自行小車是工程機械輸送線上的常見設備。傳統(tǒng)的自行小車是通過車體上安裝的集電器與預裝在軌道內(nèi)的滑觸線在移動接觸中進行分段取電，提供給移動小車電能，并通過分段的滑線反饋小車的位置區(qū)域及小車升降葫蘆的上限信號。該傳統(tǒng)供電和反饋信號的方式存在以下弊端：

(1) 分段取電方式直接影響了碳刷的使用壽命，并限制了小車行走的速度；

(2) 分段控制的穩(wěn)定性和可靠性較差，故障率也比較高，無法實現(xiàn)全線的聯(lián)動；

(3) 無法反饋小車的實際狀態(tài)及位置，無法實現(xiàn)信息化管理和生產(chǎn)，以及柔性化；

(4) 無法實現(xiàn)能源的有效控制。

近些年，我國的工程機械呈現(xiàn)了相當良好的發(fā)展態(tài)勢，傳統(tǒng)機械化生產(chǎn)向智能化、柔性化、信息化及綠色節(jié)能的現(xiàn)代化生產(chǎn)轉(zhuǎn)變已是大勢所趨。筆者所在公司率先將智能控制技術應用于工程機械涂裝輸送線自行小車，是該領域的一個全新突破。本文通過在涂裝 MES(Manufacturing Execution System，即制造企業(yè)生產(chǎn)過程執(zhí)行系統(tǒng))輸送線上采用智能控制技術的實際案例，從技術角度分析它所能實現(xiàn)的功能及作用，為我國工程機械智能化工廠的發(fā)展提供借鑒。

1 智能控制系統(tǒng)慨述

本案線路總長 410 m，共 20 個工藝工位，工件上件后經(jīng)過拋丸、清灰、噴底漆、噴面漆、流平、烘干、強冷等工藝處理，然后輸送到下件工位。線體的平面布置如圖 1 所示。

該系統(tǒng)主控 PLC(可編程邏輯控制器)采用西門子 S7-1500CPU-1513-1PN 中央處理器，遠程站用ET200SP 電源模塊(西門子)，西門子 TP1500 觸摸屏用于顯示設備狀態(tài)及涂裝工藝參數(shù)調(diào)整，自行小車采用德國 VAHLE 的 DCS-1 智能控制器，行走定位通過二維碼，升降采用***編碼器檢測升降高度。

共使用 5 級安全滑觸線，其中 3 級用于驅(qū)動器驅(qū)動電機，2 級用于智能控制器和地面調(diào)度模塊的總線通信。系統(tǒng)構(gòu)成如圖 2 所示。

主控系統(tǒng)和 MES 系統(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng)(Ethernet)通信，實時接收信息管理系統(tǒng)下達的生產(chǎn)任務和生產(chǎn)信息，并反饋設備狀況、產(chǎn)量等信息。主控 PLC 與遠程站及智能 i-COM 站通過 Profinet 通信。小車與i-COM 通過滑觸線通信。網(wǎng)絡拓撲圖如圖 3 所示。

2 智能控制技術的應用

2. 1 無間斷的安全滑觸線供電

傳統(tǒng)工藝為了控制小車在工位間完成工藝動作，需要將滑觸線按工位分段控制。由于存在物理分段，小車在行走過程中容易出現(xiàn)集電器卡滯而導致跳刷或斷刷的現(xiàn)象。采用自行小車智能控制器后，工位工藝動作通過總線控制小車智能模塊 DCS 完成，所以滑觸線無需物理分段，這樣大大提高了集電器的壽命，降低了故障率，同時小車也因為沒有斷口而加快了行走速度，提高了生產(chǎn)效率。

2. 2 柔性的位置控制

在整條線路行走方向上安裝有絕對地址的二維碼，每臺小車裝有一個讀碼器，這樣控制中心就可以通過與小車智能控制器通信，隨時知道每臺小車的當前位置。根據(jù)從生產(chǎn)系統(tǒng)接收的工件信息，控制小車在室體門打開后快速進入烘干等工位，按工件信息自動判斷工件末端完全進入室體后立即快速關閉室體門，從而有效地減少了烘干室體內(nèi)熱量的散失，節(jié)約能源。此外，小車還能夠根據(jù)工件的復雜程度自行調(diào)整通過拋丸的速度，*佳匹配拋丸時間，這樣不僅可以保證拋丸質(zhì)量，而且可以降低設備損耗、丸料損耗及能源消耗。

根據(jù)從生產(chǎn)系統(tǒng)接收的工件信息，通過調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)部算法，依據(jù)不同工件的長短來自動調(diào)整小車之間的安全防撞距離，從而實現(xiàn)工位間小車的同步行走。僅此一項就可以提高生產(chǎn)效率 10%以上。而傳統(tǒng)控制是等前一工位小車完全離開后，后一工位小車才能進入前一工位。所以采用智能控制器后，生產(chǎn)節(jié)

拍得到了有效提高。

葫蘆升降采用***編碼器定位。前后葫蘆各裝一個編碼器，可以自動調(diào)節(jié)前后升降高度，同時依據(jù)工藝自動調(diào)節(jié)不同工件的工位升降高度，確保產(chǎn)品涂裝質(zhì)量。

所以，在將來智能工廠實現(xiàn)定制化生產(chǎn)時，面對多種小批量工件同時混線生產(chǎn)，該控制方式就可以靈活地自動調(diào)節(jié)不同工件的處理工藝參數(shù)，柔性化生產(chǎn)優(yōu)勢會更加凸顯[1]。

2. 3 生產(chǎn)的信息化管理

生產(chǎn)信息化將信息技術、現(xiàn)代管理技術與制造技術相結(jié)合，可以改善制造企業(yè)的經(jīng)營、管理、產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)等各個環(huán)節(jié)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量[2]。本案采用了基于滑線的總線通信技術，使地面主控中心和移動小車之間有了信息的交互。通過控制中心監(jiān)控系統(tǒng)可以隨時了解工位小車狀態(tài)，小車將當

前所輸送工件的信息及所在當前工藝工位的工藝參數(shù)(如時間等)實時發(fā)送給地面控制 PLC，地面 PLC 處理后通過以太網(wǎng)傳送到生產(chǎn)系統(tǒng)，便于生產(chǎn)管理人員及時找出生產(chǎn)瓶頸，根據(jù)生產(chǎn)情況優(yōu)化生產(chǎn)工藝。

根據(jù)小車反饋故障信息，可以很快找到故障點，便于快速排障。由于不同設備的維護周期不同，控制器可以自動計算設備的實際運行時間，控制中心根據(jù)設定的維護周期進行預防性維護提醒，大大降低了生產(chǎn)故障停線時間，提高了設備稼動率[3]。

2. 4 對涂裝惡劣環(huán)境的適應性

自行小車智能控制器采用 IP65 的一體化封裝，外部通過 Harting 技術接插，密封性能好，能適應涂裝線上灰塵大的環(huán)境。為了保證讀地址碼的可靠性，對室體頂部采取 2 ~ 3 層的柔性防護，二維碼讀碼頭、底部再增加防護板，可以有效防止拋丸室頂部跳出的丸粒對讀碼頭及碼帶造成損傷。為了防止灰塵對集電器接觸的影響，配置了一套專用的工業(yè)吸塵器，安裝在其中一臺小車上，定期對滑觸線進行除塵。經(jīng)大量項目測試，使用滑觸線專用吸塵器后，集電器和滑觸線接觸**的情況得到很大改善。

3 結(jié)語

隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化、信息化和智能化已是當務之急。與發(fā)達國家相比，我國工程機械的智能化生產(chǎn)還有很大的差距。本案應用只是冰山一角，還需要更多新技術的應用和**，才能使我國的工程機械生產(chǎn)技術走在世界前沿。