隨著大規(guī)模集約化生產(chǎn)在國內(nèi)的廣泛采用，各類先進(jìn)的自動控制輸送系統(tǒng)不斷出現(xiàn)，自動軌道運行小車輸送系統(tǒng)（EMS）就是其中一種先進(jìn)實用的系統(tǒng)并已在實際使用過程中體現(xiàn)出了非常明顯的優(yōu)點——故障率低，現(xiàn)場維護(hù)簡單易行，能根據(jù)不同的需要實現(xiàn)不同的運行速度和動作，可以大大提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)柔性化生產(chǎn)的擴展。 　　運行小車的組成及功能 　　與其他輸送系統(tǒng)相比較，自動軌道運行小車輸送系統(tǒng)中的每臺小車能根據(jù)要求在不同的位置實現(xiàn)以不同的輸送速度運行、在不同的工作位置實現(xiàn)對所輸送的物件安裝高度和角度的調(diào)節(jié)，以滿足生產(chǎn)對輸送工件的節(jié)拍和位置要求。 　　在輸送系統(tǒng)上的運行小車由傳送電源和信號源的組件、控制器和電氣元件以及驅(qū)動系統(tǒng)、載物輸送架組成。 　　自動運行小車傳送電源和信號源組件主要是由電刷及其支架組成，通過電刷和安裝在導(dǎo)軌上的電排接觸，使每臺小車的控制器獲得電源和速度信號以及實現(xiàn)小車控制器與中央控制柜的通信。小車的控制器是小車運行的大腦，用來向小車的驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)送信號和實現(xiàn)每臺小車和整個自動導(dǎo)軌系統(tǒng)中央控制柜的通信，同樣在小車上的電器元件用來監(jiān)控每臺小車的運行狀態(tài)，并傳送回小車的控制器，然后由小車控制器反饋給中央控制柜。小車的驅(qū)動系統(tǒng)由馬達(dá)、變速箱和驅(qū)動輪組成。小車上的載物輸送架用于放置被輸送的物件。 　　從組件來說，輸送線由軌道、安裝在軌道上的電排和沿線的感應(yīng)開關(guān)或感應(yīng)片組成。從功能來說，由輸送段、工位段和診斷+維修段組成。 　　電排安裝在小車運行的軌道上。電排一般有6根，其中三根為電源排L1、L2和L3，一根為接地排PE，一根用于中央控制柜向小車控制器傳送信號的S1排，一根用于小車向中央控制柜反饋信號的S2排，小車通過安裝在小車上的電刷和電排接觸來獲得電源和信號。 　　輸送線的輸送段純粹用于物件搬運，輸送速度較快，一般可達(dá)每分鐘幾十米甚至上百米。工位段的速度為慢速，一般最快為每分鐘幾米，并且是無級可調(diào)的。診斷+維修段是為了保證在輸送系統(tǒng)中運行的小車能無故障運行，每當(dāng)小車在系統(tǒng)中完成一個回路的運行后，對小車各個主要性能進(jìn)行監(jiān)控，如發(fā)現(xiàn)不正常狀態(tài)可及時送入維修段進(jìn)行維修后再投入系統(tǒng)運行。 運動控制 　　從圖1中我們可以初步了解小車控制器與中央控制柜之間的關(guān)系。 圖1小車控制器與中央控制柜之間的關(guān)系 根據(jù)自行小車輸送系統(tǒng)的特點，電排是沿著小車的運行導(dǎo)軌而布置的，系統(tǒng)的信號排S1用來加載不同的脈沖波，使小車控制器接收到脈沖信號后，能控制自行小車運行馬達(dá)以不同的速度運行，而沿著小車的運行路線根據(jù)要求也布置一些感應(yīng)開關(guān)，這是用來確定小車的位置，感應(yīng)片用來感應(yīng)安裝在小車上的感應(yīng)開關(guān)，使小車能進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。圖1中的開關(guān)1和開關(guān)2是安裝在自行小車上的，當(dāng)小車運行到一定的位置接觸到感應(yīng)片后將控制信號送到中央控制柜或小車控制器，以實現(xiàn)小車的其余功能。在圖1中可以看到，在中央控制柜中有一臺脈沖發(fā)生器產(chǎn)生不同的脈沖信號，假設(shè)脈沖波1與速度V1、脈沖波2與V2以及脈沖波3與V3分別對應(yīng)，根據(jù)設(shè)計要求，小車需要在AB、BC和CD段分別以V1、V2和V3的運行速度運行，所以將信號排S1分割成AB、BC和CD段，通過電纜將脈沖發(fā)生器中的不同脈沖波分別通過電纜傳送到電排S1上，根據(jù)預(yù)先確定的通信協(xié)議，當(dāng)小車上的控制器根據(jù)所接受的脈沖信號來控制運行馬達(dá)以相應(yīng)的速度運行。如果假設(shè)小車是從A運行到B，中間以兩種速度V1和V2運行，但是當(dāng)小車從一種速度段運行到另一種速度段時是怎樣實現(xiàn)平穩(wěn)過渡的呢？ 中我們可以看出，其實將AB、BC分割成AB1、B1B2和B2C段，在AB1段一直加載V1速度的脈沖波1，在B2C段一直加載V2速度的脈沖波2，而B1B2段被稱為“速度交換段”，在該交換段加載的脈沖波信號隨著小車在不同的位置而不同，那么怎樣確定小車的位置呢？在小車的運行路線上安裝有感應(yīng)開關(guān)3、開關(guān)4和開關(guān)5，他們的位置關(guān)系將根據(jù)小車的長度來確定。如果后面的小車已在AB段開關(guān)3的位置，此時需要等待開關(guān)5檢測前面的小車是否已離開速度交換段，如果檢測到開關(guān)5為空，那么后面的小車將可以進(jìn)入該交換段，如果位滿，那么后面的小車需要在感應(yīng)開關(guān)3的位置等待，直到開關(guān)5為空。而在B1B2段上的脈沖信號在小車進(jìn)入感應(yīng)開關(guān)4以前一直保持和AB1段的相同，即V1的脈沖信號，而當(dāng)小車感應(yīng)開關(guān)4檢測到小車的時候，說明小車已完全進(jìn)入速度交換段B1B2，并且感應(yīng)開關(guān)4將信號傳送到中央控制柜中的脈沖信號發(fā)生器上，脈沖信號器將V1速度的脈沖信號切換成V2速度的脈沖信號并加載到B1B2段上，這樣當(dāng)小車上的控制器接收到該脈沖信號后，小車的運行速度就從V1切換到了V2，V2的脈沖信號一直保持到小車被開關(guān)5檢測到，說明小車已完全離開B1B2段，進(jìn)入B2C段，這時開關(guān)5再向中央控制柜中的脈沖發(fā)生器反饋一個信號，將加載在B1B2段的脈沖恢復(fù)到V1的脈沖信號。 　　小車除了在系統(tǒng)中以不同的速度運行外，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，小車上的載物架有升降或翻轉(zhuǎn)功能。現(xiàn)以小車的載物架在EF間翻轉(zhuǎn)為例介紹其控制的實現(xiàn)（見圖2）。在小車上安裝有感應(yīng)開關(guān)1和2，并且與小車上的控制器相連接，而在小車的運行線路EF上的E和F的位置分別安裝有感應(yīng)片，當(dāng)小車運行到E時，觸發(fā)感應(yīng)開關(guān)1，并通過小車控制器啟動翻轉(zhuǎn)馬達(dá)使載物架開始翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)的角度由安裝在馬達(dá)輸出軸上的角度編碼器監(jiān)控，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)的角度時，角度編碼器同樣將信號傳送到小車控制器，使翻轉(zhuǎn)馬達(dá)停止運行，這時小車上的載物架將以一定的翻轉(zhuǎn)角度輸送物件到位置F。在位置F處的感應(yīng)片將觸發(fā)感應(yīng)開關(guān)2，并將信號傳送給小車控制器，并控制翻轉(zhuǎn)馬達(dá)將載物架向相反方向運轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)的角度同樣由角度編碼器監(jiān)控，直到載物架回到原點，并將信號反饋給控制器，使翻轉(zhuǎn)馬達(dá)停止運行。其中監(jiān)控載物架的編碼器可以由兩個限位開關(guān)代替，以達(dá)到監(jiān)控載物架翻轉(zhuǎn)角度的目的。 對于小車上載物架的升降功能，其電氣控制原理與翻轉(zhuǎn)運動同理。 運行狀態(tài)監(jiān)控 　　由于輸送系統(tǒng)中同時有多臺或幾十臺小車同時運行，為了維修方便和及時，我們需要知道小車在輸送線中的運行狀態(tài)。 　　有時一條輸送線長達(dá)幾百米，小車在任何一個地方發(fā)生故障就會引起整個輸送線不能正常運行，所以為了能及時發(fā)現(xiàn)小車發(fā)生故障的區(qū)域和具體故障原因，需要對小車在輸送線的區(qū)域和故障原因進(jìn)行定義。 　　從圖1和圖2中可知，每臺小車上的控制器對小車的運行狀態(tài)始終進(jìn)行著監(jiān)控，一旦小車在輸送線中發(fā)生故障，將由小車上的控制器發(fā)出一個故障脈沖，并通過電刷傳送到電排S2（通常該排上是沒有信號的），而根據(jù)輸送線的功能和長短，對S2排進(jìn)行必要的分割，以定義不同的區(qū)域，并通過電纜再傳送到中央控制柜的PLC中，這樣就能在中央控制柜上顯示出小車在哪個區(qū)域發(fā)生了故障，并停止向該區(qū)域的輸送線提供動力電源。這樣，維修人員就能很快確定故障區(qū)域，同時，小車上的控制器依靠內(nèi)置的電源和預(yù)先設(shè)定在控制器上顯示故障代碼，以便維修人員方便地知道具體的故障原因，快速排除故障。 　　為了能有效降低信息傳送量和PLC的信息處理量，由小車控制器檢測到的各種故障被歸納到一個故障脈沖信號后被加載到信號排S2上，所以在中央控制室只能顯示在某區(qū)域段有小車發(fā)生故障，而不能顯示具體的故障原因，具體的故障原因需要到現(xiàn)場后，通過小車控制器才能知道。 　　為了最大限度地保證生產(chǎn)線的正常運行，當(dāng)自行小車在輸送線中每完成一個周期運行，空載的小車將進(jìn)入自動診斷站對小車的剎車距離、啟動速度時間是否正常，電刷是否過度磨損以及小車的接地等功能檢測，如果檢測結(jié)果為正常，則進(jìn)入下一周期的運行，如果不正常，則自動進(jìn)入維修段并顯示不正常的功能。檢修后的小車再次通過自動檢測后才能進(jìn)入輸送線運行。診斷站實現(xiàn)了對小車的自動監(jiān)測，大大降低了故障隱患，保證了輸送線的正常運行。 　　自動軌道運行小車輸送系統(tǒng)是國際上普遍采用的一種介體承載輸送形式，在國內(nèi)汽車行業(yè)的裝配車間也已經(jīng)被普遍采用，并且已經(jīng)在實踐中證明了其實際的使用價值。相信在整個制造行業(yè)，該輸送系統(tǒng)都會找到自己的“用武之地”。