PLC控制的智能运输车控制系统设计

褚渊博 薛灵芝 杨 娜

（延安大学西安创新学院，陕西 西安710100）

0 引言

伴随中国经济和科技的迅速发展，国民生产各个环节所要求的自动化水平也越来越高。传统的生产企业采取钢轨运输车、人工推拉板车或者人工驾驶电瓶车等实现车间生产线之间的物料搬运，这种运输工具及运输方式因具有噪音大、投资高、效率低下及安全性差等缺点而会逐渐被淘汰。进入21世界以来，计算机技术、传感器技术、自动控制技术及通信技术等的飞速发展及相互融合为解决传统车间物料运输所面临的诸多难题提供了希望。本文以三菱公司生产的FX2N系列PLC为核心控制器，以与其相配套的触摸屏为操控界面，实现运输车轨道自识别、故障探测、站台检测等智能控制功能，最终达到智能运输车在工作台或生产线之间自动往返运料的目的。

1 智能运输车总体设计方案

本设计智能运输车系统主要由车体、转向系统、驱动系统、检测系统、PLC控制器和触摸屏等组成，运输车车体结构图如图1所示。图中触摸屏作为人机交互界面，一方面显示车体位置和速度等信息，一方面接受操作人员的命令输入，运输车沿铺好的纸质轨道开始运行后，寻迹传感器、避障传感器和角度传感器开始检测信号，分别输入运输车位置信息、障碍物信息和速度信息给控制器PLC,控制器根据接收的检测信息和内部的控制程序进行分析计算，输出加减速信息给由直流电机带动的驱动轮系统，输出转向信息给由步进电机控制的装箱轮系统，并最终实现小车自动驾驶、躲避障碍物和站台停靠等功能。

本智能运输车通过光电传感器实现运行轨道的自动寻迹,智能运输车寻迹的原理是，依靠并列安装的3只光电传感器检测地面绿色轨道，将传感器接收的不同电平信号输送给PLC，因不同的电平信号代表运输车与轨道不同的相对位置关系，PLC会根据位置信息和程序进行分析计算并输出相应的的电压脉冲给步进电机控制其正反转，进而控制舵轮（转向轮）向左或向右调整运行方向，同时舵轮上的角度传感器检测实时方向，将其反馈给控制器实现对舵轮转向的闭环控制，使得转向轮的偏转角度和轨道角度尽快一致，即实现运输车对轨道的自动寻迹。

2 硬软件介绍

硬件上本系统采用的是三菱公司FX-2N型PLC作为核心控制器，以与其配套的F94*GOT触摸屏作为人机对话窗口，选用XM4-10125A型号的直流驱动电机，它是24V直流供电，功率可达250W；而舵轮控制的核心选用57BYGH802混合式步进电机，对步进电机的驱动是用YKA2304ME是等角度的恒力矩细分型高性能步进驱动器来实现的，可使步进电机运转精度提高，振动减小；另外寻迹采用3个反射式光电传感器，测速采用对射式光电传感器，角度检测采用电阻型传感器。

软件设计使用与三菱公司生产的FX2N系列PLC配套使用的Gx Developer Version 8编程软件。在用户程序中采用了分块设计和对反复执行的部分进行子程序设计的方法，整个程序大致可以分为：触摸屏设计、电机驱动控制、自动寻迹控制、转向控制、传感器轨道检测、车速检测以及避免障碍物等几部分程序。此外，PLC是专门为工业环境设计的控制装置，如果现场环境过于恶劣、电磁干扰特别强烈或安装使用不当，都不能保证系统的正常安全运行。我们在软件上采用看门狗指令、32数据寄存器和程序互锁结构等措施来抑制干扰。

3 结语

本设计提出的智能运输车经实验室模拟调试、现场模拟调试和现场运行调试证明操作简便，运行平稳，性能可靠。与传统意义的车间运输工具相比有不少优点：技术人员只需按生产工序铺设价格便宜的轨道纸，智能运输车便可实现无人驾驶按命令准确停靠目的站台，如果车间生产线升级，不需破坏车间路面，只要按新的生产工序重新粘贴轨道纸，可以降低生产成本进而提高效益；采用内容形象直观的触摸屏操作界面实现人机互动，使得车间生产环境更加人性化，任何不懂电脑知识的人通过手指触摸屏幕，便可操作运输车且，避免了传统复杂接线产生的系统不可靠；配备自动检测系统和报警避障系统，可以代替人执行具有危险性的车间物料运输。