基于PLC的四輪控制轉向策略在電動搬運車中的運用研究

摘要：伴隨科技發展，企業實現了全面自動化，電動搬運車被廣泛地運用在狹窄空間中搬運貨物。本文首先給出基于PLC的電動搬運車四輪控制轉向體系整體設計，包括馬達和轉向輪的嚙合，轉向輪的轉動調整，四輪控制轉向體系各部分設計，電液比例閥體系設計，然后給出電動搬運車具體四輪控制方式，分析了輸入數據信號監測處理和PLC指令發送模式。

關鍵詞：電動搬運車；嚙合；轉向輪；四輪控制；轉向；PLC

一、引言

搬運車在集裝箱貨物的裝卸過程中具有重要的意義，傳統的搬運車由于沒有發動機引擎需要依靠人力完成推動，消耗了大量人力物力并且效率較低。伴隨大型電動搬運車的出現，大大降低了人工成本和工人勞動強度。但電動搬運車的四輪需要靈活的控制轉向策略，本文基于PLC研究的四輪控制轉向策略在電動搬運車中的運用中具有重要的意義。

二、基于PLC的電動搬運車四輪控制轉向體系整體設計

（一）馬達和轉向輪的嚙合設計

電動搬運車四輪控制轉向體系主要以PLC為控制中心，采用柔性控制方法調節電液比例閥的開口狀態以及油泵電機的轉向速率大小，通過改變液壓油流量實現轉向馬達轉動速率的調整，實現了與馬達相嚙合的轉向齒輪的轉角速率，進而實現了馬達調控車輪轉向的控制要求。

（二）轉向輪的轉動調整

采用無線遙控裝置或者手柄輸入轉向控制指令，控制四組轉向輪的同時調整，通過轉向輪的轉動傳感裝置反饋實際的轉動角度給PLC，構成完整的四輪轉向閉環調控模型。并配合電動搬運車的其他部分，聯合驅動行駛模塊、安全防護模塊和故障處理模塊共同構建PLC智能調控體系。

（三）基于PLC的指令傳送模型

整個電動搬運車體系包含四組轉向輪，將其對稱地裝設在底盤的四個邊角之上，轉動角則采用車輪同軸裝設的數字電位檢測機制完成監測；將一組驅動輪裝設在底盤的核心部分，將驅動輪和減速電機裝置銜接，進而通過皮帶輪調節驅動電機。PLC用作調控核心，集中調整整個系統運作。

（四）本章小結

本章主要給出基于PLC的電動搬運車四輪控制轉向體系整體設計，首先完成了馬達和轉向輪的嚙合設計，電動搬運車四輪控制轉向體系主要通過PLC為控制中心，采用控制方法調節完成轉向輪的轉動調整，并基于PLC將指令傳送到整個系統中，集中調整整個系統運作。

三、基于PLC的電動搬運車四輪控制轉向體系各部分設計

（一）基于PLC的電液比例閥體系設計

本文通過PLC控制電液比例閥，并將其作為轉向控制的核心部分，通過PLC輸出指令調節電液比例閥的開口調節功能能夠完成無極調整車輪的轉向，并將車輪的轉向傳感裝置用作實時反饋數據構成閉環控制模型。并將系統中的各個單元采用數學模型構建傳遞函數，并調整工件的疲勞實驗裝置的電液比例。

（二）基于PLC模糊控制四輪轉向模型設計

由于實現控制四輪轉向的控制復雜性，需要通過人為經驗不斷調整，本文結合模糊自適應PID控制策略完成PLC四輪轉向控制設計，能夠在電動搬運車運動過程中根據運行軌跡智能化調整方向。電動搬運車在運動的過程中往往包含水平偏移與轉動，即車輛前后向，左右角度，上下角度完成移動或者輕微轉動。而依據電動搬運車的轉動速率則可將其簡化為左右方向或前后方向的數學模型進行分析。

（三）電動搬運車具體四輪控制方式

電動搬運車的前進，后退或轉向均通過PLC轉換為模擬量輸入，而其他操作如升舉操作則可轉換為模擬量或數字量。模擬量的輸入首先需要調節霍爾傳感器件和磁鋼的方位關系，并將控制指令通過AD轉換完成差分或者線性化處理。并設置Byte1為前進信號，Byte2為后退信號，Byte3為左移信號，Byte4為右移信號，Bit1則通過PLC接入霍爾線性開關數據，并依據門限值完成開關變換。

（四）輸入數據信號監測處理

考量到機械裝備在運轉過程中產生的偏差，為使得霍爾元件的機械零點和電氣零點相互重合。在程序設計的過程中，每一次上電的過程中均需要完成零點檢索，并依據零點完成死區限定，獲取零點周圍的波動。此外，在模擬數據輸入之前通常需要完成線性輸出，并依據實際效果和需要裝載的物體質量判別給出相關指令。

（五）PLC指令發送模式

PLC四輪轉向指令的發送主要通過設定寄存器完成，將指令裝載到寄存器中，進而通過調控傳送動作傳輸數據，發送指令成功之后則清除標志位。并將指令發送板塊增加到定時中斷部分，完成電動搬運車四輪轉向的控制。

（六）本章小結

本章給出基于PLC的電動搬運車四輪控制轉向體系各部分設計，完成了電液比例閥體系設計，并通過PLC控制電液比例閥，并將其作為轉向控制的核心部分

，給出基于PLC的模糊控制四輪轉向模型使之能夠在電動搬運車運動過程中根據運行軌跡智能化調整方向。并研究了電動搬運車具體四輪控制方式，將前進，后退或轉向均通過PLC轉換為模擬量輸入，而其他操作則轉換為模擬量或數字量。

在程序設計的過程中，每一次上電的過程中均需要完成零點檢索，并依據零點完成死區限定，獲取零點周圍的波動。

四、本文總結

伴隨大空間物流需求量的增加，通過單純采用人工方式需要大量人力和物力而且易出現物料劃傷等狀況，當前采用電動搬運車代替人工，但電動搬運車在小空間或復雜路段行走時，轉向不夠靈活。

本文首先研究了四輪控制轉向策略在電動搬運車的運用意義，進而給出基于PLC的電動搬運車四輪控制轉向體系整體設計，給出馬達和轉向輪的嚙合設計，采用控制方法調節完成轉向輪的轉動調整，并基于PLC將指令傳送到整個系統中，集中調整整個系統運作。

最后完成基于PLC的電動搬運車四輪控制轉向體系各部分設計，給出電液比例閥體系設計。并研究了電動搬運車具體四輪控制方式，將前進，后退或轉向均通過PLC轉換為模擬量輸入，而其他操作則轉換為模擬量或數字量。研究了輸入數據信號監測處理和PLC指令發送模式。

參考文獻

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作者簡介：賈延勇，男，1985.11，山東濟南，本科，電動搬運設備的設計開發，現為初級工程師，工作單位：山東重聯電動車輛制造有限公司.endprint