基于PLC的四輪控制轉(zhuǎn)向策略在電動(dòng)搬運(yùn)車中的運(yùn)用研究

摘要：伴隨科技發(fā)展，企業(yè)實(shí)現(xiàn)了全面自動(dòng)化，電動(dòng)搬運(yùn)車被廣泛地運(yùn)用在狹窄空間中搬運(yùn)貨物。本文首先給出基于PLC的電動(dòng)搬運(yùn)車四輪控制轉(zhuǎn)向體系整體設(shè)計(jì)，包括馬達(dá)和轉(zhuǎn)向輪的嚙合，轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整，四輪控制轉(zhuǎn)向體系各部分設(shè)計(jì)，電液比例閥體系設(shè)計(jì)，然后給出電動(dòng)搬運(yùn)車具體四輪控制方式，分析了輸入數(shù)據(jù)信號(hào)監(jiān)測(cè)處理和PLC指令發(fā)送模式。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)搬運(yùn)車；嚙合；轉(zhuǎn)向輪；四輪控制；轉(zhuǎn)向；PLC

一、引言

搬運(yùn)車在集裝箱貨物的裝卸過(guò)程中具有重要的意義，傳統(tǒng)的搬運(yùn)車由于沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)引擎需要依靠人力完成推動(dòng)，消耗了大量人力物力并且效率較低。伴隨大型電動(dòng)搬運(yùn)車的出現(xiàn)，大大降低了人工成本和工人勞動(dòng)強(qiáng)度。但電動(dòng)搬運(yùn)車的四輪需要靈活的控制轉(zhuǎn)向策略，本文基于PLC研究的四輪控制轉(zhuǎn)向策略在電動(dòng)搬運(yùn)車中的運(yùn)用中具有重要的意義。

二、基于PLC的電動(dòng)搬運(yùn)車四輪控制轉(zhuǎn)向體系整體設(shè)計(jì)

（一）馬達(dá)和轉(zhuǎn)向輪的嚙合設(shè)計(jì)

電動(dòng)搬運(yùn)車四輪控制轉(zhuǎn)向體系主要以PLC為控制中心，采用柔性控制方法調(diào)節(jié)電液比例閥的開口狀態(tài)以及油泵電機(jī)的轉(zhuǎn)向速率大小，通過(guò)改變液壓油流量實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)速率的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了與馬達(dá)相嚙合的轉(zhuǎn)向齒輪的轉(zhuǎn)角速率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了馬達(dá)調(diào)控車輪轉(zhuǎn)向的控制要求。

（二）轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整

采用無(wú)線遙控裝置或者手柄輸入轉(zhuǎn)向控制指令，控制四組轉(zhuǎn)向輪的同時(shí)調(diào)整，通過(guò)轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)動(dòng)傳感裝置反饋實(shí)際的轉(zhuǎn)動(dòng)角度給PLC，構(gòu)成完整的四輪轉(zhuǎn)向閉環(huán)調(diào)控模型。并配合電動(dòng)搬運(yùn)車的其他部分，聯(lián)合驅(qū)動(dòng)行駛模塊、安全防護(hù)模塊和故障處理模塊共同構(gòu)建PLC智能調(diào)控體系。

（三）基于PLC的指令傳送模型

整個(gè)電動(dòng)搬運(yùn)車體系包含四組轉(zhuǎn)向輪，將其對(duì)稱地裝設(shè)在底盤的四個(gè)邊角之上，轉(zhuǎn)動(dòng)角則采用車輪同軸裝設(shè)的數(shù)字電位檢測(cè)機(jī)制完成監(jiān)測(cè)；將一組驅(qū)動(dòng)輪裝設(shè)在底盤的核心部分，將驅(qū)動(dòng)輪和減速電機(jī)裝置銜接，進(jìn)而通過(guò)皮帶輪調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。PLC用作調(diào)控核心，集中調(diào)整整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)作。

（四）本章小結(jié)

本章主要給出基于PLC的電動(dòng)搬運(yùn)車四輪控制轉(zhuǎn)向體系整體設(shè)計(jì)，首先完成了馬達(dá)和轉(zhuǎn)向輪的嚙合設(shè)計(jì)，電動(dòng)搬運(yùn)車四輪控制轉(zhuǎn)向體系主要通過(guò)PLC為控制中心，采用控制方法調(diào)節(jié)完成轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整，并基于PLC將指令傳送到整個(gè)系統(tǒng)中，集中調(diào)整整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)作。

三、基于PLC的電動(dòng)搬運(yùn)車四輪控制轉(zhuǎn)向體系各部分設(shè)計(jì)

（一）基于PLC的電液比例閥體系設(shè)計(jì)

本文通過(guò)PLC控制電液比例閥，并將其作為轉(zhuǎn)向控制的核心部分，通過(guò)PLC輸出指令調(diào)節(jié)電液比例閥的開口調(diào)節(jié)功能能夠完成無(wú)極調(diào)整車輪的轉(zhuǎn)向，并將車輪的轉(zhuǎn)向傳感裝置用作實(shí)時(shí)反饋數(shù)據(jù)構(gòu)成閉環(huán)控制模型。并將系統(tǒng)中的各個(gè)單元采用數(shù)學(xué)模型構(gòu)建傳遞函數(shù)，并調(diào)整工件的疲勞實(shí)驗(yàn)裝置的電液比例。

（二）基于PLC模糊控制四輪轉(zhuǎn)向模型設(shè)計(jì)

由于實(shí)現(xiàn)控制四輪轉(zhuǎn)向的控制復(fù)雜性，需要通過(guò)人為經(jīng)驗(yàn)不斷調(diào)整，本文結(jié)合模糊自適應(yīng)PID控制策略完成PLC四輪轉(zhuǎn)向控制設(shè)計(jì)，能夠在電動(dòng)搬運(yùn)車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中根據(jù)運(yùn)行軌跡智能化調(diào)整方向。電動(dòng)搬運(yùn)車在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中往往包含水平偏移與轉(zhuǎn)動(dòng)，即車輛前后向，左右角度，上下角度完成移動(dòng)或者輕微轉(zhuǎn)動(dòng)。而依據(jù)電動(dòng)搬運(yùn)車的轉(zhuǎn)動(dòng)速率則可將其簡(jiǎn)化為左右方向或前后方向的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析。

（三）電動(dòng)搬運(yùn)車具體四輪控制方式

電動(dòng)搬運(yùn)車的前進(jìn)，后退或轉(zhuǎn)向均通過(guò)PLC轉(zhuǎn)換為模擬量輸入，而其他操作如升舉操作則可轉(zhuǎn)換為模擬量或數(shù)字量。模擬量的輸入首先需要調(diào)節(jié)霍爾傳感器件和磁鋼的方位關(guān)系，并將控制指令通過(guò)AD轉(zhuǎn)換完成差分或者線性化處理。并設(shè)置Byte1為前進(jìn)信號(hào)，Byte2為后退信號(hào)，Byte3為左移信號(hào)，Byte4為右移信號(hào)，Bit1則通過(guò)PLC接入霍爾線性開關(guān)數(shù)據(jù)，并依據(jù)門限值完成開關(guān)變換。

（四）輸入數(shù)據(jù)信號(hào)監(jiān)測(cè)處理

考量到機(jī)械裝備在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的偏差，為使得霍爾元件的機(jī)械零點(diǎn)和電氣零點(diǎn)相互重合。在程序設(shè)計(jì)的過(guò)程中，每一次上電的過(guò)程中均需要完成零點(diǎn)檢索，并依據(jù)零點(diǎn)完成死區(qū)限定，獲取零點(diǎn)周圍的波動(dòng)。此外，在模擬數(shù)據(jù)輸入之前通常需要完成線性輸出，并依據(jù)實(shí)際效果和需要裝載的物體質(zhì)量判別給出相關(guān)指令。

（五）PLC指令發(fā)送模式

PLC四輪轉(zhuǎn)向指令的發(fā)送主要通過(guò)設(shè)定寄存器完成，將指令裝載到寄存器中，進(jìn)而通過(guò)調(diào)控傳送動(dòng)作傳輸數(shù)據(jù)，發(fā)送指令成功之后則清除標(biāo)志位。并將指令發(fā)送板塊增加到定時(shí)中斷部分，完成電動(dòng)搬運(yùn)車四輪轉(zhuǎn)向的控制。

（六）本章小結(jié)

本章給出基于PLC的電動(dòng)搬運(yùn)車四輪控制轉(zhuǎn)向體系各部分設(shè)計(jì)，完成了電液比例閥體系設(shè)計(jì)，并通過(guò)PLC控制電液比例閥，并將其作為轉(zhuǎn)向控制的核心部分

，給出基于PLC的模糊控制四輪轉(zhuǎn)向模型使之能夠在電動(dòng)搬運(yùn)車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中根據(jù)運(yùn)行軌跡智能化調(diào)整方向。并研究了電動(dòng)搬運(yùn)車具體四輪控制方式，將前進(jìn)，后退或轉(zhuǎn)向均通過(guò)PLC轉(zhuǎn)換為模擬量輸入，而其他操作則轉(zhuǎn)換為模擬量或數(shù)字量。

在程序設(shè)計(jì)的過(guò)程中，每一次上電的過(guò)程中均需要完成零點(diǎn)檢索，并依據(jù)零點(diǎn)完成死區(qū)限定，獲取零點(diǎn)周圍的波動(dòng)。

四、本文總結(jié)

伴隨大空間物流需求量的增加，通過(guò)單純采用人工方式需要大量人力和物力而且易出現(xiàn)物料劃傷等狀況，當(dāng)前采用電動(dòng)搬運(yùn)車代替人工，但電動(dòng)搬運(yùn)車在小空間或復(fù)雜路段行走時(shí)，轉(zhuǎn)向不夠靈活。

本文首先研究了四輪控制轉(zhuǎn)向策略在電動(dòng)搬運(yùn)車的運(yùn)用意義，進(jìn)而給出基于PLC的電動(dòng)搬運(yùn)車四輪控制轉(zhuǎn)向體系整體設(shè)計(jì)，給出馬達(dá)和轉(zhuǎn)向輪的嚙合設(shè)計(jì)，采用控制方法調(diào)節(jié)完成轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整，并基于PLC將指令傳送到整個(gè)系統(tǒng)中，集中調(diào)整整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)作。

最后完成基于PLC的電動(dòng)搬運(yùn)車四輪控制轉(zhuǎn)向體系各部分設(shè)計(jì)，給出電液比例閥體系設(shè)計(jì)。并研究了電動(dòng)搬運(yùn)車具體四輪控制方式，將前進(jìn)，后退或轉(zhuǎn)向均通過(guò)PLC轉(zhuǎn)換為模擬量輸入，而其他操作則轉(zhuǎn)換為模擬量或數(shù)字量。研究了輸入數(shù)據(jù)信號(hào)監(jiān)測(cè)處理和PLC指令發(fā)送模式。

參考文獻(xiàn)

[1]賈懷玉，金先龍，李治，等.基于KBE的電梯智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)，2004（6）：861-864.

[2]張成寶，吳光強(qiáng)，丁玉蘭，等.汽車驅(qū)動(dòng)防滑的控制方法研究[J].汽車工程，2000，5（22）：324-328.

[3]張弦，羅禹貢，范晶晶，等.電動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)防滑控制方法的研究[J].車輛與動(dòng)力技術(shù)，2007（3）：13-19.

作者簡(jiǎn)介：賈延勇，男，1985.11，山東濟(jì)南，本科，電動(dòng)搬運(yùn)設(shè)備的設(shè)計(jì)開發(fā)，現(xiàn)為初級(jí)工程師，工作單位：山東重聯(lián)電動(dòng)車輛制造有限公司.endprint