迁车台电气控制自动化设计与调试

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编者按

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迁车台在笔者公司货车生产中担负重要任务，是将货车及其配件运送到指定工位的移动装备。传统迁车台大车、牵引动作都采用凸轮控制器控制，电动机采用绕线型异步电动机，通过改变电动机转子串联电阻值实现调速功能。首先，在使用过程中，凸轮控制器触头因电流大而经常损坏，易造成电动机缺相运行；其次，各挡位电阻值恒定，电动机调速性能差 [1] ，直接起动转矩大 [2] ，增加了机械部件的损耗；再者，传统迁车台需2～3人才能完成牵调工作。为了降低故障率、提高迁车台效率且达到优员增效的效果，从电气元件、控制程序和综合调试等几方面入手，制定了完备的升级改造方案，提升了迁车台的性能，使其在公司货车生产过程中发挥出更高的效率。

在电气元件选型时，由于既要考虑功能需求，还要考虑工作环境因素，所以在设计电气控制系统时，电气元件必须具备抗振动、抗干扰和通信功能强大等要求，综合以上要求，选择台达ES2可编程控制器（PLC）+ MCGS触摸屏的方案。ES2系列PLC指令功能齐全、抗干扰抗振动及故障自诊断优势明显，配备了1组RS232、2组RS485通信端口，可以与 任何符合MODBUS通信格式的产品进行数据传输。有模拟量输入输出的专用扩展模块；MCGSTCP1061Ti触摸屏是CPU主频达300MHz的高性能嵌入式一体化触摸屏，抗振性能强，耐高低温、高湿度，适合户外设备应用；具有串口通信和以太网接口，满足与PLC、变频器的通信功能。

（1）校准大车坐标　大车自动控制时，靠编码器定位来确定大车位置。但在调试过程中发现：因为编码器安装在从动轮上，所以在大车运行过程中，编码器会因车轮打滑、振动等问题造成定位偏差，导致对道不精准。

为了消除偏差，改进对道方式如下。在车身安装感应开关，并在每条轨道对应地面设置定位装置，确定每个定位装置坐标。大车运行前期高速行驶，每到达一个定位装置时，感应开关检测到定位装置后，系统会将此定位装置坐标写入大车定位系统，替换掉编码器所测量数值，以固定坐标来校准大车位置，这样每经过一个定位装置，系统就会校准一次大车位置，确保了编码器误差不会累积，最大程度上确保了大车位置的准确性，消除了编码器偏差影响。

当大车到达目标轨道设定范围内时改为低速运行，停车不再单纯依靠编码器数值，同时检测感应开关与定位装置对应位置，只有当感应开关与定位装置持续对应达到3s时，大车才算完成对道，否则大车会继续执行对道程序，直至对道完成。大车自动对道流程如图1所示。用坐标数值加感应开关两种方式相结合来完成自动对道，保证了精准对道的可靠性。

图 1 　大车自动对道流程

（2）手动控制保护　大车手动控制时，迁车台起动频率过高、加减速时间较短会造成迁车台晃动，影响行车安全性。为了使迁车台平稳运行，除了调整变频器加减速时间外，还在程序中限制了大车起动时间与起动频率。 在大车起动时，先以较低频率运行5s，5s后方可切换频率改变速度；为防止大车高速运行时点动操作，大车突然降低运行频率造成迁车台晃动，设置大车高速运行保护：每隔0.5s采集一次编码器定位数据，根据两次所采集数据差值计算运行速度，当速度达到0.5m/s时，判定大车高速运行，此时点动大车，大车以选定频率运行；当速度低于0.5m/s时，判定大车低速运行，此时再点动大车，大车按起动程序低速运行。 （ 3 ）抗干扰措施　较大功率变频器所产生的干 扰，会造成控制回路电源不稳、谐波大及 DC24V 开 关型信号混乱不受控，抗干扰能力强的串口通信都 会无法正常工作。 抗干扰措施包括：变频器两个接地点可靠接地 （接地点远离控制系统接地点）；在控制电源侧加 装电源滤波器，有效消除谐波；所有通信线采用屏 蔽线，屏蔽层可靠接地等。

迁车台作为笔者公司货车生产环节必不可少的 装备，其应用范围广、使用频率高，迁车台工作效 率直接影响了货车生产节拍。此次系统化升级改造 提升了迁车台自动化程度，实现了多地控制、大车 自动对道等功能的实际应用，完成了迁车台单人操 作功能试验，同时降低了设备的故障率，保障了公 司货车生产进度，也为相关装备的升级改造提供了 思路。 参考文献： [1] 张维友，胡仕成，欧阳烁. 基于转子串电阻调速的起重机升降过程动态特性研究[J]. 起重运输机械，2014（2）：84-86. [2] 王智宇. 三相异步电动机直接启动与限流式软起动的MATLAB对比仿真[J]. 中国设备工程，2017（20）：76-78.

[3] 吴世祥. 基于PLC的基础自动化控制系统设计[J]. 城镇供水，2021（3）：88-91.

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