蓋曉朋，郭磊

中車石家莊車輛有限公司 河北石家莊 050400

1 序言

遷車臺(tái)在我公司貨車生產(chǎn)中擔(dān)負(fù)重要任務(wù)，是將貨車及其配件運(yùn)送到指定工位的移動(dòng)裝備。傳統(tǒng)遷車臺(tái)大車、牽引動(dòng)作都采用凸輪控制器控制，電動(dòng)機(jī)采用繞線型異步電動(dòng)機(jī)，通過改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻值實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能。首先，在使用過程中，凸輪控制器觸頭因電流大而經(jīng)常損壞，易造成電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行；其次，各擋位電阻值恒定，電動(dòng)機(jī)調(diào)速性能差[1]，直接起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大[2]，增加了機(jī)械部件的損耗；再者，傳統(tǒng)遷車臺(tái)需2～3人才能完成牽調(diào)工作。為了降低故障率、提高遷車臺(tái)效率且達(dá)到優(yōu)員增效的效果，從電氣元件、控制程序和綜合調(diào)試等幾方面入手，制定了完備的升級(jí)改造方案，提升了遷車臺(tái)的性能，使其在公司貨車生產(chǎn)過程中發(fā)揮出更高的效率。

2 電氣元件選型

在電氣元件選型時(shí)，由于既要考慮功能需求，還要考慮工作環(huán)境因素，所以在設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)時(shí)，電氣元件必須具備抗振動(dòng)、抗干擾和通信功能強(qiáng)大等要求，綜合以上要求，選擇臺(tái)達(dá)ES2可編程控制器（PLC）+MCGS觸摸屏的方案。ES2系列PLC指令功能齊全、抗干擾抗振動(dòng)及故障自診斷優(yōu)勢(shì)明顯，配備了1組RS232、2組RS485通信端口，可以與任何符合MODBUS通信格式的產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。有模擬量輸入輸出的專用擴(kuò)展模塊；MCGS TCP1061Ti觸摸屏是CPU主頻達(dá)300MHz的高性能嵌入式一體化觸摸屏，抗振性能強(qiáng)，耐高低溫、高濕度，適合戶外設(shè)備應(yīng)用；具有串口通信和以太網(wǎng)接口，滿足與PLC、變頻器的通信功能。

3 控制程序設(shè)計(jì)

為了提升遷車臺(tái)自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)大車自動(dòng)對(duì)道、遷車臺(tái)單人操作等功能，采用觸摸屏+PLC+變頻器+無線控制系統(tǒng)。將操作按鈕繪制在觸摸屏上，通過操作觸摸屏界面控制PLC程序，再根據(jù)PLC模擬量輸出控制變頻器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)[3]。加裝無線裝置，可以遠(yuǎn)程控制遷車臺(tái)運(yùn)行。根據(jù)遷車臺(tái)的運(yùn)行工藝，將程序分為大車控制和牽引控制兩部分。

1）大車控制設(shè)置了手動(dòng)、自動(dòng)程序。當(dāng)手動(dòng)程序控制時(shí)，大車按照選定速度在規(guī)定范圍內(nèi)運(yùn)行；當(dāng)自動(dòng)程序控制時(shí)，大車運(yùn)行可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)道。為了達(dá)到大車自動(dòng)對(duì)道的效果，在大車輪附近安裝從動(dòng)輪，使其與軌道緊密貼合；在從動(dòng)輪上安裝編碼器，使其跟隨從動(dòng)輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)。將大車開到起始位置，并設(shè)置為原位。測(cè)算從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周大車運(yùn)行的距離；將所有軌道設(shè)置編號(hào)，再測(cè)量各軌道與原位之間的距離；大車運(yùn)行前，選定目標(biāo)軌道編號(hào)，系統(tǒng)根據(jù)目標(biāo)軌道位置與大車編碼器數(shù)值，自動(dòng)計(jì)算大車位置與目標(biāo)軌道之間的距離，然后大車向目標(biāo)軌道運(yùn)行，編碼器計(jì)數(shù)，實(shí)時(shí)顯示大車運(yùn)行距離，當(dāng)?shù)竭_(dá)目標(biāo)軌道范圍內(nèi)時(shí)變?yōu)榈退龠\(yùn)行，到達(dá)設(shè)定位置停止運(yùn)行。

2）為了優(yōu)化人員配置，在設(shè)計(jì)牽引動(dòng)作控制時(shí)，加裝一套無線控制系統(tǒng)。以往牽調(diào)作業(yè)時(shí)，一人負(fù)責(zé)控制牽引電動(dòng)機(jī)，還需要另一人拉拽牽繩，需雙方緊密配合。加裝無線控制系統(tǒng)后，牽引動(dòng)作無需在控制臺(tái)操作，操作人員可在拉繩時(shí)同時(shí)操控遙控器就能使?fàn)恳妱?dòng)機(jī)動(dòng)作，并根據(jù)牽引速度設(shè)置不同擋位，可實(shí)現(xiàn)牽車、運(yùn)料單人操作。

3）為了方便操作人員使用，在遷車臺(tái)4個(gè)角都加裝了控制箱，可在不同位置操作。為了加強(qiáng)系統(tǒng)安全性，設(shè)置東南方向控制箱為主站，其余3個(gè)控制箱為子站。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，主站采用臺(tái)達(dá)DVP系列PLC專用子設(shè)備，轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)采用Modbus TCPIP數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備。子站作為信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)站，全部采用標(biāo)準(zhǔn)Modbus TCPIP數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備與主站各子設(shè)備對(duì)應(yīng)。

4 現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行調(diào)試

（1）校準(zhǔn)大車坐標(biāo) 大車自動(dòng)控制時(shí)，靠編碼器定位來確定大車位置。但在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)：因?yàn)榫幋a器安裝在從動(dòng)輪上，所以在大車運(yùn)行過程中，編碼器會(huì)因車輪打滑、振動(dòng)等問題造成定位偏差，導(dǎo)致對(duì)道不精準(zhǔn)。

為了消除偏差，改進(jìn)對(duì)道方式如下。在車身安裝感應(yīng)開關(guān)，并在每條軌道對(duì)應(yīng)地面設(shè)置定位裝置，確定每個(gè)定位裝置坐標(biāo)。大車運(yùn)行前期高速行駛，每到達(dá)一個(gè)定位裝置時(shí)，感應(yīng)開關(guān)檢測(cè)到定位裝置后，系統(tǒng)會(huì)將此定位裝置坐標(biāo)寫入大車定位系統(tǒng)，替換掉編碼器所測(cè)量數(shù)值，以固定坐標(biāo)來校準(zhǔn)大車位置，這樣每經(jīng)過一個(gè)定位裝置，系統(tǒng)就會(huì)校準(zhǔn)一次大車位置，確保了編碼器誤差不會(huì)累積，最大程度上確保了大車位置的準(zhǔn)確性，消除了編碼器偏差影響。

當(dāng)大車到達(dá)目標(biāo)軌道設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)改為低速運(yùn)行，停車不再單純依靠編碼器數(shù)值，同時(shí)檢測(cè)感應(yīng)開關(guān)與定位裝置對(duì)應(yīng)位置，只有當(dāng)感應(yīng)開關(guān)與定位裝置持續(xù)對(duì)應(yīng)達(dá)到3s時(shí)，大車才算完成對(duì)道，否則大車會(huì)繼續(xù)執(zhí)行對(duì)道程序，直至對(duì)道完成。大車自動(dòng)對(duì)道流程如圖1所示。用坐標(biāo)數(shù)值加感應(yīng)開關(guān)兩種方式相結(jié)合來完成自動(dòng)對(duì)道，保證了精準(zhǔn)對(duì)道的可靠性。

圖1 大車自動(dòng)對(duì)道流程

（2）手動(dòng)控制保護(hù) 大車手動(dòng)控制時(shí)，遷車臺(tái)起動(dòng)頻率過高、加減速時(shí)間較短會(huì)造成遷車臺(tái)晃動(dòng)，影響行車安全性。為了使遷車臺(tái)平穩(wěn)運(yùn)行，除了調(diào)整變頻器加減速時(shí)間外，還在程序中限制了大車起動(dòng)時(shí)間與起動(dòng)頻率。

在大車起動(dòng)時(shí)，先以較低頻率運(yùn)行5s，5s后方可切換頻率改變速度；為防止大車高速運(yùn)行時(shí)點(diǎn)動(dòng)操作，大車突然降低運(yùn)行頻率造成遷車臺(tái)晃動(dòng)，設(shè)置大車高速運(yùn)行保護(hù)：每隔0.5s采集一次編碼器定位數(shù)據(jù)，根據(jù)兩次所采集數(shù)據(jù)差值計(jì)算運(yùn)行速度，當(dāng)速度達(dá)到0.5m/s時(shí)，判定大車高速運(yùn)行，此時(shí)點(diǎn)動(dòng)大車，大車以選定頻率運(yùn)行；當(dāng)速度低于0.5m/s時(shí)，判定大車低速運(yùn)行，此時(shí)再點(diǎn)動(dòng)大車，大車按起動(dòng)程序低速運(yùn)行。

（3）抗干擾措施 較大功率變頻器所產(chǎn)生的干擾，會(huì)造成控制回路電源不穩(wěn)、諧波大及DC24V開關(guān)型信號(hào)混亂不受控，抗干擾能力強(qiáng)的串口通信都會(huì)無法正常工作。

抗干擾措施包括：變頻器兩個(gè)接地點(diǎn)可靠接地（接地點(diǎn)遠(yuǎn)離控制系統(tǒng)接地點(diǎn)）；在控制電源側(cè)加裝電源濾波器，有效消除諧波；所有通信線采用屏蔽線，屏蔽層可靠接地等。

5 結(jié)束語

遷車臺(tái)作為我公司貨車生產(chǎn)環(huán)節(jié)必不可少的裝備，其應(yīng)用范圍廣、使用頻率高，遷車臺(tái)工作效率直接影響了貨車生產(chǎn)節(jié)拍。此次系統(tǒng)化升級(jí)改造提升了遷車臺(tái)自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)了多地控制、大車自動(dòng)對(duì)道等功能的實(shí)際應(yīng)用，完成了遷車臺(tái)單人操作功能試驗(yàn)，同時(shí)降低了設(shè)備的故障率，保障了公司貨車生產(chǎn)進(jìn)度，也為相關(guān)裝備的升級(jí)改造提供了思路。