自行小車是工程機械輸送線上的常見設備。傳統的自行小車是通過車體上安裝的集電器與預裝在軌道內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域及小車升降葫蘆的上限信號。該傳統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) 分段控制的穩定性和可靠性較差，故障率也比較高，無法實現全線的聯動；

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

(4) 無法實現能源的有效控制。

近些年，我國的工程機械呈現了相當良好的發展態勢，傳統機械化生產向智能化、柔性化、信息化及綠色節能的現代化生產轉變已是大勢所趨。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，即制造企業生產過程執行系統)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的功能及作用，為我國工程機械智能化工廠的發展提供借鑒。

1 智能控制系統慨述

本案線路總長 410 m，共 20 個工藝工位，工件上件后經過拋丸、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及涂裝工藝參數調整，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 級用于驅動器驅動電機，2 級用于智能控制器和地面調度模塊的總線通信。系統構成如圖 2 所示。

主控系統和 MES 系統通過工業以太網(Ethernet)通信，實時接收信息管理系統下達的生產任務和生產信息，并反饋設備狀況、產量等信息。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集電器卡滯而導致跳刷或斷刷的現象。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。根據從生產系統接收的工件信息，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熱量的散失，節約能源。此外，小車還能夠根據工件的復雜程度自行調整通過拋丸的速度，*佳匹配拋丸時間，這樣不僅可以保證拋丸質量，而且可以降低設備損耗、丸料損耗及能源消耗。

根據從生產系統接收的工件信息，通過調度系統內部算法，依據不同工件的長短來自動調整小車之間的安全防撞距離，從而實現工位間小車的同步行走。僅此一項就可以提高生產效率 10%以上。而傳統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，生產節

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，可以自動調節前后升降高度，同時依據工藝自動調節不同工件的工位升降高度，確保產品涂裝質量。

所以，在將來智能工廠實現定制化生產時，面對多種小批量工件同時混線生產，該控制方式就可以靈活地自動調節不同工件的處理工藝參數，柔性化生產優勢會更加凸顯[1]。

2. 3 生產的信息化管理

生產信息化將信息技術、現代管理技術與制造技術相結合，可以改善制造企業的經營、管理、產品開發和生產等各個環節，提高生產效率和產品質量[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。通過控制中心監控系統可以隨時了解工位小車狀態，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(如時間等)實時發送給地面控制 PLC，地面 PLC 處理后通過以太網傳送到生產系統，便于生產管理人員及時找出生產瓶頸，根據生產情況優化生產工藝。

根據小車反饋故障信息，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，控制中心根據設定的維護周期進行預防性維護提醒，大大降低了生產故障停線時間，提高了設備稼動率[3]。

2. 4 對涂裝惡劣環境的適應性

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吸塵器，安裝在其中一臺小車上，定期對滑觸線進行除塵。經大量項目測試，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 結語

隨著現代工業的高速發展，實現工業生產自動化、信息化和智能化已是當務之急。與發達國家相比，我國工程機械的智能化生產還有很大的差距。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技術走在世界前沿。