基于PLC控制的AGV技術研究及其應用

高平

（無錫信捷電氣股份有限公司，江蘇 無錫 214072）

0 引言

通過傳感器實現對運行信息的全面獲取，采用邊緣檢測法得到準確的軌道信息，人工智能技術計算小車與軌道線之間存在的具體位置偏差數值，利用雙驅動差速控制的方式引導AGV完成運行方向的改變。根據系統硬件結構的設計原理，對AGV的軟件區域進行綜合管理，滿足小車的自動控制需求[1]。

1 基于PLC控制的AGV系統構建

1.1 AGV系統的整體設計

在PLC控制技術的基礎上建立AGV系統，需要結合相關技術的實際應用情況，選擇更為穩妥的模塊化設計方案，結合AGV運行提出的各項要求，通過功能設計實現工作流程的分模塊化控制，降低系統設計的復雜性，滿足各項功能設計的根本需求。在進行AGV系統整體設計期間，聯系系統的工作狀態分別設置初始化模塊、主循環模塊進行統一管理，初始化模塊負責根據系統的運行情況完成自動初始化設置，或在AGV系統開關打開時，系統自動進入到初始化運行的狀態，展示出標志化的黑線作為引導，將AGV牽引到引導黑線區域，激活主循環模塊。初始化處理的過程中對AGV系統的工作情況進行全面分析，制定出后續的工作方案，假設系統已經完全處于引導黑線區域時，不需要開展運輸作業。主循環模塊是AGV系統建立的核心，以PLC控制技術為基礎，保證系統各項功能的穩定運行，AGV系統初始化完成后，觀察運輸車位是否處于引導黑線區域，檢測完成后主循環模塊開始自動對路面數據進行采集、分析，完全控制運輸車的工作方向和行進速度[2]。

1.2 AGV系統的硬件設計

在進行AGV系統硬件設計的過程中，首先需要結合實際工作環境對車體的整體結構進行設計優化，滿足基礎負荷標準，整體構成一目了然，不需要復雜的外形結構，在車體內設置轉向電機，對小車的運行方向進行控制，安裝雙向驅動轉向燈起到警示作用。在進行AGV系統控制單元設計的過程中，需要安裝PLC控制器，選擇先進的控制元件對AGV系統的運動流程進行整體控制，并保證端口的I/O功能。在AGV系統電源設計的過程中，結合小車運行階段的供電需求，建立免維護的電源管理系統，有效降低資源的投入，提高系統經濟效益，能夠自動完成電源充電檢測。電機安裝階段想要保證AGV系統運行的安全性，需要對不同型號電機的功率進行詳細計算，選擇合適的電機對小車過階、越障等特殊運動狀態進行控制[3]。

1.3 AGV系統軟件設計

如圖1所示，AGV控制系統PLC程序將全新的地圖數據作為系統運行的基礎，對小車的位置進行調整滿足執行條件，通過系統檢測后，完成下一階段任務。在進行AGV系統軟件設計的過程中，需要選擇合適的PLC控制型號，保證系統后續運行的穩定性，通常在系統軟件區域安裝CPI、EM222擴展模塊。PCL控制中心負責進行地址分配維持系統的穩定運行，其與AGV技術設計的主要流程相符，對開關量I/O點進行設置，實現數據和指令的平穩輸入、輸出，對運輸車的工作狀態進行引導。

圖1 AGV控制系統PLC程序流程圖

2 基于PLC控制的AGV技術應用

2.1 PLC與AGV小車協調工作

2.1.1 供料站的工作流程

結合產線設計的特點，通常開供料站與碼垛站處于同一站內，為整個生產線的運行提供原始加工資料，屬于存儲倉庫。AGV小車的工作流程需要將待加工的原料運輸到倉庫平臺，系統工件都帶有可識別的條形碼，同時要將加工完成的工件運輸存放到站點內。產線的工作開展前，AGV小車要自動運行至搬運站停靠處，磁導航AGV系統利用模塊中的RFID卡對搬運站ID進行精準識別，PLC控制中心獲取到工號ID信息后，采用自動化信息處理技術完成內部信息的分析，將得到的信號輸送到碼垛站的機械手程序中，碼垛機械手按照指令信息進行物料抓取，將其放置在AGV小車上完成輸送任務。碼垛機械手完成抓取動作后，PLC控制中心接受信號向小車下達運行指令，小車采用輸送動作，為加工站提供生產材料，保證工作過程中PLC與AGV小車的協調性[4]。

2.1.2 打磨站的工作流程

AGV小車將待加工的工件從倉庫中取出，順利運送到打磨站，通過機械化處理進行工件生產，將打磨站作為加工產線的重要加工流程，對工件的打磨情況進行全面監督，嚴格按照產品的生產規格完成加工工序的處理和優化。打磨站AGV小車的工作流程通過磁性導引帶完成待加工工件的運輸工作，確定產線設定的工號ID，實現從搬運站到打磨站之間的順利同行，當AGV小車順利到達工號點時，小車能夠自動發送信號到PLC控制中心，PLC系統對信號內容進行分析處理，發送抓取指令到打磨機械手，打磨機械手將需要加工的物料抓取到AGV小車中。當工件加工完成后打磨機械手負責將得到的物料抓取到小車內，PLC控制中心為小車提供指令信號，引導小車的下一步行進路程。

2.1.3 搬運站的工作流程

生產線的加工產品借助AGV小車的便利性，自動化運送到搬運站，嚴格按照工件產品的識別號碼進行整體擺放，保證工件儲存的合理性，每個工件在加工完成后會帶有明顯的原始倉庫標識，通常以可識別的條形碼狀態存在。在儲存管理的過程中嚴格按照存庫擺放要求進行工件入庫處理，計算機系統自動完成儲存信息的記錄，為后續商品的搬運提供依據，工作流程的順利執行需要AGV小車利用磁性導引帶，將加工完成的工件從噴漆站搬運出來，自動識別產線設定的工號ID，將完成噴漆的工件從噴漆站運送到搬運站。AGV小車每到達某一工號區域，會自動編寫信號輸送到系統的PLC控制中心，PLC在進行信號接收分析后，將解析后的信號傳輸到搬運機械手并下達工作指令，搬運機械手將處于AGV小車上的加工成品搬運到特定區域，當搬運機械手的工作完成后，PLC會向小車發送執行信號，小車自動開展下一步的工件運輸工作。

2.2 基于PLC控制立體倉庫AGV系統功能設計

基于PLC控制立體倉庫AGV控制系統如圖2所示，由中心控制處理器完成各項管理任務，將傳感器得到的小車運行狀態，傳輸到移動設備控制端，由液晶顯示器表現出來，工作人員結合工作狀態進行流程調整。

圖2 AGV控制系統功能框圖

2.2.1 AGV電氣回路設計

在進行電氣回路設置的過程中，首先需要對AGV車載控制模塊中電氣控制回路進行全面分析，設置電源系統負責對運行情況進行管理，通過PLC的CPU輸入/輸出技術的應用保證信號的穩定性，PLC控制技術仍然作為信息輸送的擴展程序。直流電機負責AGV系統的運行驅動，設置貨物搬運機構監控搬運程序，電源系統需要保證驅動電機和車載控制體系具有充足的能源供應，建立穩定高效的電源系統確保AGV的運行動力，能夠根據生產線的工作需要完成系統行進和轉向。AGV控制系統在進行AGV功能控制的過程中，要建立高效的電源系統作為支撐，有效延長AGV系統的待機時間，全面提高商品出入庫搬運效率。

2.2.2 AGV系統實現精確定位

AGV的精確定位要求AGV小車精確的停靠在特定的工作區域，隨時通過AGV系統模塊的控制調整小車的靜止姿態，AGV系統的精準定位能夠保證搬運流程的穩定性，以正規的姿態完成AGV充電以及貨物搬運的基本職能。除此之外，AGV的精確定位還需要對AGV機械手臂的工作狀態進行管理，根據生產線的加工需求進行貨品搬運，在AGV停車后想要保證位置、姿勢的精確性，要求控制中心進行調整，受到行進慣性的影響，需要在AGV小車停止前，調節AGV的運行速度。在AGV系統下達停車指令前，在區域內鋪設減速標志，由AGV系統自主識別，其作用與交通建設中的“減速帶”相同，當AGV內置傳感器檢測到路上的“減速標志”后，AGV系統發送速度控制指令，提前降低AGV的行駛速度，為了保證AGV傳感器信息識別的精準性，需要在減速標志設計的過程中進行路徑標識數據編碼，將編碼程序設置到系統中心，通過減速標志識別的方式，進一步提高AGV系統的精確性。

AGV小車在運行過程中檢測到停車標識后，會穩定進入到待停車區域，這時的AGV系統利用模糊邏輯控制手段，對AGV小車的停靠姿態進行調整，模糊控制技術是以信息收集為主的技術形式，需要豐富的專家知識和管理經驗降低指令下達的不確定性，相關問題無法通過數學模型進行表示，其使用流程十分簡便、系統設計并不復雜，目前在控制技術發展領域得到了廣泛應用[5]。

3 結語

想要保證PLC控制系統運行的穩定性，提高系統的抗干擾能力，需要在AGV技術設計的過程中，在控制系統中運用模塊化設計理念，以傳統自動引導車的設計流程為基礎，結合PLC控制系統的功能特點，創新傳統的設計方案，將直流無刷電機設置為小車的核心動力系統。