1 引言
自行小车输送系统是一种通过空中轨道实现物料输送的自动化系统，主要由自行小车组、环链葫芦、吊具、承载梁、轨道、滑触线、道岔、地面控制系统及车组控制系统等组成。自行小车组悬挂于承载梁上，并通过铝合金轨道内的滑触线反馈状态信号，地面控制系统根据小车的位置及工位状态输出动作信号，动作信号通过滑触线输出，控制小车行走，吊具升降及道岔的切换。自行小车输送系统，是一种高度集成化的自动控制系统，根据输送线工艺需求，设定不同的动作流程及工艺参数，可实现电动自行小车在不同标高轨道层以及不同线路之间的转换，实现工艺装配，物料输送和装卸的要求。其控制部件主要包括地面控制系统、滑触线及程控小车。地面控制系统主要实现小车的状态监控及调度控制，滑触线主要实现地面控制系统与小车控制系统的信号交互功能，程控小车自带升降装置，可以在设定位置实现垂直方向的升降。与其他空中输送线相比，因其独特的优势广泛应用于各类工业生产中[1]。
2 滑触线功能分配及分段原理
自行小车输送系统的设计难点在于其地面控制系统利用滑触线为自行小车进行供电，状态监控及调度控制。根据小车控制系统为滑触线分配不同的功能是设计的基本原则，遵循这一原则，本文通过几个典型应用对滑触线功能分配及分段原理进行了归纳说明。
2. 1 小车通过电源分段式滑触线进行控制
电源分段式小车控制，是指地面站利用滑触线为小车提供动作电源，同时，小车的状态信号通过滑触线反馈给地面站。小车只作为执行元件，其控制元件在地面控制系统内。这种方式的优点是采用集中控制方式，成本较低，抗干扰能力强，易于维护，适用于环境比较恶劣的场合，缺点是功能单一，灵活性较差。
通过一个简单案例介绍电源分段式滑触线分配功能的基本流程。
1）画出一组小车的控制原理图，如图 1 所示。
在本案例中，R、S、T 为 3 相电源，小车具备基本的行走及升降功能，均为常规电机控制，且具备正反转功能，在其控制原理的基础上，为其分配滑触线功能，原则上每一根输出线分配一根滑触线，编号分别为 A、B、C、D 及 E,对应如图 2 所示。
其中，R、S、T 为 3 相电源，n 代表工位，A、B、C 3 根滑触线用于小车的行走机构，A、D、E 3 根滑触线用于小车的升降机构，通过 2 组接触器的切换实现正反转功能。在行走机构及升降机构中都用了滑触线 A，在实际应用中，滑触线在不存在干涉时适当地复用，可以有效地降低成本。
2）地面站在控制小车运行时，需要知道小车的位置及升降是否有干涉，因此，需要通过小车反馈位置信号及高位信号，分别为位置信号及高位信号分配一根滑触线，编号分别为F、G,如图 2 所示。
其中，F 为小车高位信号，当小车处于高位时，地面站允许小车运行，当 F 信号丢失时，地面站禁止小车运行，G 为小车位置信号，地面站通过位置信号判断小车位置，控制小车运行或升降。
2. 2 小车通过信号分段式滑触线进行控制
信号分段式小车控制，是指地面站通过滑触线为小车提供电源及动作信号，同时，小车的状态信号也通过滑触线反馈给地面站。小车自带基本控制元件，其控制元件受地面系统控制。这种方式的优点是采用集散式控制方式，抗干扰能力强，易于维护，适用于环境比较恶劣的场合，缺点是控制线路较复杂，成本较高。通过一个简单案例介绍信号分段式滑触线分配功能的基本流程。
1）画出一组小车的控制原理图，如图 1 所示。
在本案例中，滑触线为小车提供电源及控制信号，小车自带控制回路，通过滑触线信号控制小车前进，后退，上升，下降等动作，需要为动作信号单独分配滑触线，编号为 N、D、E、F和 G,在控制原理图基础上根据小车的功能分配滑触线，编号为 A、B、C，如图 3 所示。
其中，滑触线 A、B、C 为车组提供电源，滑触线 N、D、E、F及 G 为车组控制信号，D 为行走前进，E 为行走后退，F 为吊具上升，G 为吊具下降。
2）地面站在控制小车运行时，仍需要知道小车的位置及升降是否有干涉，分别为位置信号及高位信号分配一根滑触线，编号为 H、I，如图 3 所示。
其中，滑触线 I 为小车高位信号，当小车处于高位时，地面站允许小车运行，当高位信号丢失时，地面站禁止小车运行，滑触线 H 为小车位置信号，地面站通过位置信号判断小车位置，控制小车运行或升降。
2. 3 小车通过编码分段式滑触线进行控制
编码分段式小车控制，是指地面站通过滑触线为小车提供电源及动作编码信号，同时，小车的状态信号也通过滑触线反馈给地面站。小车自带可编程控制元件，通过滑触线接受地面系统编码。这种方式的优点是采用集散式控制方式，可进行模块化设计，容易扩展灵活性较好，抗干扰能力强，适用于环境比较恶劣的场合，缺点是逻辑控制较复杂，成本较高。
编码分段式滑触线的功能分配与信号分段式的功能分配基本相同，但在控制方式上有所不同，编码可理解为间接控制信号，而信号分段中的信号可以理解为直接信号。其控制原理如图 4 所示。
滑触线 A、B、C 为小车提供电源，滑触线 D、E、F、G 为小车接收编码信号，滑触线 H 为小车吊具高位信号，滑触线 I 为小车位置信号。
编码信号采用 16 进制编码，如 01H，02H，03H，04H 等，在 PLC 中定义编码对应的动作，如 01H 定义为行走正转，02H定义为行走反转，03H 定义为上升，04 定义为下降等，PLC 接受到编码信号后，执行相应的动作。
采用编码式分段可以设计更复杂的小车应用。
实际应用中要求小车行走机构能够缓起缓停，**定位，需要在行走机构加装变频功能，采用变频控制后小车可实现快速前进，低速前进，快速后退，慢速后退 4 种功能。为了提高生产效率，缩短运行节拍，吊具升降机构会采用双速控制，在干涉区外高速运行，在干涉区内低速运行，配合上升下降功能，可实现吊具快速上升、慢速上升、快速下降及慢速下降 4种功能。
如果采用信号分段式进行控制，至少需要 8 根滑触线，采用编码分段式则只需要 4 根，可实现 15 种功能，其中，8 用 7备，极大地简化了系统结构，另外，小车自带可编程功能元件，小车配置新功能时，只需设定一组备用编码，设计更灵活，可实现模块化设计和结构化编程等功能，也可设置无线遥控装
置，封锁地面控制系统，通过遥控直接控制小车的运行[2]。
3 结语
自行小车输送系统设计是一个复杂的过程，涉及工艺规划、功能设计、小车控制系统设计、滑触线功能设计及地面调度系统设计等内容。其中，滑触线的功能分配及分段，在自行小车输送系统的设计过程中是一个难点，在项目的规划阶段，应对工艺布局及需求进行分析，通过工艺流程确定地面调度系统及小车的功能及控制方式，根据小车的控制原理，对滑触线进行功能分配及分段。合理的功能分配及分段，可以简化控制系统的结构，提升自行小车的易用性及可靠性。完善的自行小车的功能设计，是对滑触线进行功能分配及分段的关键。
本文通过对电源分段式，信号分段式及编码分段式电动小车功能的分析，介绍了滑触线功能划分及分段的基本思路和方法。在实际应用中，应根据车组量、小车功能、工位数量及工位功能等具体情况具体分析，从稳定性、灵活性及项目成本等多方面考虑，选用*合适的方式。根据这些基本的思路及方法，可以设计出更多工业场景下的应用，为电动自行小车的多样化发展提供了更多的可能。
