提高現代化工廠部門之間物料搬運和內部運輸的協調性，是實現生產全盤自動化的重要舉措。傳統物料運輸車具有設備復雜、功耗大、投資高、污染環境等缺 點，其中有軌運輸車需鋪設專門軌道，若生產程序改變，需重新鋪設軌道，破壞路面，投資高；無軌運輸車包括叉車及手推運料小車，均需專人駕駛，勞動強度大， 運輸效率低。

　　本設計采用光電檢測技術，以日本三菱公司生產的FX-2N可編程控制器為控制核心，通過編程實現智能控制。若生產工序改變，只需重新鋪設光軌便可以相應改變。是一種新型、高效、無污染的自動尋跡運輸車，無人駕駛、安全可靠、操作方便。可降低生產成本，提高生產效率。

　　1、系統總體方案

　　系統總體設計框圖如圖1所示，直流電機固定在運輸車底座下側，驅動后輪前進，步進電機控制前輪轉向，PLC作為控制系統中心，并與步進電機、直流電機及觸摸屏相連，得到速度、位置和障礙物信息同時輸出相應的控制命令到直流電機、電磁制動器及步進電機。觸摸屏作為操作界面，給用戶提供一個可視化的操作平臺。

　　圖1 系統總體設計框圖

　　系統設計可劃分為信號檢測部分和控制部分。其中，信號檢測部分包括軌道線檢測設計、障礙物檢測設計、速度檢測設計，控制部分包括驅動控制設計、制動控制設計、轉向控制設計。系統總體設計流程圖如圖2所示。

　　圖2 系統總體設計流程圖

　　運輸車循跡采取光電探測法的原理。在車體底部安裝3只光電傳感器，運輸車在地板上按照引導線自動運行時不斷地向地面發射紅外光。由于光電管對不同顏色的物體表面具有不同的反射性質的特點：當紅外光遇到綠色引導線時發生漫反射，反射光被裝在運輸車上的接收管接收，輸出為低電平；如果遇到其他顏色則紅外光被吸收，輸出為高電平。可編程控制器便可根據3只光電傳感器的狀態編碼為依據來確定引導線的位置和運輸車的行走路線閉。運輸車自動尋跡的位置狀態編碼如圖3所示。

　　圖3 運輸車位置狀態編碼圖

　　2、系統硬件設計

　　2．1轉向及驅動控制電路設計

　　本設計運輸車載重不超過70kg，對電機的負載能力有一定的要求，由于直流減速電機轉動力矩大，可以產生較大轉矩，因此選擇xM4—10125A型直流減速電機作為該系統的驅動電機，該電機自帶一個小鏈輪，齒數z1為9，選取大鏈輪齒數z2為19，所以傳動比i為：

　　式中：n為直流電機輸出轉速，4r，s；d為運輸車驅動輪直徑，14cm。

　　驅動電機連接電路圖如圖4所示。電機通電后經鏈條傳動使驅動輪轉動。本設計將PLC輸出端Y2與兩相繼電器J5相連，當Y2低電平時，J5活動觸點KM與觸點l連接，電機正轉；反之Y2高電平時，J5活動觸點KM與觸點2連接，電機反轉。電機驅動器（CT一30lA9）通過J5連接電機，調整ADJ端子參數可以改變電機轉速，檢測到的路況輸入信號，經過PLC控制單元進行計算并按結果的要求輸出控制信號到Y2端，控制電機的正反轉，從而實現運輸車的前進、后退。

　　圖4 驅動電機鏈接電路圖

　　如圖5所示，PLC輸出端Yo連接到步進電機驅動器的Pu（步進脈沖信號），Y1連接到DR（方向控制）。PLC根據傳感器檢測到的信號，進行程序控制，當運輸車偏離引導線時，Yo接通，步進電機開始工作（初始設置為右轉），當判斷需要左轉時，Y1接通，控制步進電機反方向轉動。

　　圖5 步進電機接線圖

　　2．2光電檢測電路設計

　　綜合各種光電檢測器件的性能及本設計的具體要求，采用RPR220型光電對管。其發射器是一個砷化鎵紅外發光二極管，而接收器是一個高靈敏度硅平面光電三極管。當發光二極管發出的光反射回來時，三極管導通輸出低電平。此光電對管調理電路簡單，工作性能穩定。

　　光電檢測電路如圖6所示。車體上的3個光電管對路徑信息進行檢測，將檢測到的信號送到PLC輸入端，從左至右記作：x1、x2、x3，當PLC檢測到的信號為低電平時，則紅外光被地上的綠色引導線反射，表明運輸車處在綠色引導線上；反之運輸車已經偏離軌道。光電傳感器的輸入電壓為5V，而整體設計中輸入模塊采用的電壓為24V。采用穩壓管LM317，調整電位器使其輸出電壓恒為5V，保證光電傳感器的正常工作。

　　圖6 光電檢測電路設計