目前，輸送機(jī)技術(shù)已成為當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的前沿技術(shù)之一。當(dāng)今世界需要設(shè)計(jì)和生產(chǎn)“環(huán)保”型輸送機(jī)，要求輸送量超過10 000t/h，并且要節(jié)約能量。以汽車制造的總裝工藝為例，輸送機(jī)設(shè)備主要用于將生產(chǎn)的車身有序的在各生產(chǎn)工位上運(yùn)送，以完成車身的裝配工作。
在過去20年里，輸送機(jī)研究在世界范圍內(nèi)有了重大發(fā)展。伴隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，許多工程技術(shù)人員已經(jīng)研制出了新的產(chǎn)品，同時(shí)理解了有關(guān)運(yùn)輸?shù)奈锢磉^程。隨著全球經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，輸送機(jī)技術(shù)已成為當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的前沿技術(shù)之一。當(dāng)今世界需要設(shè)計(jì)和生產(chǎn)“環(huán)?！毙洼斔蜋C(jī)，要求輸送量超過10 000t/h，并且要節(jié)約能量。輸送機(jī)技術(shù)進(jìn)步的一個(gè)重要特點(diǎn)是基礎(chǔ)研究發(fā)展為應(yīng)用技術(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。下面就我們所使用的輸送設(shè)備的控制和驅(qū)動(dòng)部分進(jìn)行簡(jiǎn)要敘述。
以汽車制造的總裝工藝為例，輸送機(jī)設(shè)備主要用于將生產(chǎn)的車身有序的在各生產(chǎn)工位上運(yùn)送，以完成車身的裝配工作。其主要分為：儲(chǔ)存、快速運(yùn)送、生產(chǎn)運(yùn)送、舉升及卸載5大部分。
圖1 車身儲(chǔ)存區(qū)
1. 儲(chǔ)存部分
該部分是用來存儲(chǔ)車身和載（吊）具的。主要作用是在順序控制中當(dāng)某一條輸送線出現(xiàn)問題時(shí)，其他生產(chǎn)輸送線因?yàn)橛写鎯?chǔ)的車身和載（吊）具，不會(huì)受到問題輸送線的影響，避免了在順序控制系統(tǒng)中一點(diǎn)出現(xiàn)問題導(dǎo)致全線癱瘓的局面。
2. 快速運(yùn)送部分
主要作用是將車身和載（吊）具快速的在各生產(chǎn)工序間運(yùn)送，減少各生產(chǎn)工序間的等待，使整個(gè)順序控制系統(tǒng)能流暢地運(yùn)行。
3. 生產(chǎn)運(yùn)送部分
主要是將待裝配的車身運(yùn)送到各生產(chǎn)工序，實(shí)行裝配生產(chǎn)。
4. 舉升部分
主要是將待裝配的車身從載具上運(yùn)送到吊具上，是車身從載具到吊具上的位置轉(zhuǎn)換，以便于其他生產(chǎn)工位的裝配工作。
5. 卸載部分
主要是將待裝配的車身從吊具上運(yùn)送到載具上，是車身從吊具到載具上的位置轉(zhuǎn)換。
針對(duì)這些部分協(xié)調(diào)工作的問題，下面我們對(duì)輸送機(jī)系統(tǒng)的兩大重要部分——控制和驅(qū)動(dòng)做簡(jiǎn)要探討。
圖2 生產(chǎn)線地線部分
輸送設(shè)備的控制
輸送機(jī)系統(tǒng)的控制部分也是輸送機(jī)系統(tǒng)的大腦和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它指揮著這個(gè)龐大系統(tǒng)，按照要求工作?？刂撇糠钟址譃?/SPAN>4個(gè)部分：控制主體可編程控制器、數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)通信、執(zhí)行部分。
1. 可編程控制器（PLC）
近年來，可編程控制器在工業(yè)過程自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用日益廣泛?？删幊炭刂破髯詥柺榔鹁鸵缘谝痪€的工業(yè)自動(dòng)化環(huán)境及任務(wù)為前提，具有硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝維修方便、抗強(qiáng)電磁干擾、梯形圖編程、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，工程技術(shù)人員能很快熟悉并使用?？删幊炭刂破魇且环N數(shù)字運(yùn)算操作系統(tǒng)，是專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用設(shè)計(jì)的，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。20多年來，隨著大規(guī)模集成電路和微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，可編程控制器引入了計(jì)算機(jī)微處理器，具有更多的計(jì)算機(jī)功能。它不僅用軟件編程取代了原來的繼電接觸控制系統(tǒng)的硬件邏輯，使其內(nèi)部執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)及算術(shù)等操作，而且做成小型化、模塊化結(jié)構(gòu)，對(duì)不同的控制對(duì)象、規(guī)模和功能可組成特定的系統(tǒng)，滿足不同控制的需要。PLC控制系統(tǒng)平均無故障工作可達(dá)2萬h以上。PLC在編程方面采用了面向生產(chǎn)、用戶的編程語言，用類似于繼電控制系統(tǒng)電器原理的梯形圖，使PLC的編程語言大為簡(jiǎn)化，且具有較強(qiáng)的在線修改能力，功能易于擴(kuò)展，可滿足不同控制目的的要求。我國從20世紀(jì)70年代中期開始引進(jìn)并應(yīng)用PLC，近年來日本、美國、德國、荷蘭等國的PLC也大量進(jìn)入我國，為PLC的廣泛應(yīng)用提供了更好的條件。各類PLC的工作原理、控制方法及語言的差別不太大，因此，PLC在各類工業(yè)控制領(lǐng)域中都得到廣泛應(yīng)用。
（1）可編程控制器（PLC）的結(jié)構(gòu)
與繼電接觸系統(tǒng)相似，PLC控制系統(tǒng)由輸入部分、輸出部分和控制邏輯三部分組成。所不同的是PLC的控制邏輯部分是用微處理器、存儲(chǔ)器等取代有繼電器、接觸器組成的硬件控制線路，其控制作用是通過編寫程序來實(shí)現(xiàn)的。因此，PLC又可細(xì)分為以下5部分：
a. 輸入部分
輸入部分的作用是把從輸入設(shè)備來的輸入信號(hào)送到可編程控制器。
b. 輸出部分
輸出部分的內(nèi)部電路實(shí)質(zhì)上是功率放大電路，它經(jīng)隔離電路與等效輸出繼電器的動(dòng)合觸電連接，動(dòng)合觸電經(jīng)輸出接線端子與外部負(fù)載連接。
c. 微處理器（CPU）
CPU的作用是按照用戶輸入程序規(guī)定的邏輯關(guān)系對(duì)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算、處理，得出相應(yīng)的輸出。
d. 存儲(chǔ)器
存儲(chǔ)器用來存放系統(tǒng)程序、用戶程序、邏輯變量和其他信息。
e. 電源和外圍設(shè)備
PLC的電源是一個(gè)將交流電壓變成CPU、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路等所需電壓的電源部件。該電源部件對(duì)供電電源采用了較多的濾波環(huán)節(jié)，對(duì)電網(wǎng)的電壓波動(dòng)具有過壓和欠壓保護(hù)，并采用屏蔽措施防止和消除工業(yè)環(huán)境中的空間電磁干擾。
PLC的外圍設(shè)備有手持編程器、便攜式圖形編程器及通過專用編程軟件實(shí)現(xiàn)圖形編程的個(gè)人計(jì)算機(jī)。這些外圍設(shè)備都通過專業(yè)的接口與PLC主機(jī)相連。
綜上所述，PLC由以上5部分組成，相當(dāng)于一臺(tái)工業(yè)用微機(jī)。它通過外圍設(shè)備可以進(jìn)行主機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械之間、主機(jī)與人之間的信息交換，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程以及對(duì)某些工藝參數(shù)的自動(dòng)控制。
（2）可編程控制器的工作原理
PLC是依靠執(zhí)行用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制要求的。我們把使PLC進(jìn)行邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、輸入和輸出步驟的助記符稱指令，把實(shí)現(xiàn)某一控制要求的指令的集合稱為程序。PLC在執(zhí)行程序時(shí)，首先逐條執(zhí)行程序命令，把輸入繼電器的狀態(tài)值存放在輸入映象寄存器中，在執(zhí)行過程中把每一次運(yùn)行結(jié)果的狀態(tài)存放于元件映象寄存器中。
PLC執(zhí)行程序是以循環(huán)掃描方式進(jìn)行的。每一掃描過程分為三個(gè)階段：輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。
a. 輸入采樣階段
PLC順序讀取全部輸入端信號(hào)，把輸入繼電器的通斷狀態(tài)存放于輸入映象寄存器中。
b. 程序執(zhí)行階段
PLC按梯形圖從左向右、從上向下逐條對(duì)指令進(jìn)行掃描，并從輸入映象寄存器和內(nèi)部元件讀入其狀態(tài)，進(jìn)行邏輯運(yùn)算，運(yùn)算的結(jié)果送入元件映象寄存器中。每個(gè)元件映象寄存器的內(nèi)容將隨著程序掃描過程而作相應(yīng)變化，但在此階段中，即使輸入端子狀態(tài)發(fā)生改變，輸入映象寄存器的狀態(tài)也不會(huì)改變。
c. 輸出刷新階段
當(dāng)?shù)诙A段完成之后，元件映象寄存器中各輸出繼電器的通斷狀態(tài)將通過輸出部分送到輸出鎖存器，去驅(qū)動(dòng)輸出繼電器線圈，執(zhí)行相應(yīng)的輸出動(dòng)作。
完成上述過程所需的時(shí)間稱為PLC的掃描周期。PLC在完成一個(gè)掃描周期后，又返回去進(jìn)行下一個(gè)掃描，讀入下一周期的輸入繼電器狀態(tài)，再進(jìn)行運(yùn)算、輸出。
d. 應(yīng)用
我部門使用的是美國出產(chǎn)AB公司PLC5/40型可編程控制器，它控制著輸送機(jī)設(shè)備按要求運(yùn)行。在我們的系統(tǒng)里，PLC主要用于執(zhí)行程序和通過程序保護(hù)設(shè)備的安全，并將執(zhí)行程序錯(cuò)誤的地方由顯示系統(tǒng)顯示出來，告知設(shè)備人員進(jìn)行處理。
2. 數(shù)據(jù)采集
PLC需要大量的傳感器采集數(shù)據(jù)來執(zhí)行程序，如同人類的感覺神經(jīng)一樣，將它感知的情況通知給PLC，以便判斷系統(tǒng)執(zhí)行程序的情況。
（1）傳感器定義
傳感器是一種以一定的精確度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的、便于應(yīng)用的另一種量的測(cè)量裝置。這一定義包含以下幾方面的含義：
a. 傳感器是測(cè)量裝置，能完成檢測(cè)任務(wù)。
b. 它的輸入量是某一被測(cè)量，可能是物理量，也可能是化學(xué)量等。
c. 它的輸出量是某種物理量，這種量要便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理顯示等，這種量可以是氣、光、電量，但主要是電量。
d. 輸出輸入有對(duì)應(yīng)關(guān)系，且應(yīng)有一定的精確度。
（2）傳感器的組成
傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路三部分組成。
a. 敏感元件是直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一種量的元件。
b. 轉(zhuǎn)換元件：敏感元件的輸出就是它的輸入，它把輸入轉(zhuǎn)換成電路參量。
c. 轉(zhuǎn)換電路：上述電路參數(shù)接入轉(zhuǎn)換電路便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。
（3）應(yīng)用
在我們的系統(tǒng)里有電容型傳感器、磁感式傳感器及壓力傳感器。
a. 電容型傳感器
我們主要將其用于對(duì)載具（吊具）位置進(jìn)行識(shí)別。當(dāng)載具（吊具）通過時(shí)，載具（吊具）會(huì)觸動(dòng)電容型傳感器使其發(fā)出信號(hào)，通知PLC此載具（吊具）的位置。
b. 磁感式傳感器
該傳感器主要用于控制載具（吊具）停止器的氣缸。氣缸的活塞上有一磁環(huán)，當(dāng)氣缸動(dòng)作時(shí)，磁環(huán)會(huì)觸動(dòng)磁感式傳感器，使其發(fā)出信號(hào)通知PLC此載具（吊具）的位置和停止器的狀態(tài)。
c. 壓力傳感器
壓力傳感器主要用于檢測(cè)系統(tǒng)氣壓是否穩(wěn)定及是否在規(guī)定的數(shù)值范圍內(nèi)。當(dāng)系統(tǒng)氣壓出現(xiàn)異常時(shí)，壓力傳感器將發(fā)出信號(hào)通知PLC此區(qū)域氣壓不正常。
3. 網(wǎng)絡(luò)通信
網(wǎng)絡(luò)是將地理位置不同并具有獨(dú)立功能的多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過通信設(shè)備和線路連接起來、以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件（網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、信息交流方式及網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等）實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享的系統(tǒng)。我們系統(tǒng)所使用的通信方式為DH+通信方式，它是將PLC由DH+通信線連接到通信適配器上來實(shí)現(xiàn)異地通信的。由于PLC控制的范圍很大，往往所控的設(shè)備不在PLC的主控制器上，所以需要網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制（DH+通信方式一般在5km范圍內(nèi)）。
4. 執(zhí)行部件
該部件是通過PLC輸出用以控制的部件，如繼電器、接觸器、電磁閥等。PLC通過它們實(shí)現(xiàn)控制輸送電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)（或停止），并完成對(duì)載吊具的順序控制。
輸送設(shè)備的驅(qū)動(dòng)
我們部門輸送設(shè)備的驅(qū)動(dòng)由5大部分組成：
1. 電動(dòng)機(jī)
現(xiàn)用設(shè)備的電機(jī)有兩種：一種是可以調(diào)速的，另一種是不可以調(diào)速的。他們分別用于生產(chǎn)和運(yùn)輸兩種輸送線。
（1）可調(diào)速電機(jī)通過變頻器控制，隨生產(chǎn)線需要在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率以達(dá)到調(diào)整輸送線速度的目的，主要用于生產(chǎn)裝配線，是輸送線的發(fā)展方向。
（2）不可調(diào)速電機(jī)的速度值保持不變，主要用于輸送線。其速度值一般高于可調(diào)速電機(jī)的速度值。
2. 減速機(jī)及皮帶
我們現(xiàn)在使用的是齒輪減速機(jī)，它通過多級(jí)齒輪組的功率傳輸，將電動(dòng)機(jī)輸出的功率傳輸給輸送鏈條，從而完成功率的傳輸。
皮帶的主要作用是與電機(jī)相連接，這樣可以大大減少減速機(jī)將震動(dòng)、過載力和溫度傳給電機(jī)，以避免對(duì)電機(jī)的傷害。
圖3 a. 驅(qū)動(dòng)站電機(jī)
圖3 b. 驅(qū)動(dòng)站構(gòu)架
3. 驅(qū)動(dòng)鏈部
驅(qū)動(dòng)鏈部是將減速機(jī)輸出的功率通過驅(qū)動(dòng)鏈傳遞給輸送鏈，使其運(yùn)行。在此部位有調(diào)整螺栓，可以通過調(diào)整螺栓來調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)鏈的松緊，從而使輸送鏈運(yùn)行得更平穩(wěn)。它是驅(qū)動(dòng)和輸送的連接部件。
圖4 a 驅(qū)動(dòng)鏈聯(lián)接部分
圖4 b 驅(qū)動(dòng)鏈聯(lián)接部分
4. 浮動(dòng)保護(hù)部
它的作用是保護(hù)減速機(jī)和電機(jī)不受輸送鏈在過載時(shí)產(chǎn)生的過載力的沖擊。浮動(dòng)保護(hù)部原理：當(dāng)減速機(jī)過載時(shí)，由于過載力的作用，電機(jī)和減速機(jī)會(huì)偏轉(zhuǎn)一定的角度，使浮動(dòng)開關(guān)動(dòng)作，以告知PLC輸送鏈過載，從而停止電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，起到保護(hù)作用。
5. 張緊裝置
張緊裝置的作用主要表現(xiàn)在：
（1）使輸送鏈處在張緊的狀態(tài)，不會(huì)造成輸送鏈在轉(zhuǎn)彎時(shí)涌鏈子，而不能運(yùn)轉(zhuǎn)。
（2）將進(jìn)入驅(qū)動(dòng)站和驅(qū)動(dòng)鏈咬合的輸送鏈能夠豎直的通過驅(qū)動(dòng)站，以避免和驅(qū)動(dòng)鏈咬合時(shí)涌鏈子。
（3）可在此區(qū)域內(nèi)截掉過長(zhǎng)的鏈條。輸送設(shè)備控制及驅(qū)動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)和功能論述需要機(jī)械和電器部分的配合完成，所以輸送機(jī)設(shè)備的控制設(shè)計(jì)需要多方整合完成，任何一個(gè)單元缺一不可。
