基于modbus協議的AGV與電梯的通信研究

王國壯，邵 林

(安徽冶金科技職業學院 安徽馬鞍山 243041)

1 AGV的歷史及現狀

AGV在國外的發展較早，誕生有60多年歷史。20世紀80年代，AGV引導方式引入了無線制導技術，大大提高了AGV的效率，AGV發展成為生產物流設備的一大細分領域，成為企業自動化裝備的重要組成部分。尤其在歐美等發達國家發展最為迅速，應用最為廣泛，在亞洲也得到迅猛的發展和應用。

2 通訊方式

Modbus 協議是應用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協議，控制器之間、控制器經由網絡和其它設備之間可以通信，Modbus 協議定義了一個控制器能認識使用消息結構。

AGV與電梯通訊方式為全雙工通訊，PLC與AGV調度系統通訊方式為Modbus TCP 通訊，其中電梯為服務端，AGV 調度為客戶端。電梯發送給 AGV 調度系統的數據包包含了上一次 AGV 調度給電梯 發送的內容。控制模式分為手動模式與AGV 模式兩種。手動模式下只接收按鈕信號，AGV模式下只接收AGV小車信號。模式切換時電梯必須處于空閑狀態且門已關好才可進行切換到AGV模式，AGV檢測到模式為AGV模式且電梯無故障才呼叫電梯。電梯開門要自動保持開門狀態，接收到關門信號才可以關門，且一樓增加聲光報警燈用于提示。

3 設計思路

為了實現市開發區藥品倉庫兩層樓面之間的物料運輸，設計了一種基于西門子S7200SMART PLC控制的AGV物料運輸系統。AGV與PLC之間采用Modbus 協議進行通信，其中AGV作為客戶機，PLC作為服務器。AGV發出操作指令，PLC接受指令后控制電梯運行，并將運行結果反饋至AGV,以此往復循環。

4 動作流程

4.1 出庫任務

(1)AGV放貨：AGV給“模式切換”信號把電梯模式切換到AGV模式，讀電梯當前模式反饋信號為AGV模式時，AGV給電梯“電梯去2樓”信號，當AGV讀電梯到達2樓后，電梯自動開門并保持；

(2)當AGV讀電梯狀態“開門到位”信號后，AGV進入電梯轎廂放貨；

(3)AGV放貨完成并完全駛出電梯并到達安全位置后，AGV給關門信號，電梯開始關門，然后再給電梯“電梯去1樓”信號，電梯自行檢測關門到位后再開始向目標樓層升/降；

(4)當AGV讀電梯到達1樓后，電梯自動開門并保持；

(5)人工取貨：AGV讀電梯狀態為“開門到位”后，AGV再撤銷“模式切換”信號，并等待人工取貨，當人工取完貨后，人工按關門確認按鈕，當AGV讀到AGV可用模式信號，電梯才可執行下一個AGV任務。

4.2 入庫任務

(1)人工放貨時，人工按開門信號，電梯自動開門并保持，人工放貨完成，VMS才可生成任務傳給調度，人工按關門確認按鈕，電梯關門；

(2)AGV收到“關門到位”信號后，AGV給“模式切換”信號把電梯模式切換到AGV模式；

(3)讀電梯當前模式反饋信號為AGV模式后，AGV給電梯“電梯去2樓”信號，電梯到達2樓后，電梯自動開門并保持；

(4)當AGV讀電梯狀態“開門到位”后，AGV進入電梯轎廂取貨；

(5)AGV取貨完成并完全駛出電梯并到達安全位置后，AGV給關門信號，電梯開始關門，最后AGV再撤銷“模式切換”信號，電梯進入人工模式。

5 PLC與AGV通信設置

5.1 TCP協議數據交換

TCP通信為面向連接的通信，需要雙方都調用指令以建立連接及交換數據。S7-200 SMART與AGV之間通過ModbusTCP通信，在AGV建立客戶，在S7-200 SMART 調用Open User Communication 庫指令,TCP_CONNECT, DISCONNECT,TCP_SEND, TCP RECV。客戶端主動建立連接作為主站，S7-200 SMART服務器作為從站被動建立連接，AGV與電梯通信流程圖如圖1所示。

圖1 AGV與電梯通信流程圖

通信報文頭：FF FF FF FF FF FF FF FF；

有效交換數據：00 01 00 01 00 00；

通信校驗位：00 00；

通信報文尾：EE EE EE EE EE EE EE EE；

有效數據交換如表1所示。

表1 有效數據交換表

5.2 PLC程序設計

LD M0.7

EU

MOVW MW7, VW58

AENO

MOVW MW9, VW60

AENO

MOVW MW11, VW62

AENO

MOVW MW13, VW64

AENO

MOVW MW15, VW66

AENO

BMB VB93, VB68, 4

AENO

S M0.6, 1

LD SM0.0

= L60.0

LD SM0.0

= L63.7

LDN SM0.0

= L63.6

LD L60.0

CALL TCP_CONNECT:SBR1, L63.7, L63.6, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 2000

LD SM0.0

= L60.0

LD M0.6

EU

= L63.7

LD L60.0

CALL TCP_SEND:SBR2, L63.7, 1, +34, &VB50, M0.3, M0.4

6 結論

隨著現代物流業和工業自動化技術的快速發展，AGV與電梯的交互應用變得越來越重要，無論是企業還是商場都需要兩者之間的相互配合。工業網絡與互聯網的融合，也促使AGV應用市場大有可，AGV已成為企業物流配送系統的重要組成部分。為了實現配送系統自動化、智能化地完成任務，必須要實現AGV自動上下電梯，因此實現AGV與電梯系統之間的有效通信顯得尤為重要。為了完成AGV與電梯間的高效通信，本文提出基于Modbus TCP協議的安全交互系統，通過設計以AGV作為客戶機，PLC作為服務器的通信方式。文中充分發揮西門子S7200 SMART PLC自由口通信的優勢，把PLC作為AGV與電梯通信的樞紐，通過系統編程實現AGV與電梯之間的有效通信。同時，利用PLC強大的邏輯功能，實現電梯的邏輯動作和安全監控，最大程度上保證AGV與電梯交互的安全性和可靠性，具有一定的參考價值。