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，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)小車不同的功能對滑觸線進(jìn)行分段控制，每一段滑觸線對應(yīng)一個信號接入地面控制站，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滑觸線進(jìn)行分段，在進(jìn)行工藝調(diào)整時仍需對滑觸線進(jìn)行調(diào)整，針對這個問題，本文提出了基于網(wǎng)絡(luò)的無分段控制信號的設(shè)計方案。

在新方案中，滑觸線只為小車提供電源，小車的控制信號通過有線或無線通信的方式進(jìn)行傳輸，對空中軌道進(jìn)行工位劃分及功能定義，通過工位識別功能鎖定小車，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)動作。在進(jìn)行工藝調(diào)整時，只需對軌道功能進(jìn)行重新劃分及功能定義即可實現(xiàn)工藝調(diào)整，無需對滑觸線進(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

本文通過一個示例項目介紹基于網(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個上件工位、1個下件工位、1個檢修工位、1個檢修道岔、3個受控緩存工位、2個自動緩存工位，如圖1所示。

圖1 測試平臺

2.1 功能分析

在項目設(shè)計初期，根據(jù)技術(shù)要求對工藝線路進(jìn)行規(guī)劃，確認(rèn)每個工位的功能并進(jìn)行功能設(shè)計，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。

小車運行到上件工位，小車發(fā)號板觸發(fā)占位檢測信號，上件工位占位，工位發(fā)號板觸發(fā)小車減速開關(guān)，小車自動減速，小車發(fā)號板觸發(fā)讀碼檢測，工位讀取小車代碼，小車發(fā)號板觸發(fā)到位檢測，小車停止運行。小車運行到位后，自動下降，上件完成后，自動上升至高位，上件完成，并轉(zhuǎn)運至下一工位。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，占位與到位信號主要用于工位之間的調(diào)度程序，編碼信號主要用于識別小車編號。在識別編號時，小車應(yīng)處于低速狀態(tài)，有利于編號的識別，小車減速板主要用于小車的緩起緩?fù)?，小車越位板主要用于小車無法正常停止時的越位保護。

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緩存工位都是自行小車的臨時停車位，區(qū)別在于受控緩存工位小車的運行停止由地面調(diào)度站控制，自動緩存工位小車的運行停止是小車根據(jù)運行中的干涉狀態(tài)自動啟停。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控制小車?；诰W(wǎng)絡(luò)控制的自行小車所有的控制信號及狀態(tài)信號都是通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)?。其控制系統(tǒng)不但需要知道哪個工位有車，還需要知道是哪臺小車，才能準(zhǔn)確地將控制信號發(fā)送給小車，小車也必須將知道處于哪個工位，才能將狀態(tài)信號準(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)前是哪個工位？

2）每個工位在不同時段會有不同的小車，如何將工位信號發(fā)送給每個工位對應(yīng)的小車？

3）小車運行時會在多個工位穿梭，如何將小車的狀態(tài)信號發(fā)送給所在的工位？

針對第1個問題，可以通過工位讀出的小車編碼轉(zhuǎn)換成小車的工位號碼，例如：

工位1讀取小車碼為1時，將1號車的工位編號寫1；

工位1讀取小車碼為2時，將2號車的工位編號寫1；

工位2讀取小車碼為1時，將1號車的工位編號寫2；

工位2讀取小車碼為2時，將2號車的工位編號寫2。

總結(jié)以上規(guī)律編程后，可自動實現(xiàn)小車代碼與工位編號的映射，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。

針對第2個問題，通過比較工位讀出的小車編碼，將控制信號發(fā)送到對應(yīng)的小車，例如：

工位1讀取小車碼為1時，將控制指令發(fā)送給1號車；

工位1讀取小車碼為2時，將控制指令發(fā)送給2號車；

工位2讀取小車碼為1時，將控制指令發(fā)送給1號車；

工位2讀取小車碼為2時，將控制指令發(fā)送給2號車。

總結(jié)以上規(guī)律編程后，可自動實現(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。

針對第3個問題，可以通過比較小車存儲的工位編號，將狀態(tài)信號發(fā)送到對應(yīng)的工位，例如：

小車1存儲工位號為1時，將狀態(tài)信號發(fā)送給工位1；

小車1存儲工位號為2時，將狀態(tài)信號發(fā)送給工位2；

小車2存儲工位號為1時，將狀態(tài)信號發(fā)送給工位1；

小車2存儲工位號為2時，將狀態(tài)信號發(fā)送給工位2。

總結(jié)以上規(guī)律編程后，可自動實現(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)信號發(fā)送給了工位2，符合預(yù)期。

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

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)計及結(jié)構(gòu)化編程，使設(shè)計圖紙及程序更通用，能極大地提高設(shè)計效率。在進(jìn)行工藝調(diào)整時，通過增加或減少部分外圍硬件及調(diào)整程序即可實現(xiàn)，能極大地降低施工難度[2]。地面系統(tǒng)與小車的交互信號全部通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，能夠提供更多的控制信號及狀態(tài)信號，通過編程可實現(xiàn)更多更復(fù)雜的動作，解決了傳統(tǒng)自行小車在進(jìn)行復(fù)雜設(shè)計時的一些弊端。

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，有極高的研究及應(yīng)用價值。