摩擦輸送線控制原理的研究

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)的輸送線一般是采用鏈?zhǔn)絺鲃踊蚱鲃訋虞斔玩湕l運(yùn)行的。輸送鏈條是輸送線的關(guān)鍵部件也是易損件，輸送線啟動后，輸送鏈會一直運(yùn)轉(zhuǎn)，為了減少鏈條的磨損，在運(yùn)行過程中需要稀油進(jìn)行潤滑，稀油在鏈條上產(chǎn)生油污，可能會滴落在輸送線范圍內(nèi)的任何地方，污染生產(chǎn)環(huán)境。另外，鏈條的導(dǎo)向輪在軌道內(nèi)運(yùn)行也需要潤滑，否則輸送鏈運(yùn)行噪音會增大。輸送鏈因磨損需要更換時，需要在張緊處將鏈條斷開后從軌道抽出，更換完成后還要再穿入軌道，維修難度非常大。

摩擦輸送線采用摩擦傳動裝置替代了鏈條，從根本上解決了輸送鏈污染環(huán)境、產(chǎn)生噪音及維護(hù)難的問題，是一種新型輸送形式。摩擦傳動是一種電機(jī)帶減速機(jī)連接摩擦驅(qū)動輪的裝置。摩擦傳動運(yùn)行時，摩擦輪帶動小車運(yùn)行。摩擦輪是摩擦輸送線的關(guān)鍵部件也是易損件，摩擦輪通過減速軸連接，即使磨損后也便于更換。另外，摩擦傳動受程序控制，只在需要的時候運(yùn)轉(zhuǎn)，可以節(jié)約能源及延長設(shè)備使用壽命，噪音也很小。

隨著摩擦輸送線技術(shù)的不斷發(fā)展，各種新的應(yīng)用形式不斷涌現(xiàn)，在工業(yè)生產(chǎn)中有逐步替代各類鏈?zhǔn)捷斔途€的趨勢。因此，必須加大對摩擦輸送線技術(shù)的研究[1]。

2 摩擦輸送線控制原理

摩擦輸送線是基于摩擦傳動的一類輸送線的總稱，從結(jié)構(gòu)形式上可分為地面摩擦輸送線和空中摩擦輸送線。因其性能優(yōu)異和控制靈活，廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)生產(chǎn)中，常見的應(yīng)用有焊裝WBS 線，涂裝PVC 線，涂-總PBS 線，總裝內(nèi)飾線、底盤線、車門裝配線等。雖然摩擦輸送線有各種各樣的應(yīng)用形式，但再復(fù)雜的應(yīng)用也是由一些基本的部件構(gòu)成的，通過對這些基本部件的功能進(jìn)行分析，可以研究和分析摩擦輸送線的控制原理及控制方法，在些原理和方法的基礎(chǔ)上構(gòu)建更為復(fù)雜的功能，增加摩擦輸送線的應(yīng)用形式和應(yīng)用場景。

摩擦輸送線的基本控制對象主要是摩擦驅(qū)動的電機(jī)，包括普通電機(jī)和變頻控制電機(jī)，本文主要從電機(jī)控制入手，結(jié)合一些實(shí)際應(yīng)用案例，分析和研究摩擦輸送線的功能及應(yīng)用。

2.1 摩擦驅(qū)動的基本控制

摩擦驅(qū)動電機(jī)的基本控制包括電機(jī)控制回路的狀態(tài)檢測，普通電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，變頻電機(jī)的正反轉(zhuǎn)及高低速控制，及通過網(wǎng)絡(luò)的方式控制變頻器等。

①電機(jī)狀態(tài)檢測，包括電機(jī)斷路器檢測，運(yùn)行信號檢測，運(yùn)行時間設(shè)定，抱閘檢測，變頻器故障檢測，熱繼電器檢測，隔離開關(guān)檢測等，電機(jī)狀態(tài)檢測主要是判斷電機(jī)運(yùn)行是否正常，并對異常狀態(tài)進(jìn)行報警，其功能如圖1所示。

圖1

在功能塊左側(cè)輸入電機(jī)的狀態(tài)信號，通過邏輯判斷，輸出電機(jī)狀態(tài)的檢測結(jié)果，通過檢測電機(jī)的狀態(tài)，可以對電機(jī)的故障進(jìn)行快速定位，節(jié)省檢修時間。

②電機(jī)運(yùn)行控制，可分為普通電機(jī)控制和變頻電機(jī)控制。

普通電機(jī)控制主要包括自動狀態(tài)下電機(jī)的正反轉(zhuǎn)及手動狀態(tài)下的電機(jī)正反轉(zhuǎn)，其控制原理如圖2所示。

圖2

在電機(jī)運(yùn)行時，首先要檢測系統(tǒng)狀態(tài)是否允許電機(jī)運(yùn)行，并檢測電機(jī)狀態(tài)是否正常，然后根據(jù)自動運(yùn)行條件或手動運(yùn)行條件控制電機(jī)運(yùn)行，通過正反選擇功能，可以選擇電機(jī)的正反轉(zhuǎn)運(yùn)行。

圖3

變頻電機(jī)控制除了包括普通電機(jī)的功能外，還增加了高低速切換功能及網(wǎng)絡(luò)控制功能，其控制原理如圖3所示。

變頻器控制電機(jī)運(yùn)行時，首先要檢測系統(tǒng)狀態(tài)是否允許變頻器運(yùn)行，并檢測電機(jī)狀態(tài)是否正常，然后根據(jù)自動運(yùn)行條件或手動運(yùn)行條件控制電機(jī)運(yùn)行，通過正反選擇開關(guān)，可以選擇電機(jī)的正反轉(zhuǎn)運(yùn)行，通過變速開關(guān)檢測，可使實(shí)現(xiàn)電機(jī)變速功能，通過網(wǎng)絡(luò)選擇開關(guān)，可以選擇硬接線信號控制或網(wǎng)絡(luò)信號控制。

2.2 摩擦驅(qū)動的應(yīng)用控制

摩擦輸送線是通過摩擦驅(qū)動裝置帶動臺車運(yùn)行的，每個驅(qū)動裝置驅(qū)動一個臺車，臺車在運(yùn)行中會觸發(fā)相鄰驅(qū)動裝置的檢測信號，控制驅(qū)動裝置自動運(yùn)行或停止，實(shí)現(xiàn)一些工藝功能，通過以下3 個具體的功能，介紹摩擦輸送線的控制原理及方法。

2.2.1 相鄰摩擦驅(qū)動的運(yùn)行分析

每個摩擦驅(qū)動可以認(rèn)為是一個停車位，初始狀態(tài)驅(qū)動A/B/C 都處于靜止?fàn)顟B(tài)，驅(qū)動布置如圖4所示。

驅(qū)動A 占位，驅(qū)動B 空位，驅(qū)動A 開始運(yùn)行，驅(qū)動B 空位時會一直檢測驅(qū)動A 是否運(yùn)行，如果驅(qū)動A 運(yùn)行，驅(qū)動B 也會運(yùn)行，將小車從驅(qū)動A 運(yùn)行至驅(qū)動B，驅(qū)動B 占位后，驅(qū)動A 空位，驅(qū)動A 停止運(yùn)行，同時驅(qū)動B 也停止運(yùn)行，此過程為驅(qū)動A 的搬出過程，同時也是驅(qū)動B 的搬入過程，這兩個過程重疊，因此，驅(qū)動B 可以共用驅(qū)動A 的搬出條件。

圖4

圖5

圖6

圖7

圖8

圖9

驅(qū)動B 占位后，驅(qū)動布置如圖5所示。

驅(qū)動B 占位，驅(qū)動C 空位，驅(qū)動B 開始運(yùn)行，驅(qū)動C 空位時會一直檢測驅(qū)動B 是否運(yùn)行，如果驅(qū)動B 運(yùn)行，驅(qū)動C 也會運(yùn)行，將小車從驅(qū)動B 運(yùn)行至驅(qū)動C，驅(qū)動C 占位后，驅(qū)動B 空位，驅(qū)動B 停止運(yùn)行，同時驅(qū)動C 也停止運(yùn)行，此過程為驅(qū)動B 的搬出過程，同時也是驅(qū)動C 的搬入過程，這兩個過程重疊，因此，驅(qū)動C 可以共用驅(qū)動B 的搬出條件。

通過分析，驅(qū)動B 的運(yùn)行可分為搬入過程和搬出過程，搬入過程與驅(qū)動A 的搬出過程重疊，可以使用驅(qū)動A 的搬出條件，驅(qū)動B 的搬出過程使用驅(qū)動B 的搬出條件。驅(qū)動A/B/C 的控制原理相同。

2.2.2 小車的編組過程分析

摩擦輸送線不但可以單車運(yùn)行，還可以編組運(yùn)行，通過編組運(yùn)行，可以減少摩擦驅(qū)動裝置的數(shù)量，降低控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度，驅(qū)動布置如圖6所示。

驅(qū)動A 為編組準(zhǔn)備工位，驅(qū)動B 為編組工位，驅(qū)動A 占位，驅(qū)動B 空位時，驅(qū)動A 具備發(fā)車條件，驅(qū)動A 搬出過程，驅(qū)動A 運(yùn)行，驅(qū)動B 占位后，驅(qū)動A/B 同時運(yùn)行，當(dāng)驅(qū)動B 由占位變?yōu)榭瘴坏南陆笛?，?fù)位驅(qū)動A 搬出條件，驅(qū)動A/B 同時停止，驅(qū)動布置如圖7所示。

編組工位存儲了1 臺車，等待驅(qū)動A 占位，驅(qū)動A 占位后，驅(qū)動B 空位時，驅(qū)動A 運(yùn)行，驅(qū)動B 占位后，驅(qū)動A/B 同時運(yùn)行，此時2 臺小車已首尾相連共同運(yùn)行，當(dāng)驅(qū)動B 由占位變?yōu)榭瘴坏南陆笛?，?fù)位驅(qū)動A 搬出條件，驅(qū)動A/B 同時停止，此時編組工位已將2 臺車編程1 個車組。

通過分析，在進(jìn)行編組時，為了保證2 臺車能首尾相連，驅(qū)動B 的搬入過程滯后于驅(qū)動A 的搬出過程，需要為驅(qū)動B 尋找新的運(yùn)行條件，將驅(qū)動B 的占位開關(guān)由驅(qū)動出口改為入口，使用占位信號的有無控制驅(qū)動B,解決了驅(qū)動B 延時觸發(fā)的問題。在編組時，驅(qū)動B 始終處于搬入過程，當(dāng)編組完成后，觸發(fā)驅(qū)動B 搬出條件，驅(qū)動B 將編組小車送往下一工位，在驅(qū)動B 搬出過程中，禁止驅(qū)動A 的搬出。

2.2.3 小車的拆組過程分析

編組后的車組在進(jìn)入工藝段時，需要進(jìn)行拆分，拆分工位驅(qū)動布置如圖8所示。

驅(qū)動A 為車組工位，驅(qū)動B 為拆分工位，驅(qū)動A 占位，驅(qū)動B 空位時，驅(qū)動A 具備發(fā)車條件，驅(qū)動A 為搬出過程，驅(qū)動A/B 同時運(yùn)行，驅(qū)動B 占位后，復(fù)位驅(qū)動A 搬出條件，驅(qū)動A/B 同時停止，驅(qū)動布置如圖9所示。

驅(qū)動B 占位后，具備發(fā)車條件，驅(qū)動B 搬出，當(dāng)驅(qū)動B 空位后，車組拆分完成，驅(qū)動A 再次搬出。

通過分析，在進(jìn)行拆組時，驅(qū)動B 的搬入過程與驅(qū)動A 的搬出過程重疊，可以使用驅(qū)動A 的搬出條件，驅(qū)動B 的搬出過程使用驅(qū)動B 的搬出條件。在拆組時，驅(qū)動A 始終處于搬出過程，當(dāng)驅(qū)動A 空位時，允許前一工位發(fā)車，驅(qū)動A 處于搬入過程。

3 結(jié)語

摩擦輸送線的結(jié)構(gòu)看似簡單，在工藝沿線布置一系列的摩擦驅(qū)動裝置，根據(jù)邏輯控制電機(jī)運(yùn)行，或走或停，或快或慢。但在電氣設(shè)計中，如何控制電機(jī)何時走，何時停，何時快，何時慢等問題，涉及工藝需求、開關(guān)布置、控制邏輯等很多方面，是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程。

摩擦輸送線作為各類鏈?zhǔn)捷斔彤a(chǎn)品的替代技術(shù)，有廣闊的應(yīng)用空間，其控制技術(shù)的發(fā)展是拓展摩擦輸送技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵因素。只有不斷地對各類摩擦輸送線的相關(guān)部件及控制單元進(jìn)行分析研究，逐步完善其控制原理及控制方法，才能更好地滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求。