2．3測速傳感器電路設計

　　本設計采用測速傳感器來獲取運輸車當前速度，其作用主要有：

　　1）監(jiān)控運輸車速度變化，為彎道速度控制提供參考；

　　2）實現(xiàn)速度的閉環(huán)控制，增加運輸車穩(wěn)定性。系統(tǒng)的主要控制對象是轉向輪和驅動輪。測速傳感器安裝于運輸車驅動輪附近，測速輪安裝在靠近運輸車驅動輪的軸上，測速輪上開有間隔均勻的30個小齒，即齒輪轉動一周，測速傳感器檢測到30個脈沖。當運輸車運行時，測速傳感器不斷輸出脈沖，其脈沖個數(shù)存放到PLC 的內部寄存器中。測速傳感器電路設計如圖7所示。根據(jù)式（3）計算出驅動輪每分鐘轉動的轉數(shù)N，再結合驅動輪的直徑就可算出運輸車當前的運行速度V。

　　圖7 測速傳感器電路設計圖

　　式中：n為測速輪每一周測得脈沖數(shù)，n=30；D5為測速傳感器測速時段輸出脈沖個數(shù)；t為測速時段的計數(shù)時間，ms。

　　2．4速度控制電路設計

　　速度控制電路如圖8。由傳感器采集到的信號輸入到PLC上，經PLC處理后傳送到Y端，3個輸出端Y11、Y12、Y13通過繼電器J1、J2、J3分別連接不同的分壓電路，電阻值的不同使得所分電壓不同，同時電機驅動器（CT一301A9）輸出發(fā)生變化，從而控制電機轉速，實現(xiàn)速度控制。

　　圖8 速度控制電路設計

　　2．5避障電路設計

　　障礙物檢測電路設計如圖9所示。在運輸車的四周安裝有紅外光電傳感器，其檢測原理與路面檢測相似，當運輸車運行時，傳感器檢測到人或其他障礙物，輸出為低電平，通過輸入端傳送到PLC，進行數(shù)據(jù)處理，輸出報警信號，反之，輸出高電平。

　　2．6制動電路設計

　　制動電路設計如圖10所示。運輸車遇到障礙物或到站時，需要自動停止。停止由PLC編程控制，因此只需將輸出端Y4連接制動裝置即可。本設計由繼電器J4動作進而通過電感的吸合作用帶動繞在驅動輪上的皮帶控制運輸車的制動。

　　圖10 制動控制電路設計

　　3、系統(tǒng)軟件設計

　　運輸車的控制采用模塊化的結構，其基本思路是：將位置傳感器采集來的道路信息、速度傳感器采集來的速度信息和避障傳感器檢測到的障礙物信息經PLC處理，輸出PwM信號到舵機和驅動電機。方向控制和速度控制系統(tǒng)分別構成兩個閉環(huán)系統(tǒng)，兩者可相互影響，比如根據(jù)路徑識別的結果來控制速度，使得運輸車在彎道上慢速，而在直道上快速。軟件設計流程圖如圖11所示。

　　圖11 主程序流程圖

　　方向控制：運輸車舵機是由舵輪、機械結構、步進電機和控制電路組成的一個位置隨動系統(tǒng)。通過內部的位置反饋來實現(xiàn)舵輪輸出轉角正比于給定的控制信號。本設計將位置傳感器反饋的路面信息、測速傳感器測得的速度信息和避障傳感器檢測到的障礙物信息，經過PLC控制單元進行計算并按結果的控制要求向步進電機發(fā)出命令（PWM信號形式），通過對步進電機的正反轉控制來實現(xiàn)舵輪的正反轉，在脈寬改變時，使其自動變化到對應值。

　　速度控制：直流電機轉速的控制采用PWM（脈寬調制）調速方法。為進一步精確控制運輸車速度，還需要引入閉環(huán)速度控制。利用位置傳感器、速度傳感器和避障傳感器檢測到的實時信息與期望速度之間的比較來確定輸出到直流電機的PWM信號，從而確定加速或減速強度的大小。

　　4、結論

　　本系統(tǒng)采用PLC作為核心控制器，采用機電一體化設計，已完成了樣機制作，可實現(xiàn)物料的自動運輸，目前處于程序優(yōu)化階段。相對于國內常見的軌道運輸系統(tǒng)，本系統(tǒng)體積較小、安裝方便，軌道鋪設簡單，根據(jù)生產工序粘貼軌道紙便可實現(xiàn)無人駕駛；生產工序改變時，無需重新鋪設鐵軌，不破壞路面，從而確保了自動運輸車的平穩(wěn)運行。該系統(tǒng)基于光學引導的思路實現(xiàn)簡單，導向可靠，可以大幅度降低生產成本，有利于更加廣泛推廣和應用。該系統(tǒng)采用觸摸屏對自動尋跡運輸車進行控制，直接選擇屏幕上的菜單，便可操作運輸車。該系統(tǒng)配備了自動檢測、報警及避障裝置，更加安全可靠，大大減少了不安全事故的發(fā)生。