基于plc的agv小車設(shè)計(jì)

基于plc的agv小車設(shè)計(jì)

agv是自動(dòng)駕駛汽車。這是一種自動(dòng)的智能交通設(shè)備，利用電池作為電源，以某種監(jiān)測(cè)方法控制運(yùn)營路徑。它具有良好的柔性和高的可靠性,能夠減少工廠對(duì)勞動(dòng)力的需求,提高產(chǎn)品設(shè)備在運(yùn)輸中的安全性且安裝容易,維護(hù)方便。AGV的導(dǎo)引方式多種多樣,根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境應(yīng)當(dāng)選擇不同的導(dǎo)引方式。比較常見的導(dǎo)引方式有電磁感應(yīng)導(dǎo)引、光發(fā)射導(dǎo)引、慣性導(dǎo)引、視覺導(dǎo)引、激光導(dǎo)引和磁導(dǎo)引。其中磁導(dǎo)航被認(rèn)為是一項(xiàng)非常有應(yīng)用前景的技術(shù),主要通過測(cè)量路徑上的磁場信號(hào)來獲取車輛自身相對(duì)于目標(biāo)跟蹤路徑之間的位置偏差,從而實(shí)現(xiàn)車輛的控制及導(dǎo)航,由于磁導(dǎo)航輸出信號(hào)易于采集,因此磁導(dǎo)航AGV控制方法相對(duì)于視覺激光導(dǎo)航的傳感器要簡單得多。磁條一旦鋪設(shè)好后,維護(hù)費(fèi)用非常低,使用壽命長,且增設(shè)、變更路徑較容易。1agv控制模塊磁導(dǎo)航AGV系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成如圖1所示,主要包括導(dǎo)向模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、供電模塊、安全輔助模塊,站點(diǎn)識(shí)別模塊,通訊模塊、移載模塊和主控模塊。其中導(dǎo)向單元,驅(qū)動(dòng)單元和主控單元是AGV技術(shù)的核心技術(shù)。1)主控模塊:主控模塊是整個(gè)AGV系統(tǒng)的核心,負(fù)責(zé)整個(gè)AGV的控制工作,協(xié)調(diào)其他幾個(gè)模塊,控制小車的運(yùn)行,接收來自中央控制室發(fā)出的指令,向小車發(fā)出行動(dòng)的命令;向中央控制室傳輸小車自身的狀態(tài),包括目前的位置、速度和運(yùn)行狀態(tài)等;2)導(dǎo)向與驅(qū)動(dòng)模塊:通過磁導(dǎo)航傳感器接收的信號(hào)控制小車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作,實(shí)現(xiàn)小車的行走和轉(zhuǎn)彎。3)通訊模塊:通訊單元主要是實(shí)現(xiàn)AGV與中央控制室之間的通訊,通訊的方式一般采用以太網(wǎng)來進(jìn)行通訊,實(shí)現(xiàn)AGV單車與整個(gè)控制系統(tǒng)之間的信息的交換,也可以通過與總控室之間的通訊,實(shí)現(xiàn)總控室對(duì)整個(gè)AGV系統(tǒng)的控制。4)安全與輔助單元:主要是為了保護(hù)AGV小車以及現(xiàn)場的工作人員的安全,而設(shè)置的一些保護(hù)措施。5)供電模塊:主要負(fù)責(zé)AGV小車的供電。2磁跟蹤agv方案的設(shè)計(jì)2.1磁浮列車agv硬件配置設(shè)計(jì)基本確定了磁導(dǎo)航AGV的主要模塊后,需要對(duì)其進(jìn)行合理的硬件分布設(shè)計(jì),以避免小車出現(xiàn)重心不穩(wěn)的情況,其硬件分布設(shè)計(jì)如圖2所示。2.2齒輪之間的運(yùn)動(dòng)小車前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。步進(jìn)電機(jī)通過聯(lián)軸器與齒輪相連,當(dāng)步進(jìn)電機(jī)接收到控制器的信號(hào)時(shí),會(huì)通過接受到的信號(hào),轉(zhuǎn)化為角位移,而齒輪與齒條是相嚙合的。當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),齒條會(huì)實(shí)現(xiàn)移動(dòng),從而帶動(dòng)與齒條相連接的拉桿左右移動(dòng),由此實(shí)現(xiàn)小車的轉(zhuǎn)向。2.3增加傳動(dòng)齒輪輸出后輪的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示:電動(dòng)機(jī)下部為驅(qū)動(dòng)電源,負(fù)責(zé)為直流電機(jī)提供動(dòng)力。當(dāng)小車啟動(dòng)時(shí),電動(dòng)機(jī)的控制繼電器得電,開始轉(zhuǎn)動(dòng),通過聯(lián)軸器與減速器輸出級(jí)相連,減速器輸出級(jí)與傳動(dòng)齒輪2相連,輸出一個(gè)合適的轉(zhuǎn)速,傳動(dòng)齒輪2與傳動(dòng)齒輪1相嚙合,將轉(zhuǎn)矩傳遞給兩后輪,控制小車的前進(jìn)、倒退。3上位機(jī)自動(dòng)駕駛功能控制系統(tǒng)是整個(gè)AGVS的關(guān)鍵,猶如人體的大腦,需要對(duì)AGV小車的行走、偏移、避障等行為做出相應(yīng)的反應(yīng),因此,AGV的控制系統(tǒng)需要具備幾個(gè)功能:1)能夠沿著預(yù)定的路徑進(jìn)行自主導(dǎo)航,具有一定導(dǎo)航精度;2)能夠自主判斷工位信息,在不同工位之間完成行駛與?？?具有一定的定位精度;3)能夠與上位機(jī)實(shí)時(shí)通信,接收上位機(jī)傳遞的任務(wù)信息以及接受遠(yuǎn)程監(jiān)督與控制;4)具有多級(jí)安全保護(hù)裝置,能夠?qū)φ系K物進(jìn)行自主判斷,具有急停、報(bào)警等功能;5)具有手動(dòng)/半自動(dòng)/自動(dòng)等運(yùn)行模式;6)能自動(dòng)判斷電池電量信息,在低電狀態(tài)下能自主到充電站完成充電動(dòng)作。3.1內(nèi)飾一線軌道設(shè)計(jì)本文主要是根據(jù)總裝車間,需要對(duì)總裝的物流集配進(jìn)行整體規(guī)劃,針對(duì)在內(nèi)飾一線和內(nèi)飾二線的運(yùn)行狀態(tài)以及車間內(nèi)磁條軌道的鋪設(shè)軌跡,我們對(duì)生產(chǎn)線上的一個(gè)軌道進(jìn)行規(guī)劃如圖5所示。在內(nèi)飾一線和內(nèi)飾二線的兩端設(shè)置兩個(gè)集配島,分別用作將內(nèi)飾線上零部件的集配工作。集配島1處為小車的初始位置,在集配島1處將零件裝入臺(tái)車,由AGV小車帶動(dòng)至工位2點(diǎn)(經(jīng)過標(biāo)傳感器停止),在工位點(diǎn)2處將一部分零部件取下,小車再行至工位點(diǎn)1處,將零部件取下,此時(shí),臺(tái)車為空,經(jīng)過地表傳感器,在集配島2處停車,將內(nèi)飾一線上需要的零部件裝入臺(tái)車,如上述過程,最后回到集配島1處,完成一個(gè)循環(huán)。3.2發(fā)揮x2n好本文選用三菱FX系列的FX2N型PLC作為主控制器,擔(dān)當(dāng)AGV系統(tǒng)的決策者,其優(yōu)點(diǎn)有:1)FX2N是FX系列中功能最強(qiáng)、運(yùn)行速度最快的PLC。2)FX2N采用了一體化箱體結(jié)構(gòu),其基本單元將CPU、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口及電源等都集成在一個(gè)模塊內(nèi),結(jié)構(gòu)緊湊,體積小巧,成本低,安裝方便。3.3路徑跟蹤模式下的電機(jī)控制磁帶式的導(dǎo)引方式,需要在預(yù)定的軌道上鋪設(shè)寬度為200mm的磁帶,小車底部安裝磁敏傳感器,磁敏傳感器應(yīng)用霍爾效應(yīng),能夠感知周圍磁場的強(qiáng)度,通過磁敏傳感器采集到的磁場強(qiáng)度信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)化后,將信號(hào)傳輸給PLC的地址。在路徑跟蹤時(shí)。我們以5ms的速度對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行采樣,將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存入我們預(yù)先設(shè)定的寄存器中,通過平均后將平均值發(fā)送給PLC控制器,存入D200和D210兩個(gè)寄存器,再有PLC對(duì)兩個(gè)寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,進(jìn)行輸出,執(zhí)行對(duì)電機(jī)的控制。如圖6所示。在路徑跟蹤模式下,也就是小車在正常運(yùn)行的狀態(tài)下,根據(jù)PLC分析對(duì)比的結(jié)構(gòu),對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制,控制電機(jī)轉(zhuǎn)過一定的角度;在轉(zhuǎn)彎時(shí),也是同理,由傳感器實(shí)時(shí)對(duì)小車兩個(gè)的磁帶的強(qiáng)度進(jìn)行分析,然后將數(shù)據(jù)由PLC發(fā)送給電機(jī),如此不斷的分析,完成小車轉(zhuǎn)彎的額定任務(wù)。此模塊的指令表如表1所示。此模塊的梯形圖如圖7所示。3.4plc控制裝置要實(shí)現(xiàn)AGV自動(dòng)啟停運(yùn)行,需要在工位設(shè)置工位檢測(cè)器。當(dāng)AGV車底的檢測(cè)器能檢測(cè)到限位傳感器(SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5)的存在,此時(shí)小車需要停車,便輸出一信號(hào)給PLC,PLC接收到來自于限位開關(guān)(X020、X021、X022、X023、X024)的信號(hào)后,發(fā)出相應(yīng)的控制命令,使直流電機(jī)制動(dòng),使小車停止,設(shè)置一個(gè)定時(shí)器,使小車在每個(gè)工位停留30s后,電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器得電,小車自動(dòng)啟動(dòng),向下一工位移動(dòng)。此模塊的指令表如表2所示。路徑跟蹤梯形圖如圖8所示。4“裝配線”產(chǎn)品的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)隨著一些新技術(shù)、新