提高現(xiàn)代化工廠部門之間物料搬運和內(nèi)部運輸?shù)膮f(xié)調(diào)性，是實現(xiàn)生產(chǎn)全盤自動化的重要舉措。傳統(tǒng)物料運輸車具有設備復雜、功耗大、投資高、污染環(huán)境等缺 點，其中有軌運輸車需鋪設專門軌道，若生產(chǎn)程序改變，需重新鋪設軌道，破壞路面，投資高；無軌運輸車包括叉車及手推運料小車，均需專人駕駛，勞動強度大， 運輸效率低。

　　本設計采用光電檢測技術，以日本三菱公司生產(chǎn)的FX-2N可編程控制器為控制核心，通過編程實現(xiàn)智能控制。若生產(chǎn)工序改變，只需重新鋪設光軌便可以相應改變。是一種新型、高效、無污染的自動尋跡運輸車，無人駕駛、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)總體設計框圖如圖1所示，直流電機固定在運輸車底座下側(cè)，驅(qū)動后輪前進，步進電機控制前輪轉(zhuǎn)向，PLC作為控制系統(tǒng)中心，并與步進電機、直流電機及觸摸屏相連，得到速度、位置和障礙物信息同時輸出相應的控制命令到直流電機、電磁制動器及步進電機。觸摸屏作為操作界面，給用戶提供一個可視化的操作平臺。

　　圖1 系統(tǒng)總體設計框圖

　　系統(tǒng)設計可劃分為信號檢測部分和控制部分。其中，信號檢測部分包括軌道線檢測設計、障礙物檢測設計、速度檢測設計，控制部分包括驅(qū)動控制設計、制動控制設計、轉(zhuǎn)向控制設計。系統(tǒng)總體設計流程圖如圖2所示。

　　圖2 系統(tǒng)總體設計流程圖

　　運輸車循跡采取光電探測法的原理。在車體底部安裝3只光電傳感器，運輸車在地板上按照引導線自動運行時不斷地向地面發(fā)射紅外光。由于光電管對不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點：當紅外光遇到綠色引導線時發(fā)生漫反射，反射光被裝在運輸車上的接收管接收，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?？删幊炭刂破鞅憧筛鶕?jù)3只光電傳感器的狀態(tài)編碼為依據(jù)來確定引導線的位置和運輸車的行走路線閉。運輸車自動尋跡的位置狀態(tài)編碼如圖3所示。

　　圖3 運輸車位置狀態(tài)編碼圖

　　2、系統(tǒng)硬件設計

　　2．1轉(zhuǎn)向及驅(qū)動控制電路設計

　　本設計運輸車載重不超過70kg，對電機的負載能力有一定的要求，由于直流減速電機轉(zhuǎn)動力矩大，可以產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)矩，因此選擇xM4—10125A型直流減速電機作為該系統(tǒng)的驅(qū)動電機，該電機自帶一個小鏈輪，齒數(shù)z1為9，選取大鏈輪齒數(shù)z2為19，所以傳動比i為：

　　式中：n為直流電機輸出轉(zhuǎn)速，4r，s；d為運輸車驅(qū)動輪直徑，14cm。

　　驅(qū)動電機連接電路圖如圖4所示。電機通電后經(jīng)鏈條傳動使驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動。本設計將PLC輸出端Y2與兩相繼電器J5相連，當Y2低電平時，J5活動觸點KM與觸點l連接，電機正轉(zhuǎn)；反之Y2高電平時，J5活動觸點KM與觸點2連接，電機反轉(zhuǎn)。電機驅(qū)動器（CT一30lA9）通過J5連接電機，調(diào)整ADJ端子參數(shù)可以改變電機轉(zhuǎn)速，檢測到的路況輸入信號，經(jīng)過PLC控制單元進行計算并按結(jié)果的要求輸出控制信號到Y(jié)2端，控制電機的正反轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)運輸車的前進、后退。

　　圖4 驅(qū)動電機鏈接電路圖

　　如圖5所示，PLC輸出端Yo連接到步進電機驅(qū)動器的Pu（步進脈沖信號），Y1連接到DR（方向控制）。PLC根據(jù)傳感器檢測到的信號，進行程序控制，當運輸車偏離引導線時，Yo接通，步進電機開始工作（初始設置為右轉(zhuǎn)），當判斷需要左轉(zhuǎn)時，Y1接通，控制步進電機反方向轉(zhuǎn)動。

　　圖5 步進電機接線圖

　　2．2光電檢測電路設計

　　綜合各種光電檢測器件的性能及本設計的具體要求，采用RPR220型光電對管。其發(fā)射器是一個砷化鎵紅外發(fā)光二極管，而接收器是一個高靈敏度硅平面光電三極管。當發(fā)光二極管發(fā)出的光反射回來時，三極管導通輸出低電平。此光電對管調(diào)理電路簡單，工作性能穩(wěn)定。

　　光電檢測電路如圖6所示。車體上的3個光電管對路徑信息進行檢測，將檢測到的信號送到PLC輸入端，從左至右記作：x1、x2、x3，當PLC檢測到的信號為低電平時，則紅外光被地上的綠色引導線反射，表明運輸車處在綠色引導線上；反之運輸車已經(jīng)偏離軌道。光電傳感器的輸入電壓為5V，而整體設計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 光電檢測電路設計