提高現(xiàn)代化工廠(chǎng)部門(mén)之間物料搬運(yùn)和內(nèi)部運(yùn)輸?shù)膮f(xié)調(diào)性，是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全盤(pán)自動(dòng)化的重要舉措。傳統(tǒng)物料運(yùn)輸車(chē)具有設(shè)備復(fù)雜、功耗大、投資高、污染環(huán)境等缺 點(diǎn)，其中有軌運(yùn)輸車(chē)需鋪設(shè)專(zhuān)門(mén)軌道，若生產(chǎn)程序改變，需重新鋪設(shè)軌道，破壞路面，投資高；無(wú)軌運(yùn)輸車(chē)包括叉車(chē)及手推運(yùn)料小車(chē)，均需專(zhuān)人駕駛，勞動(dòng)強(qiáng)度大， 運(yùn)輸效率低。

　　本設(shè)計(jì)采用光電檢測(cè)技術(shù)，以日本三菱公司生產(chǎn)的FX-2N可編程控制器為控制核心，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)智能控制。若生產(chǎn)工序改變，只需重新鋪設(shè)光軌便可以相應(yīng)改變。是一種新型、高效、無(wú)污染的自動(dòng)尋跡運(yùn)輸車(chē)，無(wú)人駕駛、安全可靠、操作方便。可降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。

　　1、系統(tǒng)總體方案

　　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示，直流電機(jī)固定在運(yùn)輸車(chē)底座下側(cè)，驅(qū)動(dòng)后輪前進(jìn)，步進(jìn)電機(jī)控制前輪轉(zhuǎn)向，PLC作為控制系統(tǒng)中心，并與步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)及觸摸屏相連，得到速度、位置和障礙物信息同時(shí)輸出相應(yīng)的控制命令到直流電機(jī)、電磁制動(dòng)器及步進(jìn)電機(jī)。觸摸屏作為操作界面，給用戶(hù)提供一個(gè)可視化的操作平臺(tái)。

　　圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)可劃分為信號(hào)檢測(cè)部分和控制部分。其中，信號(hào)檢測(cè)部分包括軌道線(xiàn)檢測(cè)設(shè)計(jì)、障礙物檢測(cè)設(shè)計(jì)、速度檢測(cè)設(shè)計(jì)，控制部分包括驅(qū)動(dòng)控制設(shè)計(jì)、制動(dòng)控制設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)向控制設(shè)計(jì)。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)流程圖如圖2所示。

　　圖2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)流程圖

　　運(yùn)輸車(chē)循跡采取光電探測(cè)法的原理。在車(chē)體底部安裝3只光電傳感器，運(yùn)輸車(chē)在地板上按照引導(dǎo)線(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行時(shí)不斷地向地面發(fā)射紅外光。由于光電管對(duì)不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點(diǎn)：當(dāng)紅外光遇到綠色引導(dǎo)線(xiàn)時(shí)發(fā)生漫反射，反射光被裝在運(yùn)輸車(chē)上的接收管接收，輸出為低電平；如果遇到其他顏色則紅外光被吸收，輸出為高電平。可編程控制器便可根據(jù)3只光電傳感器的狀態(tài)編碼為依據(jù)來(lái)確定引導(dǎo)線(xiàn)的位置和運(yùn)輸車(chē)的行走路線(xiàn)閉。運(yùn)輸車(chē)自動(dòng)尋跡的位置狀態(tài)編碼如圖3所示。

　　圖3 運(yùn)輸車(chē)位置狀態(tài)編碼圖

　　2、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　2．1轉(zhuǎn)向及驅(qū)動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)

　　本設(shè)計(jì)運(yùn)輸車(chē)載重不超過(guò)70kg，對(duì)電機(jī)的負(fù)載能力有一定的要求，由于直流減速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大，可以產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)矩，因此選擇xM4—10125A型直流減速電機(jī)作為該系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該電機(jī)自帶一個(gè)小鏈輪，齒數(shù)z1為9，選取大鏈輪齒數(shù)z2為19，所以傳動(dòng)比i為：

　　式中：n為直流電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速，4r，s；d為運(yùn)輸車(chē)驅(qū)動(dòng)輪直徑，14cm。

　　驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接電路圖如圖4所示。電機(jī)通電后經(jīng)鏈條傳動(dòng)使驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。本設(shè)計(jì)將PLC輸出端Y2與兩相繼電器J5相連，當(dāng)Y2低電平時(shí)，J5活動(dòng)觸點(diǎn)KM與觸點(diǎn)l連接，電機(jī)正轉(zhuǎn)；反之Y2高電平時(shí)，J5活動(dòng)觸點(diǎn)KM與觸點(diǎn)2連接，電機(jī)反轉(zhuǎn)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（CT一30lA9）通過(guò)J5連接電機(jī)，調(diào)整ADJ端子參數(shù)可以改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，檢測(cè)到的路況輸入信號(hào)，經(jīng)過(guò)PLC控制單元進(jìn)行計(jì)算并按結(jié)果的要求輸出控制信號(hào)到Y(jié)2端，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸車(chē)的前進(jìn)、后退。

　　圖4 驅(qū)動(dòng)電機(jī)鏈接電路圖

　　如圖5所示，PLC輸出端Yo連接到步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的Pu（步進(jìn)脈沖信號(hào)），Y1連接到DR（方向控制）。PLC根據(jù)傳感器檢測(cè)到的信號(hào)，進(jìn)行程序控制，當(dāng)運(yùn)輸車(chē)偏離引導(dǎo)線(xiàn)時(shí)，Yo接通，步進(jìn)電機(jī)開(kāi)始工作（初始設(shè)置為右轉(zhuǎn)），當(dāng)判斷需要左轉(zhuǎn)時(shí)，Y1接通，控制步進(jìn)電機(jī)反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　圖5 步進(jìn)電機(jī)接線(xiàn)圖

　　2．2光電檢測(cè)電路設(shè)計(jì)

　　綜合各種光電檢測(cè)器件的性能及本設(shè)計(jì)的具體要求，采用RPR220型光電對(duì)管。其發(fā)射器是一個(gè)砷化鎵紅外發(fā)光二極管，而接收器是一個(gè)高靈敏度硅平面光電三極管。當(dāng)發(fā)光二極管發(fā)出的光反射回來(lái)時(shí)，三極管導(dǎo)通輸出低電平。此光電對(duì)管調(diào)理電路簡(jiǎn)單，工作性能穩(wěn)定。

　　光電檢測(cè)電路如圖6所示。車(chē)體上的3個(gè)光電管對(duì)路徑信息進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)到的信號(hào)送到PLC輸入端，從左至右記作：x1、x2、x3，當(dāng)PLC檢測(cè)到的信號(hào)為低電平時(shí)，則紅外光被地上的綠色引導(dǎo)線(xiàn)反射，表明運(yùn)輸車(chē)處在綠色引導(dǎo)線(xiàn)上；反之運(yùn)輸車(chē)已經(jīng)偏離軌道。光電傳感器的輸入電壓為5V，而整體設(shè)計(jì)中輸入模塊采用的電壓為24V。采用穩(wěn)壓管LM317，調(diào)整電位器使其輸出電壓恒為5V，保證光電傳感器的正常工作。

　　圖6 光電檢測(cè)電路設(shè)計(jì)