CN105922893A - 一种基于plc控制的全转向电动平车 - Google Patents

一种基于plc控制的全转向电动平车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于PLC控制的全转向电动平车，包括车架、四个驱动轮、设在各驱动轮上的动力驱动机构和转向机构、抽屉式电池箱和PLC电控柜，动力驱动机构包括驱动主轴、直流电动机、减速机和制动器，转向机构包括转向轴座、转向电机、蜗杆、转向涡轮和旋转头，在驱动轮上设有车轮转速传感器，车轮转速传感器和旋转角度传感器均与PLC电控柜电连接，PLC电控柜与抽屉式电池箱电连接。整车在动力机构上采用四轮独立驱动，从而实现四驱，车辆行驶更加平稳，在转向机构上采用四轮独立转向控制，可实现任意方向的精密控制，在整车控制上采用PLC以弱电控制强电的模式实现对四轮动力控制+转向控制进行集合控制，控制精准且安全可靠。

Description

一种基于PLC控制的全转向电动平车
技术领域
本发明涉及电动平车领域，具体涉及一种全转向电动平车，尤其涉及一种具有四轮独立转向机构以及四驱的基于PLC控制的全转向电动平车。
背景技术
电动平车，又称电动平板车、过跨车、电动轨道车、电平车、台车等，是一种厂内重货运输车辆，此种车辆具有结构简单、使用方便、承载能力大、不怕脏不怕砸、维护容易、使用寿命长等特点，因其方便、壮实、经济、实用、易清理等诸多优点，成为企业厂房内部及厂房与厂房之间短距离定点频繁运载重物的首选运输工具。
现有的电动平车多采用液压转向机构实现转向，或者采用万向轮与差速控制实现转向，采用电磁继电器实现对电机的控制，进而实现对电动平车的运动控制。这样的电动平车往往存在以下不足：（1）液压机构存在漏油的问题，需要频繁对液压转向机构进行检查与维护；（2）电磁继电器的控制存在一定的安全隐患，且操作人员必须要随车运动才能实现对电动平车的控制；（3）采用万向轮与差速实现转向，方向控制精度差，点动平车易跑偏；（4）这一类电动平车不具备横向行走及原地旋转的功能。
鉴于现有电动平车中存在的上述问题，因此，迫切的需要一种新型的易于操作控制的全转向电动平车。
发明内容
本发明正是针对背景技术中存在的技术问题，提供一种基于PLC控制的全转向电动平车，整车在动力机构上采用四轮独立驱动，即为每个车轮都单独配置电机驱动，从而实现四驱，车辆行驶更加平稳，在转向机构上采用四轮独立转向控制，可实现任意方向的精密控制，同时横向行驶以及原地旋转也能实现，在整车控制上采用PLC以弱电控制强电的模式来实现对四轮动力控制+转向控制进行集合控制，控制精准且安全可靠。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为，一种基于PLC控制的全转向电动平车，包括车架、设置在车架底部的四个驱动轮、设置在每个驱动轮一侧且与驱动轮相连的动力驱动机构和转向机构、设置在车架底部的抽屉式电池箱和PLC电控柜，所述驱动轮上设有车轮转轴和橡胶车轮；所述动力驱动机构包括驱动主轴、直流电动机、减速机和制动器，所述车轮转轴固定连接在驱动主轴的一端，所述驱动主轴的另一端传动连接减速机的低速轴，所述减速机的高速轴连接直流电动机的电机转轴，所述制动器设置在直流电动机尾部的安装轴上；所述转向机构包括转向轴座、转向电机、蜗杆、转向涡轮和旋转头，所述转向轴座固定安装在车架的底部，所述转向电机通过螺栓固定安装在转向轴座的底部，所述蜗杆通过键槽固定连接在转向电机的输出轴上，所述蜗杆与转向涡轮啮合构成涡轮蜗杆传动副，所述转向涡轮传动连接旋转头的一端，旋转头的另一端套接在驱动主轴上；在所述车轮转轴上设有车轮转速传感器，在所述转向涡轮上设有旋转角度传感器，所述车轮转速传感器和旋转角度传感器均与PLC电控柜电连接，所述直流电动机及PLC电控柜均与抽屉式电池箱电连接。
作为本发明的一种改进， 所述车架的底部四周设有防护围板，在两侧位于车架长度方向的防护围板两端设置有告警提示装置，所述告警提示装置与PLC电控柜电连接。所述告警提示装置包括LED告警灯和/或扬声器。
作为本发明的一种改进， 所述PLC电控柜上至少设有动力控制模块、转向控制模块、电池控制模块和整车控制模块，所述动力控制模块、转向控制模块以及电池控制模块均与整车控制模块相连，所述动力控制模块上设有四个独立的电机控制器，所述转向控制模块上设有四个独立的转向控制器，采用模块化的设计易于管理以及故障检测和排除，同时还有利于功能扩展和升级。
作为本发明的一种改进， 所述PLC电控柜上设有操控信号输入接口，所述操控信号输入接口上设有串行通讯接口和无线通讯接口，在串行通讯接口上导线连接有线控操作手柄，在无线通讯接口上无线连接有无线遥控器，操作人员可通过线控操作手柄或无线遥控器对车进行控制。
作为本发明的一种改进， 所述抽屉式电池箱包括矩形外箱体、放置在箱体内的动力电池组以及与动力电池组电连接的电池管理盒，在所述车架底部设置有矩形电池箱安装槽，在安装槽的两长侧边上设有滑道槽，在外箱体的两长侧边上设有与滑道槽相适配的导向销和锁止机构，所述电池管理盒与PLC电控柜通过导线电连接，电池管理盒上设有充放电管理模块、剩余电量监控模块和热管理模块。
作为本发明的一种改进， 所述直流电动机采用连续串励直流牵引电动机，电机的前端设有电机转轴，尾端设有安装轴，所述制动器采用键槽套接安装在安装轴上。
作为本发明的一种改进，所述制动器采用电磁圆盘式制动器，通过导线与PLC电控柜电连接。
作为本发明的一种改进，所述转向电机采用液压马达，所述液压马达通过液压控制回路连接液压油箱，在液压控制回路上设有液压电磁控制阀，所述液压电磁控制阀通过导线连接PLC电控柜；所述旋转头包括旋转轴套和旋转轴，所述旋转轴设置在旋转轴套内部，所述转向涡轮与旋转轴固定连接。
作为本发明的一种改进，所述转向轴座的形状为圆柱形，在转向轴座上开设有多个螺纹孔，采用螺栓穿过螺纹孔将转向轴座固定连接在电动平车的车架上。
作为本发明的一种改进，所述减速机采用涡轮蜗杆减速机，采用紧固螺栓固定安装在车架上，减速机的高速轴和低速轴相互垂直设置。
相对于现有技术，本发明的整体结构简单可靠，拆卸组装维修更换方便，制造成本较低，易于控制；通过对每个车都轮配置独立的动力驱动机构及转向机构，从而实现全转向的功能，也有效降低了车身自重，每个独立的动力驱动机构采用直流电动机、减速机和制动器三合一式的动力驱动形式，大大提高了传动效率，各车轮的运动状态相互独立，从而实现四驱，抓地力更强，车辆行驶更平稳，能够实现更大的爬坡能力；每个独立的转向机构采用液压马达驱动蜗杆，再由蜗杆带动转向涡轮，由于涡轮蜗杆传动副具有较大的传动速比，这样不仅能提高电动平车的安全系数的同时，也可为电动平车省略一组减速器，从而降低了制造成本；由于蜗杆可正反转，从而带动旋转头实现正反转，让驱动轮具有正负90°的最大转向，同时依靠角度传感器实现精密转向控制，实现了电动平车的任意方向行驶，同时横向行驶及原地旋转也能够方便实现；采用PLC电控柜以弱电控制强电的模式来实现对四轮动力控制+转向控制进行集合控制，更加安全、可靠，避免了电磁继电器所带来的安全隐患；此外，采用随车的抽屉式电池箱，具有运行线路不受限制、方便使用且节能环保等优势，并且通过在PLC电控柜上设置包括串行通讯接口和无线通讯接口的两种操控信号输入接口，对电动平车的运动和转向控制实现了本地和远程两种控制模式的结合，两种控制模式可自由切换，从而实现了人性化智能化的操控。
附图说明
图1为本发明的侧面结构示意图。
图2为本发明中其中一个车轮上的独立驱动和独立转向的结构示意图。
图3为本发明的俯视结构示意图。
图4为本发明的电气控制原理框图。
图中：1-车架，2-防护围板，3-驱动轮，4-橡胶车轮，5-车轮转轴，6-驱动主轴，7-转向轴座，8-旋转头，9-转向电机，10-减速机，11-抽屉式电池箱，12-告警提示装置，13-转向涡轮，14-直流电动机，15-PLC电控柜，16-滑道槽，17-导向销，18-锁止机构，19-液压控制回路19。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解和认识，下面结合附图对本发明作进一步描述和介绍。
如图1—图4所示，一种基于PLC控制的全转向电动平车，包括车架1、设置在车架1底部的四个驱动轮3、设置在每个驱动轮3内侧且与每个驱动轮3相连的动力驱动机构和转向机构、设置在车架1底部的抽屉式电池箱11和PLC电控柜15。
其中，所述驱动轮3上设有车轮转轴5和橡胶车轮4，所述橡胶车轮4套接在与车轮转轴5固定连接的轮框上。
所述动力驱动机构包括驱动主轴6、直流电动机14、减速机10和制动器，所述车轮转轴5固定连接在驱动主轴6的一端，所述驱动主轴6的另一端传动连接减速机10的低速轴，所述减速机10的高速轴连接直流电动机14的电机转轴，所述制动器设置在直流电动机14尾部的安装轴上。所述直流电动机14采用连续串励直流牵引电动机，电机的前端设有电机转轴，尾端设有安装轴，所述制动器采用键槽套接安装在安装轴上。所述减速机10采用涡轮蜗杆减速机10，采用紧固螺栓固定安装在车架1上，减速机10的高速轴和低速轴相互垂直设置。所述制动器采用电磁圆盘式制动器，通过导线与PLC电控柜15电连接。
所述转向机构包括转向轴座7、转向电机9、蜗杆、转向涡轮13和旋转头8，所述转向轴座7固定安装在车架1的底部，所述转向电机9通过螺栓固定安装在转向轴座7的底部，所述蜗杆通过键槽固定连接在转向电机9的输出轴上，所述蜗杆与转向涡轮13啮合构成涡轮蜗杆传动副，所述转向涡轮13传动连接旋转头8的一端，旋转头8的另一端套接在驱动主轴6上。所述转向电机9采用液压马达，所述液压马达通过液压控制回路19连接液压油箱，在液压控制回路19上设有液压电磁控制阀，所述液压电磁控制阀通过导线连接PLC电控柜15；所述旋转头8包括旋转轴套和旋转轴，所述旋转轴设置在旋转轴套内部，所述转向涡轮13与旋转轴固定连接。所述转向轴座7的形状为圆柱形，在转向轴座7上开设有多个螺纹孔，采用螺栓穿过螺纹孔将转向轴座7固定连接在电动平车的车架1上。
在所述车轮转轴5上设有车轮转速传感器，在所述转向涡轮13上设有旋转角度传感器，所述车轮转速传感器和旋转角度传感器均与PLC电控柜15电连接，所述直流电动机14、转向电机9及PLC电控柜15均与抽屉式电池箱11电连接。
在车架1的底部四周设有防护围板2，在两侧位于车架1长度方向的防护围板2两端设置有告警提示装置12，所述告警提示装置12与PLC电控柜15电连接。所述告警提示装置12包括LED告警灯和扬声器。
所述PLC电控柜15上设有动力控制模块、转向控制模块、电池控制模块和整车控制模块，所述动力控制模块、转向控制模块以及电池控制模块均与整车控制模块相连，所述动力控制模块上设有四个独立的电机控制器，所述转向控制模块上设有四个独立的转向控制器，采用模块化的设计易于管理以及故障检测和排除，同时还有利于功能扩展和升级。此外，所述PLC电控柜15上设有操控信号输入接口，所述操控信号输入接口上设有串行通讯接口和无线通讯接口，在串行通讯接口上导线连接有线控操作手柄，在无线通讯接口上无线连接有无线遥控器，操作人员可通过线控操作手柄或无线遥控器对车进行控制。
所述抽屉式电池箱11包括矩形外箱体、放置在箱体内的动力电池组以及与动力电池组电连接的电池管理盒，在所述车架1底部设置有矩形电池箱安装槽，在安装槽的两长侧边上设有滑道槽16，在外箱体的两长侧边上设有与滑道槽16相适配的导向销17和锁止机构18，所述电池管理盒与PLC电控柜15通过导线电连接，电池管理盒上设有充放电管理模块、剩余电量监控模块和热管理模块。
本发明所提出的全转向电动平车上的所有电控设备（包括直流电动机、转向电机、LED告警灯、PLC控制柜等）均采用动力电池组进行供电，操作人员通过无线遥控器或线控操作手柄向PLC控制柜发送控制信号，PLC控制柜接收到信号后驱动相应的模块进行操作，可实现四驱以及独立转向控制，控制精准可实现电动平车的横向行驶以及原地旋转，并且本地控制与远程控制相结合，实现多种控制模式的自由切换，控制方便灵活。
需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (10)

1.一种基于PLC控制的全转向电动平车，其特征在于：包括车架、设置在车架底部的四个驱动轮、设置在每个驱动轮一侧且与驱动轮相连的动力驱动机构和转向机构、设置在车架底部的抽屉式电池箱和PLC电控柜，所述驱动轮上设有车轮转轴和橡胶车轮；所述动力驱动机构包括驱动主轴、直流电动机、减速机和制动器，所述车轮转轴固定连接在驱动主轴的一端，所述驱动主轴的另一端传动连接减速机的低速轴，所述减速机的高速轴连接直流电动机的电机转轴，所述制动器设置在直流电动机尾部的安装轴上；所述转向机构包括转向轴座、转向电机、蜗杆、转向涡轮和旋转头，所述转向轴座固定安装在车架的底部，所述转向电机通过螺栓固定安装在转向轴座的底部，所述蜗杆通过键槽固定连接在转向电机的输出轴上，所述蜗杆与转向涡轮啮合构成涡轮蜗杆传动副，所述转向涡轮传动连接旋转头的一端，旋转头的另一端套接在驱动主轴上；在所述车轮转轴上设有车轮转速传感器，在所述转向涡轮上设有旋转角度传感器，所述车轮转速传感器和旋转角度传感器均与PLC电控柜电连接，所述直流电动机和PLC电控柜均与抽屉式电池箱电连接。
2.如权利要求1所述的一种基于PLC控制的全转向电动平车，其特征在于，所述车架的底部四周设有防护围板，在两侧位于车架长度方向的防护围板两端设置有告警提示装置，所述告警提示装置与PLC电控柜电连接，所述告警提示装置包括LED告警灯和/或扬声器。
3.如权利要求1所述的一种基于PLC控制的全转向电动平车，其特征在于，所述PLC电控柜上设有动力控制模块、转向控制模块、电池控制模块和整车控制模块，所述动力控制模块、转向控制模块以及电池控制模块均与整车控制模块相连，所述动力控制模块上设有四个独立的电机控制器，所述转向控制模块上设有四个独立的转向控制器。
4.如权利要求2或3所述的一种基于PLC控制的全转向电动平车，其特征在于，所述PLC电控柜上设有操控信号输入接口，所述操控信号输入接口上设有串行通讯接口和无线通讯接口，在串行通讯接口上导线连接有线控操作手柄，在无线通讯接口上无线连接有无线遥控器。
5.如权利要求4所述的一种基于PLC控制的全转向电动平车，其特征在于，所述抽屉式电池箱包括矩形外箱体、放置在箱体内的动力电池组以及与动力电池组电连接的电池管理盒，在所述车架底部设置有矩形电池箱安装槽，在安装槽的两长侧边上设有滑道槽，在外箱体的两长侧边上设有与滑道槽相适配的导向销和锁止机构，所述电池管理盒与PLC电控柜通过导线电连接，电池管理盒上设有充放电管理模块、剩余电量监控模块和热管理模块。
6.如权利要求5所述的一种基于PLC控制的全转向电动平车，其特征在于，所述直流电动机采用连续串励直流牵引电动机，电机的前端设有电机转轴，尾端设有安装轴，所述制动器采用键槽套接安装在安装轴上。
7.如权利要求6所述的一种基于PLC控制的全转向电动平车，其特征在于，所述制动器采用电磁圆盘式制动器，通过导线与PLC电控柜电连接。
8.如权利要求7所述的一种基于PLC控制的全转向电动平车，其特征在于，所述转向电机采用液压马达，所述液压马达通过液压控制回路连接液压油箱，在液压控制回路上设有液压电磁控制阀，所述液压电磁控制阀通过导线连接PLC电控柜；所述旋转头包括旋转轴套和旋转轴，所述旋转轴设置在旋转轴套内部，所述转向涡轮与旋转轴固定连接。
9.如权利要求8所述的一种基于PLC控制的全转向电动平车，其特征在于，所述转向轴座的形状为圆柱形，在转向轴座上开设有多个螺纹孔，采用螺栓穿过螺纹孔将转向轴座固定连接在电动平车的车架上。
10.如权利要求9所述的一种基于PLC控制的全转向电动平车，其特征在于，所述减速机采用涡轮蜗杆减速机，采用紧固螺栓固定安装在车架上，减速机的高速轴和低速轴相互垂直设置。
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