給了小車2，符合預(yù)期。

針對(duì)第3個(gè)問題，可以通過比較小車存儲(chǔ)的工位編號(hào)，將狀態(tài)信號(hào)發(fā)送到對(duì)應(yīng)的工位，例如：

小車1存儲(chǔ)工位號(hào)為1時(shí)，將狀態(tài)信號(hào)發(fā)送給工位1；

小車1存儲(chǔ)工位號(hào)為2時(shí)，將狀態(tài)信號(hào)發(fā)送給工位2；

小車2存儲(chǔ)工位號(hào)為1時(shí)，將狀態(tài)信號(hào)發(fā)送給工位1；

小車2存儲(chǔ)工位號(hào)為2時(shí)，將狀態(tài)信號(hào)發(fā)送給工位2。

總結(jié)以上規(guī)律編程后，可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)小車狀態(tài)區(qū)與工位接收區(qū)的映射，如圖6所示。

圖5 指令映射例程

圖6 狀態(tài)映射例程

圖6顯示，小車1在工位2，小車1的狀態(tài)信號(hào)發(fā)送給了工位2，符合預(yù)期。

解決了這3個(gè)問題，工位與小車之間通過編碼自動(dòng)實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部變量的映射，在進(jìn)行邏輯編程時(shí)，只需要調(diào)用變量即可，無須再考慮應(yīng)該去控制哪臺(tái)車，或采集哪臺(tái)小車的狀態(tài)信號(hào)。

3 結(jié)語

基于網(wǎng)絡(luò)的自行小車輸送系統(tǒng)，采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與控制技術(shù)，簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，提升了自行小車的易用性及可靠性。采用模塊化設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)化編程，使設(shè)計(jì)圖紙及程序更通用，能極大地提高設(shè)計(jì)效率。在進(jìn)行工藝調(diào)整時(shí)，通過增加或減少部分外圍硬件及調(diào)整程序即可實(shí)現(xiàn)，能極大地降低施工難度[2]。地面系統(tǒng)與小車的交互信號(hào)全部通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，能夠提供更多的控制信號(hào)及狀態(tài)信號(hào)，通過編程可實(shí)現(xiàn)更多更復(fù)雜的動(dòng)作，解決了傳統(tǒng)自行小車在進(jìn)行復(fù)雜設(shè)計(jì)時(shí)的一些弊端。

基于網(wǎng)絡(luò)的自行小車輸送系統(tǒng)，是目前國內(nèi)外同類產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)，有極高的研究及應(yīng)用價(jià)值。