基于磁引导方式自动导引运输车的plc控制系统设计

ＤＯＩ：１０．１９５５１／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ１６７２－９１２９．２０１９．１４．０３２
基于磁引导方式自动导引运输车的ＰＬＣ控制系统设计
陈　妍（天津职业技术师范大学　天津　３００２２２）
摘要：自动导引运输车（ＡｕｔｏｍａｔｅｄＧｕｉｄｅｄＶｅｈｉｃｌｅ）由于自动化程度高、应用灵活、安全可靠等诸多优点，在工业生产和物流运输环节得到广泛应用。

自动导引运输车的关键部分是其控制系统，决定了它的功能实现和可靠性。

本文以磁引导方式自动导引运输车为研究对象，设计基于ＰＬＣ的控制系统，并通过硬件和软件的搭建和调试，测试该设计方法实现的功能，验证该ＰＬＣ控制系统的可行性。

关键词：磁引导；自动导引运输车；ＰＬＣ控制系统
中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２－９１２９（２０１９）１４－００３６－０１
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｕｔｏｍａｔｅｄＧｕｉｄｅｄＶｅｈｉｃｌｅｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｌｏｇｉｓｔｉｃｓｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｈｉｇｈｄｅｇｒｅｅｏｆａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ｆｌｅｘｉｂｌｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｓａｆｅｔｙａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅｋｅｙｐａｒｔｏｆｔｈｅａｕｔｏｐｉｌｏｔｉｓｉｔｓｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓｉｔｓｆｕｎｃｔｉｏｎｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｇｕｉｄａｎｃｅｖｅｈｉｃｌｅａｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔ，ｄｅｓｉｇｎｂａｓｅｄｏｎＰＬＣｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｄｅｂｕｇｇｉｎｇｏｆｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅ，ｔｅｓｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｖｅｒｉｆｙｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅＰＬＣｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍａｇｎｅｔｉｃｇｕｉｄａｎｃｅ；Ｈｏｍｉｎｇｖｅｈｉｃｌｅ；ＰＬＣｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ
近年来自动导引运输车的应用领域越来越广泛，从机械制造、物料搬运、物料的仓储、产品的配送都出现了它的身影。

考虑磁引导技术成熟，本文以磁引导方式自动导引运输车为研究对象，设计基于ＰＬＣ功能齐全、可靠性高的控制系统。

１　控制系统硬件设计
综合ＰＬＣＩ／Ｏ点数、功能，考虑成本，ＰＬＣ选择台达（ＤＥＬ ＴＡ）ＤＶＰ２８ＳＶ１１Ｔ型号；选择威仑（ＷＥＩＮＶＩＥ）ＴＫ６０７０ｉＨ彩色触摸屏，与ＰＬＣ相互通信；测试环节中选用２５ｍｍ宽度的磁带，选择８路输入信号的磁引导传感器，将采集磁条信息传送给ＰＬＣ；选择增量式的旋转编码器，测量直流电机的速度和方向，并将采集信号传送给ＰＬＣ；考虑到行星减速电机具有电机消耗功率小、转矩大、噪音低等特点，选择６０ＪＸ３００Ｋ１３Ｇ１２／６０１０５－２４３０永磁直流行星减速电机；选择风帆（ＳＡＩＬ）６－ＱＷ－３６１２Ｖ３６Ａｈ３１０（ＳＡＥ）铅酸电池，作为系统的直流电源，分别为ＰＬＣ和直流电机驱动器提供电能。

运行过程中检测到障碍物时自动停止，障碍解除后自动启动，并通过声光报警器提示运行与故障等情况，并引入启动的限制条件，避免在危险的情况下启动导致安全事故的发生。

２　控制系统程序设计
根据功能要求，先对ＰＬＣ控制系统Ｉ／Ｏ进行分配，部分Ｉ／Ｏ接口分配说明如下：
ＨＨＳＣ０Ａ，Ｘ０，左轮旋转码盘Ａ相脉冲输入；
ＨＨＳＣ０Ｂ，Ｘ１，左轮旋转码盘Ｂ相脉冲输入；
ＳＴＡＲＴ，Ｘ２，系统启动按钮；
ＨＨＳＣ１Ａ，Ｘ４，右轮旋转码盘Ａ相脉冲输入；
ＨＨＳＣ１Ｂ，Ｘ５，右轮旋转码盘Ｂ相脉冲输入；
ＳＴＯＰ，Ｘ６，系统急停按钮；
Ｈ０Ｈ７，Ｘ１０Ｘ１７，磁引导传感器；
Ｔ１Ｔ３，Ｘ２０Ｘ２２，障碍探测传感器；
Ｉ１Ｉ３，Ｘ２３，充放电、低压等状态指示，自定义充电为０，放电为１；
ＲＦＩＤ，Ｘ２７，通信、站点检测；
ＺＰＷＭ，ＹＰＷＭ，Ｙ０，Ｙ２，左右轮电机ＰＷＭ；
ＺＦ，ＹＦ，Ｙ１，Ｙ３，左右轮驱动使能。

在程序设计中，将磁引导传感器８路信号分别赋值到Ｄ２０储存器，再将Ｄ２０的数值代入ＰＩＤ程序模块运算。

测试中电机的驱动方式设置１ＫＨｚ的ＰＷＭ为５０％时小车停止，ＰＷＭ为０％时为正像最大速度，ＰＷＭ为１００％是为最大反向速度。

在启动开始的短时间里通过运算一个可以累积减小的数，该数初始值由设定的目标ＰＷＭ寄存器中的值来赋值，由寄存器中的数值与运算的数值进行叠减运算，保证启动后速度平稳提升。

ＰＩＤ算法程序如下：
ＭＯＶＰＤ２１０Ｄ３０００
ＭＯＶＰＤ２１１Ｄ３００１
ＭＯＶＰＤ２１２Ｄ３００２
ＭＯＶＰＤ２１３Ｄ３００３
ＭＯＶＰＫ０Ｄ３００４
ＭＯＶＰＫ６０Ｄ３００６
ＭＯＶＰＫ－６０Ｄ３００７
ＭＯＶＰＫ６０Ｄ３００８
ＭＯＶＰＫ－６０Ｄ３００９
ＭＯＶＫ０Ｄ１０５
ＬＤＭ１０１
ＰＩＤＤ１０５Ｄ２０Ｄ３０００Ｄ１０６
３　触摸屏组态画面的设计
触摸屏设置了站点设置、任务模式设置、记录查询及系统调试等多个显示界面，所有界面都能显示电池电量、日期时间等信息。

触摸屏开机是显示开机画面，系统默认一定启动时间，如果点击此界面上的设置按钮则进入系统设置界面，否则经过启动时间后自动进入站点设置界面。

在多台自动导引运输车工作的情况下设置界面可以设置该自动导引运输车的工作区域和车号；可以设置启动斜率，停止斜率；高速、中速、低速三种速度的设置；手动、任务、自动三种模式的设置。

站点设置能够显示当前的任务模式和速度模式，可以显示实时行进速度；可随时结束当前运输任务，在自动导引运输车停止的状态下可以进入到手动控制面板进行调试；能够设置自动导引运输车的任务目标站点信息。

任务模式设置可以在自动模式的基础上设置停靠的站点和对应站点停靠的时间。

记录查询窗口可以查看运行停靠的站点数、行程信息、工作时间；查看报警记录信息和自动充电信息。

报警窗口设置为弹窗，在重要报警信息出现的时候弹出该窗口提示报警的信息，根据报警信息的不同级别显示不同的颜色以及提示相应的操作。

充电窗口，要求在自动导引运输车充电的过程中全屏显示电池的信息，电池图标以闪烁部分显示未充满的电量，此状态下为了保证安全强制停止驱动系统，防止出现误操作，充电完成后屏幕上提示充电完成。

系统调试界面是具有管理员权限的调试人员专用窗口，通过密码进入该界面，可修改ＰＩＤ参数、监控ＰＷＭ的输出值等。

通过测试，该ＰＬＣ控制系统设计很好的满足了磁引导方式自动导引运输车的控制要求。

参考文献：
［１］左巍．ＡＧＶ自动导引车发展趋势及控制系统设计［Ｊ］．信息记录材料，２０１８，１９（０４）：８５－８６．
［２］呼玉东，文啸，张楚，文西芹．基于Ｓ７－１２００ＰＬＣ的ＡＧＶ控制系统的设计与实现［Ｊ］．机床与液压，２０１８，４６（０５）：１６－２０＋６３．
［３］陈浩云，陆荣，于多．一种磁导式ＡＧＶ小车ＰＬＣ控制系统的设计［Ｊ］．工业控制计算机，２０１９，３２（０４）：１３１－１３２＋１３４．
作者简介：陈妍（１９８７—），女，天津，硕士研究生，助理工程师．国有资产管理处采购管理员。

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