高平

（無(wú)錫信捷電氣股份有限公司，江蘇 無(wú)錫 214072）

0 引言

通過(guò)傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行信息的全面獲取，采用邊緣檢測(cè)法得到準(zhǔn)確的軌道信息，人工智能技術(shù)計(jì)算小車(chē)與軌道線(xiàn)之間存在的具體位置偏差數(shù)值，利用雙驅(qū)動(dòng)差速控制的方式引導(dǎo)AGV完成運(yùn)行方向的改變。根據(jù)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理，對(duì)AGV的軟件區(qū)域進(jìn)行綜合管理，滿(mǎn)足小車(chē)的自動(dòng)控制需求[1]。

1 基于PLC控制的AGV系統(tǒng)構(gòu)建

1.1 AGV系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)

在PLC控制技術(shù)的基礎(chǔ)上建立AGV系統(tǒng)，需要結(jié)合相關(guān)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況，選擇更為穩(wěn)妥的模塊化設(shè)計(jì)方案，結(jié)合AGV運(yùn)行提出的各項(xiàng)要求，通過(guò)功能設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)工作流程的分模塊化控制，降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，滿(mǎn)足各項(xiàng)功能設(shè)計(jì)的根本需求。在進(jìn)行AGV系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)期間，聯(lián)系系統(tǒng)的工作狀態(tài)分別設(shè)置初始化模塊、主循環(huán)模塊進(jìn)行統(tǒng)一管理，初始化模塊負(fù)責(zé)根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行情況完成自動(dòng)初始化設(shè)置，或在AGV系統(tǒng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入到初始化運(yùn)行的狀態(tài)，展示出標(biāo)志化的黑線(xiàn)作為引導(dǎo)，將AGV牽引到引導(dǎo)黑線(xiàn)區(qū)域，激活主循環(huán)模塊。初始化處理的過(guò)程中對(duì)AGV系統(tǒng)的工作情況進(jìn)行全面分析，制定出后續(xù)的工作方案，假設(shè)系統(tǒng)已經(jīng)完全處于引導(dǎo)黑線(xiàn)區(qū)域時(shí)，不需要開(kāi)展運(yùn)輸作業(yè)。主循環(huán)模塊是AGV系統(tǒng)建立的核心，以PLC控制技術(shù)為基礎(chǔ)，保證系統(tǒng)各項(xiàng)功能的穩(wěn)定運(yùn)行，AGV系統(tǒng)初始化完成后，觀察運(yùn)輸車(chē)位是否處于引導(dǎo)黑線(xiàn)區(qū)域，檢測(cè)完成后主循環(huán)模塊開(kāi)始自動(dòng)對(duì)路面數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析，完全控制運(yùn)輸車(chē)的工作方向和行進(jìn)速度[2]。

1.2 AGV系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

在進(jìn)行AGV系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的過(guò)程中，首先需要結(jié)合實(shí)際工作環(huán)境對(duì)車(chē)體的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，滿(mǎn)足基礎(chǔ)負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，整體構(gòu)成一目了然，不需要復(fù)雜的外形結(jié)構(gòu)，在車(chē)體內(nèi)設(shè)置轉(zhuǎn)向電機(jī)，對(duì)小車(chē)的運(yùn)行方向進(jìn)行控制，安裝雙向驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向燈起到警示作用。在進(jìn)行AGV系統(tǒng)控制單元設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要安裝PLC控制器，選擇先進(jìn)的控制元件對(duì)AGV系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)流程進(jìn)行整體控制，并保證端口的I/O功能。在AGV系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)的過(guò)程中，結(jié)合小車(chē)運(yùn)行階段的供電需求，建立免維護(hù)的電源管理系統(tǒng)，有效降低資源的投入，提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益，能夠自動(dòng)完成電源充電檢測(cè)。電機(jī)安裝階段想要保證AGV系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，需要對(duì)不同型號(hào)電機(jī)的功率進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，選擇合適的電機(jī)對(duì)小車(chē)過(guò)階、越障等特殊運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行控制[3]。

1.3 AGV系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

如圖1所示，AGV控制系統(tǒng)PLC程序?qū)⑷碌牡貓D數(shù)據(jù)作為系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，對(duì)小車(chē)的位置進(jìn)行調(diào)整滿(mǎn)足執(zhí)行條件，通過(guò)系統(tǒng)檢測(cè)后，完成下一階段任務(wù)。在進(jìn)行AGV系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要選擇合適的PLC控制型號(hào)，保證系統(tǒng)后續(xù)運(yùn)行的穩(wěn)定性，通常在系統(tǒng)軟件區(qū)域安裝CPI、EM222擴(kuò)展模塊。PCL控制中心負(fù)責(zé)進(jìn)行地址分配維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，其與AGV技術(shù)設(shè)計(jì)的主要流程相符，對(duì)開(kāi)關(guān)量I/O點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和指令的平穩(wěn)輸入、輸出，對(duì)運(yùn)輸車(chē)的工作狀態(tài)進(jìn)行引導(dǎo)。

圖1 AGV控制系統(tǒng)PLC程序流程圖

2 基于PLC控制的AGV技術(shù)應(yīng)用

2.1 PLC與AGV小車(chē)協(xié)調(diào)工作

2.1.1 供料站的工作流程

結(jié)合產(chǎn)線(xiàn)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，通常開(kāi)供料站與碼垛站處于同一站內(nèi)，為整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)的運(yùn)行提供原始加工資料，屬于存儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)。AGV小車(chē)的工作流程需要將待加工的原料運(yùn)輸?shù)絺}(cāng)庫(kù)平臺(tái)，系統(tǒng)工件都帶有可識(shí)別的條形碼，同時(shí)要將加工完成的工件運(yùn)輸存放到站點(diǎn)內(nèi)。產(chǎn)線(xiàn)的工作開(kāi)展前，AGV小車(chē)要自動(dòng)運(yùn)行至搬運(yùn)站?？刻帲艑?dǎo)航AGV系統(tǒng)利用模塊中的RFID卡對(duì)搬運(yùn)站ID進(jìn)行精準(zhǔn)識(shí)別，PLC控制中心獲取到工號(hào)ID信息后，采用自動(dòng)化信息處理技術(shù)完成內(nèi)部信息的分析，將得到的信號(hào)輸送到碼垛站的機(jī)械手程序中，碼垛機(jī)械手按照指令信息進(jìn)行物料抓取，將其放置在AGV小車(chē)上完成輸送任務(wù)。碼垛機(jī)械手完成抓取動(dòng)作后，PLC控制中心接受信號(hào)向小車(chē)下達(dá)運(yùn)行指令，小車(chē)采用輸送動(dòng)作，為加工站提供生產(chǎn)材料，保證工作過(guò)程中PLC與AGV小車(chē)的協(xié)調(diào)性[4]。

2.1.2 打磨站的工作流程

AGV小車(chē)將待加工的工件從倉(cāng)庫(kù)中取出，順利運(yùn)送到打磨站，通過(guò)機(jī)械化處理進(jìn)行工件生產(chǎn)，將打磨站作為加工產(chǎn)線(xiàn)的重要加工流程，對(duì)工件的打磨情況進(jìn)行全面監(jiān)督，嚴(yán)格按照產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)格完成加工工序的處理和優(yōu)化。打磨站AGV小車(chē)的工作流程通過(guò)磁性導(dǎo)引帶完成待加工工件的運(yùn)輸工作，確定產(chǎn)線(xiàn)設(shè)定的工號(hào)ID，實(shí)現(xiàn)從搬運(yùn)站到打磨站之間的順利同行，當(dāng)AGV小車(chē)順利到達(dá)工號(hào)點(diǎn)時(shí)，小車(chē)能夠自動(dòng)發(fā)送信號(hào)到PLC控制中心，PLC系統(tǒng)對(duì)信號(hào)內(nèi)容進(jìn)行分析處理，發(fā)送抓取指令到打磨機(jī)械手，打磨機(jī)械手將需要加工的物料抓取到AGV小車(chē)中。當(dāng)工件加工完成后打磨機(jī)械手負(fù)責(zé)將得到的物料抓取到小車(chē)內(nèi)，PLC控制中心為小車(chē)提供指令信號(hào)，引導(dǎo)小車(chē)的下一步行進(jìn)路程。

2.1.3 搬運(yùn)站的工作流程

生產(chǎn)線(xiàn)的加工產(chǎn)品借助AGV小車(chē)的便利性，自動(dòng)化運(yùn)送到搬運(yùn)站，嚴(yán)格按照工件產(chǎn)品的識(shí)別號(hào)碼進(jìn)行整體擺放，保證工件儲(chǔ)存的合理性，每個(gè)工件在加工完成后會(huì)帶有明顯的原始倉(cāng)庫(kù)標(biāo)識(shí)，通常以可識(shí)別的條形碼狀態(tài)存在。在儲(chǔ)存管理的過(guò)程中嚴(yán)格按照存庫(kù)擺放要求進(jìn)行工件入庫(kù)處理，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)完成儲(chǔ)存信息的記錄，為后續(xù)商品的搬運(yùn)提供依據(jù)，工作流程的順利執(zhí)行需要AGV小車(chē)?yán)么判詫?dǎo)引帶，將加工完成的工件從噴漆站搬運(yùn)出來(lái)，自動(dòng)識(shí)別產(chǎn)線(xiàn)設(shè)定的工號(hào)ID，將完成噴漆的工件從噴漆站運(yùn)送到搬運(yùn)站。AGV小車(chē)每到達(dá)某一工號(hào)區(qū)域，會(huì)自動(dòng)編寫(xiě)信號(hào)輸送到系統(tǒng)的PLC控制中心，PLC在進(jìn)行信號(hào)接收分析后，將解析后的信號(hào)傳輸?shù)桨徇\(yùn)機(jī)械手并下達(dá)工作指令，搬運(yùn)機(jī)械手將處于AGV小車(chē)上的加工成品搬運(yùn)到特定區(qū)域，當(dāng)搬運(yùn)機(jī)械手的工作完成后，PLC會(huì)向小車(chē)發(fā)送執(zhí)行信號(hào)，小車(chē)自動(dòng)開(kāi)展下一步的工件運(yùn)輸工作。

2.2 基于PLC控制立體倉(cāng)庫(kù)AGV系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

基于PLC控制立體倉(cāng)庫(kù)AGV控制系統(tǒng)如圖2所示，由中心控制處理器完成各項(xiàng)管理任務(wù)，將傳感器得到的小車(chē)運(yùn)行狀態(tài)，傳輸?shù)揭苿?dòng)設(shè)備控制端，由液晶顯示器表現(xiàn)出來(lái)，工作人員結(jié)合工作狀態(tài)進(jìn)行流程調(diào)整。

圖2 AGV控制系統(tǒng)功能框圖

2.2.1 AGV電氣回路設(shè)計(jì)

在進(jìn)行電氣回路設(shè)置的過(guò)程中，首先需要對(duì)AGV車(chē)載控制模塊中電氣控制回路進(jìn)行全面分析，設(shè)置電源系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)運(yùn)行情況進(jìn)行管理，通過(guò)PLC的CPU輸入/輸出技術(shù)的應(yīng)用保證信號(hào)的穩(wěn)定性，PLC控制技術(shù)仍然作為信息輸送的擴(kuò)展程序。直流電機(jī)負(fù)責(zé)AGV系統(tǒng)的運(yùn)行驅(qū)動(dòng)，設(shè)置貨物搬運(yùn)機(jī)構(gòu)監(jiān)控搬運(yùn)程序，電源系統(tǒng)需要保證驅(qū)動(dòng)電機(jī)和車(chē)載控制體系具有充足的能源供應(yīng)，建立穩(wěn)定高效的電源系統(tǒng)確保AGV的運(yùn)行動(dòng)力，能夠根據(jù)生產(chǎn)線(xiàn)的工作需要完成系統(tǒng)行進(jìn)和轉(zhuǎn)向。AGV控制系統(tǒng)在進(jìn)行AGV功能控制的過(guò)程中，要建立高效的電源系統(tǒng)作為支撐，有效延長(zhǎng)AGV系統(tǒng)的待機(jī)時(shí)間，全面提高商品出入庫(kù)搬運(yùn)效率。

2.2.2 AGV系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精確定位

AGV的精確定位要求AGV小車(chē)精確的?？吭谔囟ǖ墓ぷ鲄^(qū)域，隨時(shí)通過(guò)AGV系統(tǒng)模塊的控制調(diào)整小車(chē)的靜止姿態(tài)，AGV系統(tǒng)的精準(zhǔn)定位能夠保證搬運(yùn)流程的穩(wěn)定性，以正規(guī)的姿態(tài)完成AGV充電以及貨物搬運(yùn)的基本職能。除此之外，AGV的精確定位還需要對(duì)AGV機(jī)械手臂的工作狀態(tài)進(jìn)行管理，根據(jù)生產(chǎn)線(xiàn)的加工需求進(jìn)行貨品搬運(yùn)，在AGV停車(chē)后想要保證位置、姿勢(shì)的精確性，要求控制中心進(jìn)行調(diào)整，受到行進(jìn)慣性的影響，需要在AGV小車(chē)停止前，調(diào)節(jié)AGV的運(yùn)行速度。在AGV系統(tǒng)下達(dá)停車(chē)指令前，在區(qū)域內(nèi)鋪設(shè)減速標(biāo)志，由AGV系統(tǒng)自主識(shí)別，其作用與交通建設(shè)中的“減速帶”相同，當(dāng)AGV內(nèi)置傳感器檢測(cè)到路上的“減速標(biāo)志”后，AGV系統(tǒng)發(fā)送速度控制指令，提前降低AGV的行駛速度，為了保證AGV傳感器信息識(shí)別的精準(zhǔn)性，需要在減速標(biāo)志設(shè)計(jì)的過(guò)程中進(jìn)行路徑標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)編碼，將編碼程序設(shè)置到系統(tǒng)中心，通過(guò)減速標(biāo)志識(shí)別的方式，進(jìn)一步提高AGV系統(tǒng)的精確性。

AGV小車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中檢測(cè)到停車(chē)標(biāo)識(shí)后，會(huì)穩(wěn)定進(jìn)入到待停車(chē)區(qū)域，這時(shí)的AGV系統(tǒng)利用模糊邏輯控制手段，對(duì)AGV小車(chē)的?？孔藨B(tài)進(jìn)行調(diào)整，模糊控制技術(shù)是以信息收集為主的技術(shù)形式，需要豐富的專(zhuān)家知識(shí)和管理經(jīng)驗(yàn)降低指令下達(dá)的不確定性，相關(guān)問(wèn)題無(wú)法通過(guò)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行表示，其使用流程十分簡(jiǎn)便、系統(tǒng)設(shè)計(jì)并不復(fù)雜，目前在控制技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

想要保證PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)的抗干擾能力，需要在AGV技術(shù)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，在控制系統(tǒng)中運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)理念，以傳統(tǒng)自動(dòng)引導(dǎo)車(chē)的設(shè)計(jì)流程為基礎(chǔ)，結(jié)合PLC控制系統(tǒng)的功能特點(diǎn)，創(chuàng)新傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，將直流無(wú)刷電機(jī)設(shè)置為小車(chē)的核心動(dòng)力系統(tǒng)。