工廠AGV結構設計與控制分析

李釗

摘 要：隨著現代科學技術不斷進步與發展，工廠和車間對自動化要求逐漸提高，在我國汽車裝配生產線零配件搬運中，物流效率遠不足以達到要求。為使物流效率提高，應對磁導航AGV關鍵模塊的結構進行新的設計，選用可編程邏輯控制器作為AGV的主控制系統，同時對AGV的關鍵模塊編程，優化AGV小車自動化功能，以此來提高工廠物流效率，減輕人力損耗。

關鍵詞：AGV；PLC；結構設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.132

1 前言

當前，AGV作為一種的新型運輸車正廣泛應用于工廠中，AGV即自動導引運輸車，是指能夠根據規定引導線路行駛，具有搬運貨物能力，不需要人工駕駛的自動化搬運車，其行駛的動力來源主要是電力。具有速度快、效率高、可控性強、安全性高的優點，能夠在很大程度上減輕工廠對勞動力的依賴性，提高工廠工作效率，減少工廠成本支出，對工廠生產發展意義重大。

2 AGV主要導引模式

AGV的導引模式眾多，但工廠普遍用的是磁導引。磁導引主要是利用運輸路徑中的磁場信號來控制車輛前進方向。磁導航成本主要在磁條鋪設方面，磁條鋪設成功后維護費用低、操作方法簡單、使用年限長、路徑變更簡單，故而磁導航成本相對視覺導引等導引方式成本更低廉，使用范圍更廣。

3 AGV的模塊設計

AGV主要由主控模塊、供電模塊、安全輔助模塊、導向模塊、驅動模塊、通訊模塊、站點識別模塊這七個模塊組成[1]。其中導向模塊、驅動模塊、主控模塊是AGV的核心模塊。

3.1 主控模塊

主控模塊是整個AGV系統的核心系統，相當于人體大腦一樣重要。其負責控制AGV工作，接收來自中央控制室的信號并向小車發出這些指令。同時AGV還向中央控制室反饋自身情況，反饋情況包括小車當前位置、運行狀態、行駛速度等。

3.2 導向、驅動模塊

導向、驅動模塊相當于車的方向控制器，通過接收來自主控模塊的信號控制小車的前進、轉彎等。

3.3 通訊模塊

通訊模塊是這個AGV系統與其他系統信號溝通模塊，通過AGV單車與總控室之間的通訊，可以實現中央控制室對整個AGV的全面控制。

3.4 安全與輔助模塊

安全與輔助模塊是設置在AGV小車上的安全措施，目的是為保障工作人員的安全和AGV小車自身安全。

3.5 供電模塊

供電模塊是AGV小車的供能系統，整個AGV小車的動力來源于此，一般AGV都安裝有蓄電池。

4 AGV主控制系統設計要求

控制系統是AGV最重要的系統，對整個AGV進行控制，猶如大腦可以控制其他身體機能[2]。為此，控制系統需要具備以下功能：第一、精確導航。AGV控制系統要具有精確的導航功能，讓整個小車能夠沿著預先設置的路徑行駛。第二、精準定位。AGV在行駛中，不同的方位行駛方向不同，因此，AGV自身要帶有定位系統，完成在不同位置行駛或停靠。第三、通訊完整。AGV系統在運行時要接收來自中央控制室的信號，這需要它自身具備通訊系統，便于二者之間實現監督與控制。第四、保護機制。AGV是自動化的裝置，有時在系統出現故障時，難免會出現不受控制的情況，設置保護機制，一方面可以保護AGV小車自身不受損壞，另一方面可以保護在工廠與AGV小車一起工作的工作人員不安全，還能在AGV電量不足時，向手機一樣自動預警，到充電站自主充電。

5 AGV結構設計方面

5.1 AGV行駛場地要求

AGV在車間內行駛，首先要對行駛車間做出具體要求。貨物存放處與貨物運輸處在兩個方向，故此在安裝磁條線路時，不能僅僅鋪設一條線路，應在之前對小車行駛方向、路徑做統一計劃。

5.2 PLC選型

PLC即可編程邏輯控制器，它是一種可以用于編程的存儲器，在AGV程序中必不可少。PLC首先要輸入采樣，即輸入用戶所編制的程序，其次可以進行程序執行，最后是輸出刷新階段。在PLC的選擇上，應體積較小、成本較低、運行速度快的控制器，選取三菱FX系列的FX2N型PLC作為AGV的主控制器[3]。FX2N型PLC不僅功能強、運行速度快，而且體積小、價格低，安裝在AGV上。

5.3 路徑跟蹤程序

由于AGV是采用磁導引，需安裝磁帶，在小車身上也要安裝磁感應器，以期其感知周圍磁場信號。在磁信號轉換期間，以5 m/s的速度采集信息，之后將信息平均化后發送給PLC，由PLC對AGV進行控制。

5.4 啟停器控制

要實現AGV自動運行或啟停，需要在控制模塊中設置工位檢測器。當AGV接收到啟停命令時。檢測器接收到限位啟停信息，將信息輸送至供電單元，暫停動力輸入，小車自動停止。

6 結論

隨著科學技術的發展，AGV技術正在不斷進步，AGV在實際生產中應用更廣泛，不但提高了工作效率，還降低人工成本。但AGV在使用中存在一些還須攻克的問題，如自動化程度不夠，不能實現完全自主作業，這些問題需要在以后進一步深入研究。

參考文獻：

[1]高毅華.工廠AGV實踐及運用[J].航空精密制造技術，2015，51（05）：59-62.

[2]王標，張西巍.基于AGV的動力總成工廠智能物流系統的設計[J]. 自動化應用，2017（11）：143-144+152.

[3]孫帥，焦子韻，劉曉宇，姜曉棟，陳丹丹，朱海榮.智能AGV小車控制系統設計[J].南通職業大學學報，2016，30（01）：96-100.