專利名稱：集散控制自行小車系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)物流輸送領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自行小車是在物流輸送系統(tǒng)上比較常見的一種設(shè)備。它是通過車體上安裝的集電器和裝在軌道內(nèi)的滑觸線在移動接觸中進(jìn)行取電，提供給移動的小車，這種取電方式已經(jīng)是很成熟的技術(shù)。但通過滑觸線和集電器在滑動接觸過程中進(jìn)行通訊的方式卻是一個比較特殊和困難的課題，因為通訊線路的滑觸線和供電線路的滑觸線都在同一根軌道內(nèi)平行敷設(shè)，并且距離很近，之間僅有絕緣，線體裸露且沒有屏蔽防護(hù)，而且滑觸線和集電器滑動接觸時存在很大阻抗(相對常規(guī)通訊方式)，滑動過程中接觸效果不穩(wěn)定等因素，使得其通訊的成功率和可靠性很難保證。
傳統(tǒng)自行小車產(chǎn)品是通過車體上安裝的集電器(又稱電刷)和裝在軌道上的滑觸線滑動接觸進(jìn)行取電。地面控制柜內(nèi)設(shè)有主控PLC，小車上一般也裝有PLC和變頻器，主控PLC通過滑觸線傳送的是繼電控制信號，來控制小車執(zhí)行相應(yīng)的工藝動作。但是由于軌道和滑觸線的尺寸、安裝的要求及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等各方面因素的局限性，使得軌道上的滑觸線在數(shù)量上有限，通常裝有八根滑觸線，三根工業(yè)電源線、一根地線、三根控制信號線和一根占位信號線。其中三根控制信號線傳輸?shù)氖且环N繼電器式的控制信號，采集其有電和沒電的狀態(tài)，即“0”(沒電)和“1”(有電)兩種信號，然后通過這三根控制信號線進(jìn)行排列組合，形成編碼信號用來執(zhí)行簡單的“前進(jìn)”、“后退”、“上升”、“下降”、“打開”和“關(guān)閉”六個動作指令，來控制小車的工作，占位信號線用以向地面控制中心提供工位有車的信息。但是由于信號采集不穩(wěn)定，而且出錯率高，不能法把小車是否完成工作的信息反饋到中央控制器中，只是簡單的開環(huán)控制，無法執(zhí)行復(fù)雜的帶有通訊協(xié)議的控制，這樣小車響應(yīng)主控PLC的指令就無法進(jìn)行全程反饋和監(jiān)控，更不能傳遞模擬量的參數(shù)，使系統(tǒng)很難形成閉環(huán)控制，控制的穩(wěn)定性和可靠性較差，故障率也比較高。特別是在解決某些生產(chǎn)線上的特殊問題時，有時就束手無策。隨著我國各行業(yè)現(xiàn)代化步伐的加快，物流輸送線自動化程度的不斷提高，對產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝過程的自動化控制要求也越來越高，傳統(tǒng)的PLC繼電控制已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決對技術(shù)問題是提高行走小車與這個車間中央控制系統(tǒng)通訊能力以實現(xiàn)小車在流水線上全程反饋和監(jiān)控。為此，本發(fā)明提出一種集散控制自行小車系統(tǒng)，包括小車模塊、軌道及裝在軌道內(nèi)的滑觸線和中央控制模塊，其中，中央控制模塊包括中央控制器，小車模塊包括小車機(jī)械動力機(jī)構(gòu)和控制電路，所述小車的控制電路包括小車控制器，小車模塊通過集電器和滑觸線接觸，其特征在于所述中央控制器與滑觸線之間還連接有中央控制器信號放大裝置，在所述小車控制器與集電器之間也連接有小車信號放大裝置。所述與中央控制器和小車連接的信號放大裝置的作用是將輸入的信號放大后再輸出以完成其輸入設(shè)備和輸出設(shè)備之間的信號對接問題。
由于本發(fā)明中增加了信號放大裝置，使系統(tǒng)的信號采集、識別和處理等通訊能力大大提高，為此本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)是在所述小車和導(dǎo)軌上裝有編碼定位裝置。對于較強(qiáng)通訊能力的本發(fā)明系統(tǒng)有必要增加通訊內(nèi)容以使整個流水線更精確、更富有效率，這種改進(jìn)能夠精確定位小車位置，這樣很方便控制整個流程的進(jìn)度。
本發(fā)明系統(tǒng)最少需在導(dǎo)軌上設(shè)置六根滑觸線，其中三根工業(yè)電源線、一根接地線和兩根通訊線。為了提高系統(tǒng)的安全性，還可以在導(dǎo)軌上再增加兩根滑觸線作為硬件保護(hù)信號線，這樣使得整個導(dǎo)軌上有八根滑觸線。這增加的兩根滑觸線可以用來傳輸校正確認(rèn)信號、在上述信號中斷后發(fā)出流水線中斷信號(以防止小車碰撞事故)等增加系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全性的信號。
本發(fā)明集散控制自行小車系統(tǒng)相比傳統(tǒng)自行小車物流傳輸系統(tǒng)由于增加了信號放大裝置使得信號采集處理能力得到大幅提高，解決了原有系統(tǒng)的控制器因信號采集單元的粗放而處理功能簡單的問題。本系統(tǒng)通訊穩(wěn)定，沒有受到干擾的影響，通訊不會出現(xiàn)中斷的現(xiàn)象，小車本體控制完善，自主性強(qiáng)，對信號采集、參數(shù)的監(jiān)控和設(shè)置也十分簡單方便。伴隨著信號的豐富和通訊穩(wěn)定，本發(fā)明采用較為先進(jìn)和更為復(fù)雜的工業(yè)總線標(biāo)準(zhǔn)ProfiBus—DP通訊標(biāo)準(zhǔn)總線結(jié)構(gòu)，通過程序設(shè)計更有效的利用硬件資源提高生產(chǎn)線的整體性能和效率?？偨Y(jié)起來本發(fā)明的有益效果如下1.整個系統(tǒng)由總線組成，通過主站PLC與小車上的從站PLC通訊，可以遠(yuǎn)程編程和操作，通訊的信息量大，可以使系統(tǒng)達(dá)到反饋閉環(huán)控制的效果，并且可以實現(xiàn)診斷功能。主站的PLC又可把信息與整個車間的控制層進(jìn)行通訊，這樣達(dá)到車間甚至是全公司的信息化控制管理。
2.采用編碼定位技術(shù)，小車在有編碼的工作位置，會按照指定的程序工作，并可以反饋小車的狀態(tài)信息等，而且小車行走也通過現(xiàn)場總線控制變頻器，這樣調(diào)速方便，反饋信息及時方便，行走電機(jī)帶有制動裝置，使得行走的啟停及運行速度平滑且定位精度高。
3.控制系統(tǒng)簡單，操作和維護(hù)都很方便，可遠(yuǎn)程維護(hù)，還可以通過人機(jī)界面完成部分參數(shù)的設(shè)定，停機(jī)故障也可由人機(jī)界面來查找，畫面設(shè)計友好，方便準(zhǔn)確，使得處理故障時間短，提高工作效率。
4.整個系統(tǒng)設(shè)計配置和控制等與自動控制領(lǐng)域的先進(jìn)控制理念同步，可以在以后的設(shè)備改造中只需更換或增加少量部件即可完成設(shè)備更新，降低設(shè)備總體成本。


圖為本發(fā)明的電氣方框示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明集散控制自行小車系統(tǒng)，小車置于軌道上行走，小車上裝有小車控制系統(tǒng)，小車和小車控制系統(tǒng)組成小車模塊。小車控制系統(tǒng)主要由PLC(可編程邏輯控制器)控制器構(gòu)成，也可采用其它諸如單板機(jī)、DSP等可以同等取代的智能設(shè)備。小車PLC控制器與集電器之間連接有小車信號放大裝置，如圖所示。小車信號放大裝置可以由信號放大器、調(diào)制解調(diào)器構(gòu)成，它可以集成在小車控制器內(nèi)，也可獨立設(shè)置。在小車的集電器從滑觸線接收到來自中央主站的信號后，通過放大解調(diào)工作，把信號恢復(fù)成小車PLC可以接收的通訊信號，這樣就完成了主站和從站的通訊工作。小車控制器通過與變頻調(diào)速裝置連接來控制小車運行機(jī)構(gòu)。由于小車的PLC可以執(zhí)行很多的命令，具有很強(qiáng)的執(zhí)行力，因此可以通過編程程序很容易實現(xiàn)小車工位定位、電動葫蘆升降、電動葫蘆限位、故障判斷等功能。為了實現(xiàn)更多的功能，與小車控制器連接的還有根據(jù)具體情況而變化的小車采集信號單元。小車采集信號單元包含很多豐富功能模塊，它們向小車控制器提供能夠產(chǎn)生不同作用的信號。例如安裝小車上的接近開關(guān)可以向小車控制器提供位置信號；安裝在升降裝置上的光電編碼器可以檢測升降行程；裝在小車車頭的光電開關(guān)可以防止與前面小車發(fā)生碰撞；安裝在小車夾具上的行程開關(guān)可以檢測小車上夾具的開合狀況等等。
在整個集散控制自行小車系統(tǒng)中，根據(jù)物流系統(tǒng)的需要，必須有小車的升降裝置。這種升降裝置通常采用電動葫蘆，也可以采用較為簡單的異步電機(jī)作為升降的動力裝置。
本發(fā)明裝在軌道內(nèi)的滑觸線為8條，其中三根工業(yè)電源線、一根接地線、兩根通訊線和兩根校對信號線。小車上面的控制器控制小車進(jìn)行前進(jìn)、后退、上升、下降、打開、關(guān)閉甚至更多的動作，還可以實現(xiàn)物料識別、小車位置識別和執(zhí)行中央控制器更多其它指令，并且把所有的信息通過這兩根通訊控制線反饋到中央控制器中，使得中央控制器知道每臺小車上所有的信息狀態(tài)，達(dá)到閉環(huán)控制的目的，這兩根通訊線作為傳輸中介，遵照ProfiBus-DP協(xié)議完成了控制器之間的通訊。
需要說明的是如果要實現(xiàn)小車物料識別功能通常需要在小車上安裝探頭，探頭將探測到的物料信息傳遞給小車控制器，經(jīng)小車控制器處理后的信息發(fā)給中央控制器。為了更為精確的顯示小車的位置，一般都采用了編碼裝置，進(jìn)行確認(rèn)小車所在路線的位置，也可以采用諸如紅外線掃描跟蹤技術(shù)來收集小車實際位置數(shù)據(jù)進(jìn)行定位。
軌道上的另兩根滑觸線可以作為硬件保護(hù)信號線，這兩根是分段的滑觸線，是為了提高系統(tǒng)的安全性。這兩根滑觸線可以用來傳輸校正確認(rèn)信號、在上述信號中斷后發(fā)出流水線中斷信號(以防止小車碰撞事故)等增加系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全性的信號。
本發(fā)明的中央控制模塊主要為中央控制器、鍵盤等輸入設(shè)備和顯示屏輸出顯示設(shè)備等計算機(jī)智能裝備。中央控制器采用PLC，也可采用其它諸如單板機(jī)、DSP等可以同等取代的智能設(shè)備。中央控制器與滑觸線之間連接有中央控制器信號放大裝置。這個信號放大裝置同小車信號放大裝置一樣起到采集放大通訊信號的作用。如圖所示，滑觸線一方面承載起控制作用的弱電通訊信號，一方面承載三相交流電源。中央控制器通過中央信號放大裝置將收集到的信號根據(jù)程序處理后自行發(fā)出對小車的控制指令，也可接收諸如觸摸屏等顯示控制操作臺的人工操作后再對小車發(fā)出相應(yīng)的執(zhí)行指令，這些指令都屬于一種通訊信息。本發(fā)明采用觸摸屏可以配合軟件監(jiān)控員可以很好實時監(jiān)控系統(tǒng)工作狀況和檢測分析系統(tǒng)故障。與中央控制器連接的除了觸摸屏還連接有手工操作控制面板。手工操作控制面板安置在現(xiàn)場工作環(huán)境，在人工操作方式工作時，通過操作人員將面板上按鍵等信號輸入中央控制器，起到對整個系統(tǒng)進(jìn)行人工操作、干涉和調(diào)整的作用。
權(quán)利要求
1.集散控制自行小車系統(tǒng)，包括小車模塊、軌道及裝在軌道內(nèi)的滑觸線和中央控制模塊，其中，中央控制模塊包括中央控制器，小車模塊包括小車機(jī)械動力機(jī)構(gòu)和控制電路，所述小車的控制電路包括小車控制器，小車模塊通過集電器和滑觸線接觸，其特征在于所述中央控制器與滑觸線之間還連接有中央控制器信號放大裝置，在所述小車控制器與集電器之間也連接有小車信號放大裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集散控制自行小車系統(tǒng)，其特征在于在所述小車和導(dǎo)軌上裝有編碼定位裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集散控制自行小車系統(tǒng)，其特征在于所述導(dǎo)軌內(nèi)有6或8條滑觸線。
4.根據(jù)權(quán)力要求1或2所述的集散控制自行小車系統(tǒng)，其特征在于所述中央控制模塊與小車控制器之間的通訊總線結(jié)構(gòu)為ProfiBus-DP通訊標(biāo)準(zhǔn)總線。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的集散控制自行小車系統(tǒng)，其特征在于所述中央控制模塊與小車控制器之間的通訊總線結(jié)構(gòu)為ProfiBus-DP通訊標(biāo)準(zhǔn)總線。
全文摘要
本發(fā)明所要解決對技術(shù)問題是提高行走小車與這個車間中央控制系統(tǒng)通訊能力以實現(xiàn)小車在流水線上全程反饋和監(jiān)控。為此，本發(fā)明提出一種集散控制自行小車系統(tǒng)，包括小車模塊、軌道及裝在軌道內(nèi)的滑觸線和中央控制模塊，小車模塊通過集電器和滑觸線接觸，技術(shù)方案為，在中央控制器與滑觸線之間和在小車控制器與集電器之間均連接有信號放大裝置。本發(fā)明相比傳統(tǒng)自行小車物流傳輸系統(tǒng)由于增加了信號放大裝置使得信號采集處理能力得到大幅提高，解決了原有系統(tǒng)的控制器因信號采集單元的粗放而處理功能簡單的問題。本系統(tǒng)通訊穩(wěn)定，通訊不會出現(xiàn)中斷的現(xiàn)象，小車本體控制完善，自主性強(qiáng)，對信號采集、參數(shù)的監(jiān)控和設(shè)置也十分簡單方便。
文檔編號G05B19/418GK1884017SQ20061001950
公開日2006年12月27日 申請日期2006年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月26日
發(fā)明者劉揚(yáng) 申請人:十堰華昌達(dá)機(jī)電有限公司