陳媛媛，張守興，陳 菁

（1.?？诮?jīng)濟(jì)學(xué)院，海南 ?？?571100；2.青島理工大學(xué)琴島學(xué)院，山東 青島 266000）

引言

近年來，隨著現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)不斷發(fā)展，工業(yè)向自動化、智能化、數(shù)字化發(fā)展的腳步越來越快。如今自動化控制技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的非常成熟，特別是工廠企業(yè)的流水線控制系統(tǒng)已完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)的生產(chǎn)制造工藝，在減小人工成本，提高生產(chǎn)效率方面尤其突出。隨著“中國制造2025”戰(zhàn)略的逐步推進(jìn)，以自動導(dǎo)引小車AGV為代表的新一代智能控制運(yùn)送小車技術(shù)，因其安裝容易，維護(hù)方便，近年來越來越廣泛地應(yīng)用在各大企業(yè)生產(chǎn)車間。但由于各個(gè)企業(yè)生產(chǎn)工序、工作環(huán)境等各不相同，對AGV自動運(yùn)送小車的功能、參數(shù)、精度等需求也不同[1]。

AGV自動運(yùn)送小車是當(dāng)代各種生產(chǎn)、制造、研發(fā)等企業(yè)所必須的設(shè)備，可以大大提高工作效率，減少人力資源的投入，加快生產(chǎn)制造的速度。傳統(tǒng)的繼電器、接觸器控制小車缺點(diǎn)多，體積大且線路復(fù)雜，同時(shí)維修成本高、維修周期長已無法正常滿足企業(yè)需求，隨著PLC自動控制技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)送小車的自動控制也容易實(shí)現(xiàn)。

為實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場運(yùn)輸物料載體的優(yōu)化，節(jié)約人工成本，降低安全隱患，結(jié)合企業(yè)對智能化運(yùn)輸?shù)男枨?，模擬仿真AGV小車自動導(dǎo)引方案[2]。本文設(shè)計(jì)了基于PLC控制自動導(dǎo)引小車，完成對小車車體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、硬件電路設(shè)計(jì)及其外圍控制電路設(shè)計(jì)，可按照既定路線實(shí)現(xiàn)AGV自動導(dǎo)引運(yùn)送功能。

本文研究基于PLC控制的AGV自動運(yùn)送小車控制，可滿足現(xiàn)代生產(chǎn)對物流系統(tǒng)、生產(chǎn)車間自動搬運(yùn)作業(yè)的高要求。為我國AGV小車導(dǎo)航技術(shù)的研究奠定一定的理論及實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

1 小車整體設(shè)計(jì)

1.1 AGV運(yùn)送小車車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

小車車體設(shè)有A、B、C三個(gè)控制點(diǎn)，7個(gè)小車動作控制按鈕。包括裝料按鈕、卸料按鈕A、卸料按鈕B、前進(jìn)按、后退按鈕、啟動按鈕和停止按鈕。為了使系統(tǒng)執(zhí)行更加方便，可以實(shí)現(xiàn)手動和自動兩種模式自由切換。AGV小車系統(tǒng)車體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 AGV小車系統(tǒng)車體結(jié)構(gòu)圖

1.2 AGV小車控制系統(tǒng)流程框圖

AGV小車的自動運(yùn)送控制設(shè)計(jì)最主要的關(guān)鍵技術(shù)為遠(yuǎn)程控制和位置控制，AGV小車采用自動導(dǎo)引模式，可實(shí)現(xiàn)按照既定的路線對運(yùn)送物料的裝料、卸料等操作。具有加速快，位置定位準(zhǔn)確，適合運(yùn)輸比較重的物料，運(yùn)行平穩(wěn)，系統(tǒng)控制簡單，成本低，便于應(yīng)用多種環(huán)境區(qū)域等優(yōu)點(diǎn)，但也面臨著路線不能隨機(jī)改變，只能按照既定路線行駛的缺點(diǎn)。AGV小車控制系統(tǒng)流程框圖如下頁圖2所示。

圖2 AGV小車控制系統(tǒng)流程框圖

2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

AGV自動運(yùn)送小車控制系統(tǒng)主要硬件設(shè)備有：傳感器、驅(qū)動電機(jī)、氣動系統(tǒng)、PLC控制器等。

2.1 主要硬件設(shè)備選擇

其中傳感器選擇熱釋電型紅外傳感器，驅(qū)動電機(jī)則考慮實(shí)際運(yùn)送物料的重量及小車運(yùn)行速度等方面選用大扭矩電機(jī)。

2.2 PLC主控制器選擇

按照小車車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，需5個(gè)輸入點(diǎn)、4個(gè)輸出點(diǎn)、1個(gè)模擬量輸入和1個(gè)模擬量輸出來控制物料往返小車運(yùn)動，經(jīng)過反復(fù)研究小車工藝流程以及物料往返小車所需的輸入輸出變量的特點(diǎn)，本文采用西門子s7-200系列CPU224控制器作為主控制器[3]。

3 AGV自動運(yùn)送小車軟件設(shè)計(jì)

3.1 I/O分配

PLC控制系統(tǒng)的輸入信號，將外部控制按鈕開關(guān)量信號與PLC內(nèi)部控制端子進(jìn)行一一對應(yīng)，編寫I/O分配表。如圖表1所示。

表1 I/O分配表

3.2 PLC控制梯形圖設(shè)計(jì)

3.2.1 主程序塊

系統(tǒng)上電，采用M0.0方便手動自動自由切換，置位為1表示手動模式，即系統(tǒng)上電之后默認(rèn)為手動模式。指令盒SRB0表示手動子程序，SRB1表示自動子程序。圖3為上電程序運(yùn)行模擬圖。

圖3 上電程序運(yùn)行模擬圖

3.2.2 手動自動模式選擇

用戶可根據(jù)需求選擇手動或自動模式。如切換自動模式，點(diǎn)動I0.0觸點(diǎn)直接切換自動模式，這里運(yùn)用到上升沿指令和下降沿指令，I0.0點(diǎn)動通路后上升沿指令調(diào)用M0.0，當(dāng)M0.0復(fù)位為0時(shí)自動模式切換成功，同時(shí)下降沿指令的使用代表著I0.0通路后循環(huán)保持繼電器M0.0狀態(tài)為0。圖4、圖5分別為自動模式下程序運(yùn)行模擬圖及裝料程序運(yùn)行模擬圖。

圖4 自動運(yùn)行模擬圖

圖5 自動運(yùn)行模式下裝料模擬圖

4 組態(tài)分析

根據(jù)工藝和控制要求建立主監(jiān)控畫面，建立自動運(yùn)送小車、限位開關(guān)、指示燈、控制按鈕、連接變量、組態(tài)動畫，做出的監(jiān)控主畫面如圖6所示。

圖6 組態(tài)控制監(jiān)控畫面

5 結(jié)論

基于PLC控制AGV自動運(yùn)送小車的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)按照既定路線對小車自動裝料、卸料的控制，同時(shí)結(jié)合組態(tài)控制實(shí)現(xiàn)對自動小車控制畫面的組網(wǎng)監(jiān)控，采用專用的PPI編程電纜來實(shí)現(xiàn)軟件與PLC之間的通信連接，及PLC與組態(tài)之間的通信連接。