基于PLC和ZIGBEE無線通訊的AGV自行小車設(shè)計

閆峻

摘要：在工業(yè)現(xiàn)場某些特定的場合對自動化運輸提出了較高的要求，現(xiàn)有傳統(tǒng)的運輸方式已經(jīng)無法滿足其需求。AGV憑借其可靠、安全、高效和靈活的特點成為這些應(yīng)用場合不二的選擇。本文基于PLC和ZIGBEE無線通訊設(shè)計了AGV自行小車，介紹了其硬件組成、軟件組成、地標設(shè)定和磁條粘貼方法。

關(guān)鍵詞：PLC ZIGBEE無線通訊 AGV

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）12-0020-01

AGV是Automated Guided Vehicle的英文縮寫，意為“自行引導(dǎo)運輸車”，是指安裝有電、磁或光學(xué)（激光）等自動引導(dǎo)裝置，能夠按照規(guī)定路徑自行行駛或牽引貨物臺車到達指定目的地的智能運輸小車。本文基于PLC和ZIGBEE無線通訊設(shè)計了AGV自行小車，現(xiàn)將其硬件組成、軟件組成、地標設(shè)定和磁條粘貼進行簡單介紹。

1 硬件組成

潛伏牽引式AGV小車硬件包含驅(qū)動單元（包括驅(qū)動電機）、導(dǎo)航傳感器、控制單元（含控制器和通訊模塊）、支撐輪（前輪為萬向輪）、地標傳感器、牽引共計6個部分。對主要硬件組成簡要介紹如下：

（1）驅(qū)動單元。驅(qū)動單元主要包括驅(qū)動直流電機和電機驅(qū)動器。直流減速電機具有體積小，重量輕，力矩大，控制能力強，結(jié)構(gòu)緊湊，運行可靠等特點，小車驅(qū)動直流電機選用的是深圳松文機電有限公司生產(chǎn)的型號為供電電壓為24V的DM-12SGU（5GU-25KB）直流電機（帶減速機），此直流電機調(diào)速時相比其他電機能耗較小，使用壽命長。AGV小車的直流電機驅(qū)動器主要功能為通過接收PLC模塊的指令或信號，達到控制相應(yīng)直流電機的轉(zhuǎn)速、啟動和停止、方向和目的地。

（2）導(dǎo)航傳感器。磁導(dǎo)航傳感器，用于檢測導(dǎo)引磁條，使小車能夠沿著預(yù)定鋪設(shè)的磁條運行，達到小車循跡的功能。本產(chǎn)品選用的是型號為JH-06的磁導(dǎo)航傳感器。JH-06磁導(dǎo)航傳感器利用其內(nèi)部間隔20mm平均排布的6個采樣點，能夠檢測出磁條上方100 gauss以下的微弱磁場，每一個采樣點都有一路信號對應(yīng)輸出。AGV運行時，磁導(dǎo)航傳感器內(nèi)部垂直于磁條上方的連續(xù)1-3個采樣點會輸出信號，依靠輸出的這幾路信號，可以判斷磁條相對于JH-06型AGV磁導(dǎo)航傳感器偏離位置，據(jù)此AGV會自動作出調(diào)整，確保沿磁條前行。

（3）控制單元。小車通訊采用ZIGBEE無線采集模塊（1080A、1080）。ZIGBEE無線采集模塊可以實現(xiàn)AGV小車與上位機（AGV中央控制管理系統(tǒng)）之間的無線通訊，通過上位機的操作就可以實現(xiàn)對小車的控制與運行監(jiān)控。PLC模塊是小車控制的核心。其主要功能為：通過接受磁導(dǎo)航傳感器、地標傳感器、ZIGBEE無線數(shù)據(jù)采集卡、光電開關(guān)和接近開關(guān)的開關(guān)量或數(shù)字量信號直接或間接控制兩套直流電機的運轉(zhuǎn)；控制AGV小車上牽引銷和升降機的上升和下降；控制AGV小車前后及左右燈，還有車頂燈的開啟和熄滅等等各項功能。AGV小車所使用的PLC型號為MASTER-K120S標準型K7M-DRT60U。

（4）地標傳感器。地標傳感器，用于檢測地標磁條，讀取相應(yīng)的地標信息，使小車能夠?qū)崿F(xiàn)地標所對應(yīng)的功能（快速、中速、慢速、停止、分岔等）。采用JH-100B型AGV地標傳感器。該地標讀取器采用1路采樣點，能夠檢測并區(qū)分100 gauss以下微弱的N極磁場和S極磁場，并通過兩路NPN輸出來區(qū)分指示。磁條導(dǎo)航方式的自動導(dǎo)引車AGV，沿著地面鋪設(shè)的磁條行駛。JH-100B型AGV地標傳感器，安裝在AGV車體側(cè)面的底部，距離磁條表面20—40mm，磁條寬度為30-50 mm，厚度1mm。AGV的運行路徑是由多條路段首尾連接而成，地標磁條作為路段的首尾端點，用來指示AGV進入哪個運行路段，從而控制AGV加速、減速、停車等。實際使用中，地標磁條垂直于導(dǎo)航磁條方向，貼在導(dǎo)航磁條旁邊的地面上。

2 軟件組成及功能

（1）ZIGBEE高級測控系統(tǒng)（ZIGBEE Sever）。ZIGBEE高級測控系統(tǒng)即ZIGBEE Sever主要用來建立和監(jiān)控ZIGBEE 1080和ZIGBEE 1080A之間的連接。實現(xiàn)PC機和PLC之間的數(shù)據(jù)傳送和接收。其操作簡單，可實現(xiàn)的監(jiān)控范圍廣，數(shù)據(jù)傳送量大。

（2）小車設(shè)置與運行監(jiān)控系統(tǒng)。單獨一臺AGV小車可通過單機版系統(tǒng)對運行參數(shù)進行設(shè)置，兩臺及兩臺以上小車可組成一個AGV小車運行系統(tǒng)，系統(tǒng)可通過上位機進行參數(shù)設(shè)置和實時調(diào)度。

3 地標定義與設(shè)置

（1）地標定義。地標磁條分兩種極性，一種是S極，一種是N極；為方便區(qū)分，S極磁條表面為黃色，N極磁條表面為綠色。根據(jù)地標傳感器的輸出特性和控制單元的輸入特性，將S極輸入定義為數(shù)字量“0”，N極輸入定義為數(shù)字量“1”。

（2）地標命令設(shè)置。四位地標命令是一個二進制常數(shù)，從0000到1111，也就是十進制的0到15。每個編號的定標可根據(jù)使用習慣和工藝需求定義為任意一種地標命令，如可將0000定義為加速，減速，停止，分岔等。要注意的是，前后兩個地標命令的定義不能有邏輯上的沖突。另外，可根據(jù)工藝和現(xiàn)場需要，將地標命令擴展為一個五位二進制常數(shù)，即十進制編號0到63。

4 AGV小車磁條粘貼

（1）導(dǎo)航磁條粘貼方法。按照行走線路畫出小車運行路徑，然后再按照路徑進行粘貼；粘貼時導(dǎo)航磁條之間最好不要出現(xiàn)縫隙，避免漏磁現(xiàn)象發(fā)生；導(dǎo)航磁條粘貼后需用力按壓，使磁條與地面緊密接觸，提高磁條使用壽命；使用警示膠帶對導(dǎo)航磁條進行粘貼封閉，保護磁條不受污染。

（2）地標磁條粘貼方法。按照工藝需要定義地標磁條，事先做好地標的編碼，地標磁條一律粘貼在小車運行正方向的右邊；粘貼前將地面清理干凈，不可有油污、灰塵或其他雜物；彎道處不可粘貼地標，地標應(yīng)該距離彎道有一定的位置，必須在車身擺正之后的位置粘貼地標；用警示膠帶對地標磁條進行粘貼封閉，保護磁條不受污染。

5 結(jié)語

AGV實現(xiàn)了物料的自動化搬運，一方面克服了人工操作的弊端，降低了勞動成本，另一方面也因為其靈活、高效、安全等特點為物料的自動、快速、高效轉(zhuǎn)運提供了可能。我國工業(yè)的發(fā)展的需求對AGV設(shè)備的需求日益增大，其應(yīng)用前景非常廣闊。

參考文獻

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