RGV小車(chē)的西門(mén)子PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 電氣工程專業(yè)

RGV小車(chē)的西門(mén)子PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：本文介紹了基于ZIGBEE的無(wú)線通信技術(shù)，提出了一種西門(mén)子PLC控制系統(tǒng)，利用多個(gè)分站之間的相互協(xié)作運(yùn)行和RGV小車(chē)的設(shè)計(jì);框架設(shè)計(jì)描述了系統(tǒng)的組成、過(guò)程和系統(tǒng)。同時(shí)利用RFID技術(shù)定位RGV托盤(pán)的位置，條形碼符號(hào)，并將此掃描代碼識(shí)別出RGV產(chǎn)品需要裝載的槍架，最后通過(guò)WinCC直觀，實(shí)時(shí)顯示RGV的運(yùn)行狀態(tài)。關(guān)鍵詞：PLC；RFID；RGV；無(wú)線通信；DesignofSiemensPLCControlSystemforRGVCarAbstract:ThisarticledescribestheZIGBEEbasedwirelesscommunicationtechnology,proposesaSiemensPLCcontroltheuseofmutualcooperationamongmultiplesub-stationoperationandRGVthecardesign;framedesigndescribedcomposition,theprocessandsystemofthesystem.WhiletheuseofRFIDtechnologyispositionedRGVpalletposition,thebarcodesymbol,andthisscancodeidentifyingtheguncarriageRGVproductsneedtobeloaded,WinCCintuitiveFinally,real-timedisplayoftheoperatingstateRGVKeywords:PLC；RFID；RGV；wirelesscommunication；目錄TOC\o"1-3"\h\u第1章緒論 2第2章RGV小車(chē)簡(jiǎn)介 32.1有軌自動(dòng)化小車(chē) 32.2RGV小車(chē)的優(yōu)勢(shì) 42.3RGV小車(chē)的基本功能 42.4有軌自動(dòng)化小車(chē)的結(jié)構(gòu) 4第3章PLC的基本概述 63.1IPLC的定義 73.2PLC的基本組成 73.3PLC的工作原理與掃描技術(shù) 83.3.1PLC工作原理 83.3.2PLC掃描技術(shù) 93.4PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本原則 103.5PLC軟件系統(tǒng)及常用編程語(yǔ)言 103.6PLC的特點(diǎn) 113.7PLC的應(yīng)用 113.8西門(mén)子PLC 12第4章PLC系統(tǒng)控制RGV小車(chē)設(shè)計(jì)及流程 134.1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及流程 134.2RFID技術(shù) 134.3無(wú)線通信設(shè)計(jì) 144.4RGV小車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 154.4.1驅(qū)動(dòng)單元 154.4.2傳感器單元 154.4.3控制單元 154.4.4RFID單元 154.5機(jī)器人系統(tǒng) 154.6PLC程序核心設(shè)計(jì) 154.7組態(tài) 16第5章結(jié)論 16致謝 16參考文獻(xiàn) 17第1章緒論隨著中國(guó)工業(yè)4.0提出的廠房生產(chǎn)線逐步從工業(yè)向工業(yè)自動(dòng)化智能化方向轉(zhuǎn)變。同時(shí)，RGV(軌道穿梭車(chē))要求更高的自動(dòng)化程度。本文采用主PLC控制多臺(tái)RGV小車(chē)，放棄了其傳統(tǒng)的RGV小車(chē)的連接方式，即RGV小車(chē)既有一個(gè)車(chē)站停車(chē)，所有其他車(chē)站均為RGV停車(chē)方式)。同時(shí)，建議在自動(dòng)化生產(chǎn)線上增加人工操作，工人可以圍繞RGV操作全系列產(chǎn)品，有些操作比較困難，工人可以更方便地完成操作，從而顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大量的順序控制開(kāi)關(guān)是在邏輯順序的操作條件下，并按照邏輯控制保護(hù)鏈的操作，并采集大量的高批量數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)上,這些函數(shù)由氣動(dòng)控制或電氣系統(tǒng)要達(dá)到1968年的美國(guó)運(yùn)通公司提出更換電氣控制設(shè)備所需的第二年,我們公司開(kāi)發(fā)了一種基于集成電路和電子技術(shù)的數(shù)字控制系統(tǒng),首次使用程序性手段用于電氣控制,這是第一個(gè)“代可編程序邏輯控制器。隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)的方便開(kāi)發(fā)，也體現(xiàn)了可編程邏輯控制器的功能特點(diǎn)，可編程邏輯控制器命名為PLC。PLC運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是數(shù)控工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵部件，PLC控制運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的研究可以不斷進(jìn)步，提高其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。PLC作為簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)，功能齊全，靈活，通過(guò)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單易懂，價(jià)格低廉，現(xiàn)場(chǎng)修改程序，體積小，易于硬件維護(hù)，優(yōu)點(diǎn)便宜，廣泛應(yīng)用于世界各地，為生產(chǎn)和生活帶來(lái)了極大的方便效益。因此，通過(guò)對(duì)plc的研究來(lái)控制運(yùn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)精確的定位控制，同時(shí)降低控制成本，還有助于維護(hù)。需要依靠傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)來(lái)控制和改進(jìn)，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC通過(guò)自身的訪問(wèn)和控制輸出脈沖電機(jī)，從而方便對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行精確控制。上世紀(jì)80年代中期至90年代，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率為:30%左右保持直線增長(zhǎng)。在此期間，PLC在模擬處理能力、數(shù)字處理能力、人機(jī)界面能力和網(wǎng)絡(luò)能力等方面都有了很大的提高，PLC逐漸進(jìn)入運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域，在一些應(yīng)用中取代了DCS系統(tǒng)在運(yùn)輸領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。基于電機(jī)良好而精確的定位控制特性，廣泛應(yīng)用于精密定位，如數(shù)控機(jī)床、繪圖儀、軋鋼機(jī)、自動(dòng)控制的計(jì)算裝置、自動(dòng)記錄儀表、自動(dòng)控制項(xiàng)圈等。PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制中尤其以控制位置在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)是不可替代的?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)是由系統(tǒng)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)兩部分組成的系統(tǒng)硬件。其中,硬件設(shè)計(jì)的工作原理分析RGV車(chē),RGV汽車(chē)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)和PLCPLC工作原理和驅(qū)動(dòng)的作用,驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)原理設(shè)計(jì),軟件設(shè)計(jì),包括主程序和其他輔助控制程序設(shè)計(jì),并最終步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度,旋轉(zhuǎn)速度和轉(zhuǎn)向控制。第2章RGV小車(chē)簡(jiǎn)介2.1有軌自動(dòng)化小車(chē)作為重要的運(yùn)輸設(shè)備倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化——自動(dòng)軌道車(chē)(RGV-railGuidedVehicle，以下簡(jiǎn)稱RGV)，又稱穿梭車(chē)，如在工廠自動(dòng)化(FA)中逐步發(fā)展的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)技術(shù)和柔性制造系統(tǒng)(FMS):FlexibleManufacturesystem)廣泛應(yīng)用越來(lái)越多的關(guān)注和持續(xù)改進(jìn)鐵路自動(dòng)化car,自動(dòng)化物流系統(tǒng)是智能導(dǎo)軌處理設(shè)備中使用的電子控制系統(tǒng)在編碼器的控制下，激光測(cè)距等接入方式在各自的輸入輸出站準(zhǔn)確識(shí)別，接收到往復(fù)穿梭輸送物料后，主要用于自動(dòng)化物流系統(tǒng)單元物料快速高效的自動(dòng)輸送平面，具有高度的自動(dòng)化和靈活性。與自動(dòng)導(dǎo)航車(chē)無(wú)軌電車(chē)軌道自動(dòng)化相比，具有傳動(dòng)速度快、傳遞動(dòng)態(tài)的特點(diǎn)，能更快速地傳遞物料，并能在不同工位之間布置輸送線路，緊湊、簡(jiǎn)單，從而提高了輸送物料的效率。此外，自動(dòng)軌道車(chē)無(wú)人操作，運(yùn)行速度快。從而大大減輕了倉(cāng)儲(chǔ)管理的工作量，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，被廣泛應(yīng)用于先進(jìn)工業(yè)化國(guó)家的倉(cāng)儲(chǔ)物流自動(dòng)化系統(tǒng)中。2.2RGV小車(chē)的優(yōu)勢(shì)RGV汽車(chē)反對(duì)傳統(tǒng)的固定輸送很多優(yōu)勢(shì),體現(xiàn)在以下幾方面首先,自動(dòng)鐵路汽車(chē)智能,它可以選擇物料搬運(yùn)貨物的每個(gè)階段系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)調(diào)度原則,根據(jù)客戶的不同需求存儲(chǔ)調(diào)度原則確定優(yōu)先重點(diǎn),優(yōu)先級(jí)庫(kù)或像根據(jù)時(shí)間表;其次,自動(dòng)化軌道車(chē)操作更加用戶友好,例如,在一個(gè)系統(tǒng)PDA手持終端掃描,特工在按下按鈕之后發(fā)貨,如果沒(méi)有找到信息,您可以點(diǎn)擊按鈕取消這批貨物交付請(qǐng)求信息,有效地避免濫用工人造成的后果的鐵路運(yùn)輸效率和自動(dòng)化汽車(chē)和其他方面的固定輸送機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)與倫比的。2.3RGV小車(chē)的基本功能(1)水平控制操作操作，實(shí)現(xiàn)鐵路車(chē)輛頂升自動(dòng)操作。(2)位置控制操作在適當(dāng)?shù)乃俣龋缓缶_定位交貨位置。(3)與上位機(jī)通信和地面運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)通信。(4)提供各種機(jī)電保護(hù)。(5)人機(jī)界面或通過(guò)觸摸屏控制面板，提供機(jī)器的狀態(tài)或遠(yuǎn)程操作。2.4有軌自動(dòng)化小車(chē)的結(jié)構(gòu)RGV車(chē)體主要由系統(tǒng)、地址識(shí)別裝置、導(dǎo)軌、電氣控制系統(tǒng)等組成。車(chē)架主體主要由系統(tǒng)、行走傳動(dòng)裝置、升降裝置和張緊裝置組成。承載體是由焊接后的鋼板彎曲而成的其他框架構(gòu)件的本體。行走傳動(dòng)裝置主要由傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)輪和驅(qū)動(dòng)電機(jī)等部件組成。行走輪驅(qū)動(dòng)行走輪采用高科技聚氨酯材料，既提高了行走輪的耐磨性，又大大減少了行走輪與行走輪之間的摩擦，這可以延長(zhǎng)行走輪的使用壽命。主要由升降裝置軸、升降輪、升降電機(jī)等組成。張緊方式主要由張緊輥支架、張緊輥等部件組成。身份驗(yàn)證設(shè)備定位信號(hào)設(shè)備RGV汽車(chē)的存儲(chǔ)平臺(tái),考慮平滑定位精度RGV電車(chē)運(yùn)行,選擇激光識(shí)別網(wǎng)站意味著導(dǎo)軌導(dǎo)向的基礎(chǔ)和攜帶鐵路自動(dòng)化小車(chē)行走,為了方便鐵路1-2自動(dòng)汽車(chē)貨艙和貨物的最終定位空間,在一個(gè)合適的開(kāi)放的洞。RGV電動(dòng)汽車(chē)控制系統(tǒng)主要包括:一套主PLC-、S7-313C型西門(mén)子PLC，用于控制汽車(chē)RGV的整體運(yùn)行和通訊;一種可充電電池，提供汽車(chē)無(wú)線電RGV的電氣控制系統(tǒng)的控制和電源;運(yùn)行直流電機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)臥式小車(chē)RGV在軌道上行駛;升降直流電機(jī)，用于控制貨盤(pán)的垂直運(yùn)動(dòng);一種無(wú)線通訊控制器，用于操作小車(chē)RGV的動(dòng)作，RGV小車(chē)可以完成多速前進(jìn)、后退、送貨和拾取動(dòng)作?2.5有軌自動(dòng)化小車(chē)的分類一般沿固定軌道行駛的軌道自動(dòng)輸送裝置稱為小車(chē)(RGV)，無(wú)軌行駛的軌道稱為自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)輛(AGV)，簡(jiǎn)稱空氣懸架輸送車(chē)(EMS)。形式的跟蹤、自動(dòng)鐵路電車(chē)可分為連續(xù)往復(fù)自動(dòng)軌道車(chē),單軌車(chē)環(huán)軌自動(dòng)化和自動(dòng)化過(guò)渡軌車(chē),環(huán)軌車(chē)可以自動(dòng)運(yùn)行多個(gè)車(chē)輛在同一軌道的身體,可以大大提高處理能力,有一個(gè)趨勢(shì)發(fā)展自動(dòng)化軌道車(chē)。往復(fù)式直線軌道車(chē)自動(dòng)化是一種用于搬運(yùn)設(shè)備的自動(dòng)化物流系統(tǒng)智能導(dǎo)軌。電子控制系統(tǒng)由一個(gè)編碼器,激光測(cè)距和其他訪問(wèn)模式識(shí)別準(zhǔn)確地在各自的輸入,輸出站,在收到一個(gè)往復(fù)穿梭運(yùn)輸材料,主要用于自動(dòng)化物流系統(tǒng)單元材料快速和高效自動(dòng)運(yùn)輸機(jī),高自動(dòng)化程度和靈活性。單軌環(huán)梭系統(tǒng)是適應(yīng)現(xiàn)代物流系統(tǒng)的快速發(fā)展和智能單軌導(dǎo)軌搬運(yùn)設(shè)備的發(fā)展。在電子控制系統(tǒng)中，由編碼器或條碼識(shí)別站點(diǎn)精確地控制在各自的輸入和輸出站，經(jīng)環(huán)行輸送后可接受物料。過(guò)渡軌道車(chē)是一種新型的自動(dòng)物料搬運(yùn)小車(chē)軌道,電子控制系統(tǒng)的控制下可以在t形截面的彎曲的路徑完成或y形實(shí)現(xiàn)材料處理函數(shù)可以配置不同的材料在不同形式的交付設(shè)備,以滿足交付要求。該自動(dòng)軌道小車(chē)在軌道數(shù)相同的情況下，物流系統(tǒng)控制自行車(chē)控制技術(shù)可分為雙車(chē)控制和多車(chē)控制;軌道車(chē)本身不同的自動(dòng)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，用貨物也可以分為帶貨叉式和不帶貨叉式兩種，叉式車(chē)廂控制單貨位和雙貨位來(lái)控制小車(chē)等。2.6國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀外國(guó)語(yǔ)的鐵路自動(dòng)化汽車(chē)之前,鐵路自動(dòng)化汽車(chē)的機(jī)械性能相當(dāng)先進(jìn),更智能的發(fā)展,以滿足客戶的不同的需求在特殊條件下,而國(guó)內(nèi)研究自動(dòng)化仍處于初級(jí)階段,和更多的關(guān)于模仿外國(guó)產(chǎn)品的階段。近年來(lái)在學(xué)習(xí)上的發(fā)展，國(guó)家有很多成功的故事。美國(guó)迪瑪?shù)倏斯居?000年開(kāi)發(fā)的自動(dòng)軌道車(chē)多梭車(chē)，由于其模塊化結(jié)構(gòu)，所以有軌道自動(dòng)小車(chē)可根據(jù)各種訂單和生產(chǎn)要求配置。驅(qū)動(dòng)方式為軌道車(chē)的自動(dòng)化模塊化設(shè)計(jì)，也制造了相對(duì)較少的部件。該小車(chē)噪音低，振動(dòng)小，維修相對(duì)容易，定位準(zhǔn)確，DCS小車(chē)由編碼器控制。2001年，瑞士超模集團(tuán)(SwissoGroup)在其位于瑞典博克斯霍爾姆(Boxholm)的工廠開(kāi)發(fā)了一種新型軌道安裝自動(dòng)汽車(chē)。履帶式自動(dòng)汽車(chē)是為Vectura系列小型訪問(wèn)設(shè)備(SRM)設(shè)計(jì)的，可以處理高達(dá)20米的高度。堆垛機(jī)由變頻器控制，實(shí)現(xiàn)控制，最大運(yùn)動(dòng)速度，達(dá)到最佳定位精度。該系統(tǒng)的處理周期非常短，可作為SRM巷道轉(zhuǎn)軌自動(dòng)化小車(chē)使用。也可以安裝Transnorm的托盤(pán)輸送機(jī)作為緩沖和出站/入站的傳輸終端。KunmingShipbuilding2001年開(kāi)發(fā)的兩條設(shè)計(jì)自動(dòng)化線性鐵路car,主要parameters:步行速度(100180)m/min,,加速度(0.30.5)米/s2,輸送速度(1,215)m/min,旅游定位精度±5mm.然后設(shè)計(jì)了2002年單軌自動(dòng)化環(huán)軌車(chē)，這是一個(gè)單軌汽車(chē)自動(dòng)化站單軌環(huán)形鋁軌，在一定程度上提高了效率。根據(jù)需要設(shè)計(jì)在2003年晚些時(shí)候軌道線性雙工自動(dòng)化軌道車(chē),這輛車(chē)是鐵路車(chē)輛自動(dòng)化、橫向輸送設(shè)備,縱向輸送方式,旋轉(zhuǎn)機(jī)制,提升機(jī)制,車(chē)輛驅(qū)動(dòng)裝置組成,它的特點(diǎn)是兩個(gè)站可以同時(shí)傳遞,提高運(yùn)輸效率,解決設(shè)備的數(shù)量出現(xiàn)在一條直線雙軌輸送裝置,控制復(fù)雜,故障率,大型投資和高成本和低效率的技術(shù)困難,Taiyuangangyu物流工程有限公司有限公司于2004年自主研發(fā)設(shè)計(jì)自動(dòng)化軌道車(chē),在最初的線性鐵路汽車(chē)自動(dòng)化功能,增加了形狀檢測(cè)設(shè)備和托盤(pán)貨物,同時(shí)也增加了拆遷的磁盤(pán)功能,分割設(shè)計(jì)光盤(pán)托盤(pán)和起重裝置的提升機(jī)制。2005年，韓國(guó)信亨機(jī)械公司生產(chǎn)的一種軌道自動(dòng)小車(chē)具有優(yōu)越的安全性能。如果小車(chē)前面有障礙物，就會(huì)降低車(chē)速。如果距離小于60毫米，則停止。如果負(fù)載不在正確的位置。車(chē)輛不動(dòng)，并發(fā)出警報(bào)。如果停車(chē)位置不正確，車(chē)輛將重新定位。當(dāng)電機(jī)過(guò)載時(shí)，熱繼電器驅(qū)動(dòng)，車(chē)輛無(wú)法移動(dòng)，并發(fā)出報(bào)警。昆明船舶公司吸收軌道自動(dòng)小車(chē)的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)AGV(自動(dòng)導(dǎo)引車(chē))的運(yùn)行特點(diǎn)，自主開(kāi)發(fā)了一種新型的軌道自動(dòng)換軌軌道自動(dòng)小車(chē)。在計(jì)算機(jī)和電子控制系統(tǒng)的控制下，小車(chē)可以在直線或曲線上行駛。轉(zhuǎn)換軌跡在路徑上自動(dòng)完成。車(chē)輛最大載重300kg，直線行走速度可達(dá)160m/min，轉(zhuǎn)彎速度40m/min，加速度0.5m/s2，行走定位精度5mm。國(guó)辰鼎湖集團(tuán)于2010年2月推出了一款軌道式自動(dòng)小車(chē)。軌裝自動(dòng)小車(chē)額定負(fù)載1500*^，托盤(pán)尺寸1200*10001111，運(yùn)行速度50111/11^1。除了它的正常功能，它還有一個(gè)獨(dú)特的“托盤(pán)計(jì)數(shù)系統(tǒng)”，允許購(gòu)物車(chē)計(jì)算在一個(gè)特定的通道托盤(pán)的數(shù)量，并將此信息傳輸?shù)诫p向射頻控制單元。第3章PLC的基本概述3.1IPLC的定義可編程控制器是一個(gè)計(jì)算機(jī)家族，它是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期可編程序控制器PLC簡(jiǎn)稱PLC，主要用于尺寸電氣邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，該設(shè)備的功能已經(jīng)大大超出了控制邏輯的范圍，因此，今天，這種設(shè)備被稱為可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是，為了避免個(gè)人電腦(簡(jiǎn)稱PC)，簡(jiǎn)稱混淆，因此，任何可編程控制器都簡(jiǎn)稱PLC。

對(duì)于PLC編程控制器，新的工業(yè)控制手段是指基于計(jì)算機(jī)的技術(shù)。在國(guó)際電工委員會(huì)1987年頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC作了如下定義:PLC是一種電子設(shè)備，是一種專用于工業(yè)環(huán)境中的數(shù)字操作面設(shè)計(jì)操作。它可以用于水庫(kù)的編程,在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯操作序列的操作時(shí)間、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令,并能輸入和輸出各種類型的數(shù)字或模擬控制數(shù)據(jù)包公式.PLC機(jī)械或生產(chǎn)流程與國(guó)外相關(guān)設(shè)備應(yīng)易于擴(kuò)展其功能的原則設(shè)計(jì)。控制與工業(yè)一體化形成一個(gè)系統(tǒng)，易于擴(kuò)展功能的設(shè)計(jì)原則。3.2PLC的基本組成PLC是一種專門(mén)為工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，它具有與計(jì)算機(jī)相似的結(jié)構(gòu)，但也有硬件和軟件。由多個(gè)中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口、編程、電源等組成。PLC內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖3.1所示。a.中央處理單元(CPU),中央處理單元(CPU)是公司的核心,他是連接到內(nèi)存,1/O接口通過(guò)地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線,它的主要功能是執(zhí)行系統(tǒng)控制軟件,從輸入接口讀取每個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài),根據(jù)梯子程序,執(zhí)行邏輯處理和輸出處理結(jié)果的輸出接口。b.存儲(chǔ)器，PLC存儲(chǔ)器是用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)或程序的。內(nèi)存中的程序包括系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序。系統(tǒng)程序用于管理控制系統(tǒng)的操作,并執(zhí)行應(yīng)用程序存儲(chǔ)在只讀存儲(chǔ)器ROM。應(yīng)用程序,也就是說(shuō),用戶程序,存儲(chǔ)在隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM和備用電池維護(hù)的一段時(shí)間。還可以將用戶程序硬設(shè)置為只讀內(nèi)存，以便永久存儲(chǔ)。c.電源，電源的作用是將外部提供的電力轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)內(nèi)部各單元所需的電力。一些供電單元也向外界提供24V直流電源，可用于現(xiàn)場(chǎng)無(wú)源開(kāi)關(guān)連接到開(kāi)關(guān)輸入單元。電源單元還包括一個(gè)省電保護(hù)電路和一個(gè)備用電池電源防止RAM迷路后,外部電源。PLC驅(qū)動(dòng)電源采用開(kāi)關(guān)電源,具有輸入電壓范圍寬,體積小,重量輕,效率高和良好的抗干擾性能。d.I/0接口電路，1O接口是CPU與現(xiàn)場(chǎng)1O設(shè)備之間的橋梁。輸入接口接收和收集輸入信號(hào)。數(shù)字或數(shù)字輸入接口用于接收按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、壓力微電子等數(shù)字輸入信號(hào):模擬輸入接口用于接收電位器、測(cè)速發(fā)電機(jī)以及發(fā)射機(jī)提供的各種連續(xù)變化的模擬電流和電壓信號(hào)。輸入信號(hào)由接口電路轉(zhuǎn)換成適合CPU處理的數(shù)字信號(hào)。為了防止各種干擾信號(hào)和高、低電壓信號(hào)，輸入接口通常采用光耦隔離。輸出接口電路將內(nèi)部電路輸出的微弱電信號(hào)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的強(qiáng)電信號(hào)輸出。數(shù)字輸出模塊用于控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、指示燈、數(shù)字顯示裝置、報(bào)警裝置等輸出設(shè)備。模擬輸出模塊用于控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如調(diào)節(jié)閥和逆變器。為了保證PLC的可靠和安全，輸出接口電路的工作采取了心隔離的措施。輸出接口電路分為繼電器輸出、晶體管輸出和質(zhì)量控制輸出三種類型。目前，一般采用發(fā)電機(jī)的輸出方式。e.編程器編程器是用來(lái)輸入和編輯，它可以用來(lái)監(jiān)控每個(gè)運(yùn)行時(shí)PLC編程元素的運(yùn)行狀態(tài)。程序員是由一個(gè)鍵盤(pán)、一個(gè)顯示器、一個(gè)模式開(kāi)關(guān)、一個(gè)通訊接口和PLC的幾個(gè)部分組成的。正常情況下只有輸入程序、使用和服務(wù)調(diào)試階段，這樣一個(gè)程序員就可以提供多個(gè)PLC使用。3.3PLC的工作原理與掃描技術(shù)3.3.1PLC工作原理可編程控制器有兩種基本工作狀態(tài)，即運(yùn)行狀態(tài)和停止?fàn)顟B(tài)。在運(yùn)行狀態(tài)下，可編程序控制器執(zhí)行控制要求所反映的子程序?qū)崿F(xiàn)控制功能。為了使可編程控制器的輸出應(yīng)及時(shí)輸入信號(hào)隨時(shí)可能出現(xiàn)，用戶的程序不是只執(zhí)行一次，而是表面反復(fù)執(zhí)行一遍又一遍，直到可編程控制器停止或切換工作狀態(tài)停止。除執(zhí)行用戶程序外，還完成了可編程控制器在二次回路解析過(guò)程中的工作。內(nèi)部處理、通位處理等，二次回路可分為5個(gè)階段(見(jiàn)圖2a)。這種循環(huán)的可編程控制器是移動(dòng)到掃描模式，因?yàn)橛?jì)算機(jī)執(zhí)行速度。板高。從外部輸入-輸出關(guān)系來(lái)看，處理過(guò)程就像單詞同時(shí)完成一樣。在聯(lián)合內(nèi)部處理階段。檢查可編程控制器內(nèi)的CPU模塊硬件是否正常，監(jiān)控定時(shí)器是否復(fù)位，以及完成一些其他內(nèi)部工作。圖3.2PLC的工作原理示意圖在通信服務(wù)階段，一個(gè)可編程控制器在與其他智能微處理器通信時(shí)，響應(yīng)程序員的命令類型，更新程序員的顯示內(nèi)容。當(dāng)可編程控制器處于停止(stop)狀態(tài)時(shí)，只執(zhí)行上述操作。當(dāng)可編程控制器處于運(yùn)行(RUN)狀態(tài)時(shí)，還要完成其他三個(gè)階段的操作(見(jiàn)圖2.2b)，其中只有三個(gè)階段與用戶程序執(zhí)行相關(guān)聯(lián)?？删幊炭刂破髟谶\(yùn)行狀態(tài)下，掃描操作所需時(shí)間如圖b所示執(zhí)行時(shí)間稱為掃描周期，一般為1100ms。指令執(zhí)行用戶程序所需的時(shí)間長(zhǎng)度，與CPU執(zhí)行速度命令有很大的關(guān)系。當(dāng)用戶程序較長(zhǎng)時(shí)，指令執(zhí)行時(shí)間占很大比例，但嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，這段時(shí)間還包括自診斷掃描、通信等。3.3.2PLC掃描技術(shù)圖3.3plc的掃描運(yùn)行方式示意圖a.輸入采樣階段輸入采樣階段，PLC以掃描方式順序讀取所有輸入的數(shù)據(jù)和狀態(tài)，并將其存儲(chǔ)在相應(yīng)的單元I/O圖像區(qū)域。輸入樣例后進(jìn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新期間。在這兩個(gè)階段，即使輸入數(shù)據(jù)改變狀態(tài)，1/O狀態(tài)和圖像區(qū)域數(shù)據(jù)的相應(yīng)單元也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，以確保在任何情況下都能被讀入輸入。b.用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC始終按照從上到下的順序掃描用戶程序(梯形)。掃描每個(gè)梯形圖時(shí)，總是先掃描梯形圖左側(cè)觸點(diǎn)形成的控制線，邏輯上按先左后右、先上后下的順序操作觸點(diǎn)形成的控制線。然后刷新相應(yīng)的狀態(tài)的邏輯線圈系統(tǒng)中RAM存儲(chǔ)區(qū)域，根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果可知，刷新?tīng)顟B(tài)對(duì)應(yīng)輸出線圈的輸入輸出映射面積，或決定是否執(zhí)行梯形圖規(guī)定的特殊功能指，即在用戶程序的執(zhí)行,只有國(guó)家和數(shù)據(jù)輸入在簽證官的圖像區(qū)域不會(huì)改變,和其他的狀態(tài)和數(shù)據(jù)輸出點(diǎn)和軟設(shè)備10o圖像區(qū)域或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)域可能會(huì)改變,和上面列出的梯形圖,程序執(zhí)行結(jié)果將使用這些線圈的工作梯圖或數(shù)據(jù)如下:相反，下面的梯形圖是刷新邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，只能進(jìn)入下一個(gè)掃描周期，對(duì)上面列出的程序進(jìn)行工作。c.輸出刷新周期掃描用戶程序結(jié)束后，PLC進(jìn)入輸出刷新周期。在此期間，CPUVO根據(jù)相應(yīng)的圖像區(qū)域數(shù)據(jù)刷新?tīng)顟B(tài)和所有的輸出鎖存器電路，再通過(guò)相應(yīng)的外圍驅(qū)動(dòng)電路輸出，則為PLC的真實(shí)輸出。3.4PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本原則a.最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求。b.在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、易于使用和維護(hù)。c.確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。e.考慮到生產(chǎn)開(kāi)發(fā)流程的改進(jìn)，在選擇PLC產(chǎn)能時(shí)應(yīng)適當(dāng)預(yù)留余量。3.5PLC軟件系統(tǒng)及常用編程語(yǔ)言PLC軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)程序和用戶程序兩部分組成。系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序、編譯器、診斷程序等，主要用于管理整個(gè)機(jī)器，將編程語(yǔ)言轉(zhuǎn)換成機(jī)器語(yǔ)言，診斷機(jī)器故障。系統(tǒng)軟件由PLCr提供，已在EPROM中固化，不能直接訪問(wèn)和干預(yù)。用戶程序是用戶用PLC編程語(yǔ)言編寫(xiě)的應(yīng)用程序(即邏輯控制)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)控制的要求實(shí)現(xiàn)各種控制。STEP7是SIMATIC可編程邏輯控制器(即用戶程序)配置和編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包。我們使用STEP7進(jìn)行硬件配置和邏輯編程，以及對(duì)邏輯程序執(zhí)行結(jié)果的在線監(jiān)控。a、PLC提供的編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言梯形語(yǔ)言也是我們最常用的語(yǔ)言之一。它具有以下特點(diǎn):(1)是一種圖形語(yǔ)言，由傳統(tǒng)控制圖中的繼電器觸點(diǎn)、線圈、串聯(lián)等項(xiàng)和一些圖形符號(hào)組成。左右垂直的線稱為左右總線條。(2)在梯形圖中，觸點(diǎn)(觸點(diǎn))只有常開(kāi)和常閉。觸點(diǎn)可以是PLC輸入點(diǎn)開(kāi)關(guān)或PLC內(nèi)部繼電器觸點(diǎn)或內(nèi)部寄存器、計(jì)數(shù)器等。(3)梯形圖中的觸點(diǎn)可以任意串聯(lián)或并聯(lián)，但線圈只能并聯(lián)，不能串聯(lián)。(4)內(nèi)部繼電器、計(jì)數(shù)器、寄存器等不能直接控制外部負(fù)載，CPU內(nèi)部只能使用中間結(jié)果。(5)PLC根據(jù)循環(huán)掃描事件，沿梯形圖順序執(zhí)行。相同掃描周期的結(jié)果保留在輸出狀態(tài)寄存器中，因此輸出點(diǎn)的值可以用作用戶程序中的條件。b、語(yǔ)句表語(yǔ)言，類似匯編語(yǔ)言。c、邏輯函數(shù)圖語(yǔ)言由半導(dǎo)體邏輯框圖表示。一般情況下，一個(gè)操作框表示一個(gè)函數(shù)，左側(cè)繪制輸入，右側(cè)繪制輸出。3.6PLC的特點(diǎn)a.可靠性高抗干擾能力強(qiáng)。高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無(wú)故障時(shí)間高達(dá)30萬(wàn)小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從PLC的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬"故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。b.配套齊全功能完善，適用性強(qiáng)。PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大中小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái)PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上ne通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面找本的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易.c.易學(xué)易用深受工程技術(shù)人員歡迎。PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路.不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門(mén)。d.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小維護(hù)方便，容易改造。PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同-設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。e.體積小、重量輕、能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm重量小于150g,功耗僅數(shù)瓦。由于體科小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備，3.7PLC的應(yīng)用目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。a.順序控制這是PLC最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)城，它取代了傳統(tǒng)的維電器控制。PLC應(yīng)用于單機(jī)控制、多機(jī)群控制、生產(chǎn)自動(dòng)線控制，例如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、切紙機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、裝配生產(chǎn)線、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯控制等等。b.運(yùn)動(dòng)控制PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開(kāi)關(guān)量Uo模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在-般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或伺服電動(dòng)機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)c.過(guò)程控制過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完浪閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊目前許小型PLC也具有此功能模塊。PID處理般是運(yùn)行專用的PID子程序。過(guò)程控制在冶金、化工熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用，.數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PL.C具有數(shù)學(xué)運(yùn)算(含矩陣運(yùn)算消數(shù)運(yùn)算邏輯運(yùn)算)、數(shù)據(jù)傳道數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，排序省表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集。分析及處理。這此數(shù)據(jù)可以與在儲(chǔ)在儲(chǔ)器中的參值比較，完成定的控制操作，也可以利用難信功能傳送到別的智能轉(zhuǎn)置，或格它們打印制表。數(shù)據(jù)處理做用于人型控制系統(tǒng)，如無(wú)人控制的柔性制造系統(tǒng);也可用于過(guò)程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的些大型控制系統(tǒng)。e.通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。3.8西門(mén)子PLC本設(shè)計(jì)選用西門(mén)子PLCS7-200系列產(chǎn)品作為設(shè)計(jì)所需的PLC系統(tǒng)，西門(mén)子S7-200PLC在實(shí)時(shí)模式下具有速度快，具有通訊功能和較高的生產(chǎn)力的特點(diǎn)。一致的模塊化設(shè)計(jì)促進(jìn)了低性能定制產(chǎn)品的創(chuàng)造和可擴(kuò)展性的解決方案。來(lái)自西門(mén)子的S7-200微型PLC可以被當(dāng)作獨(dú)立的微型PLC解決方案或與其他控制器相結(jié)合使用。S7-200系列PLC中可提供4種不同的基本型號(hào)的8種CPU供選擇使用.它的基本組成為擴(kuò)展單元：S7-200系列PLC主要有6種擴(kuò)展單元，它本身沒(méi)有CPU，只能與基本單元相連接使用，用于擴(kuò)展I/O點(diǎn)數(shù).編程器：PLC在正式運(yùn)行時(shí)，不需要編程器。編程器主要用來(lái)進(jìn)行用戶程序的編制、存儲(chǔ)和管理等，并將用戶程序送入PLC中，在調(diào)試過(guò)程中，進(jìn)行監(jiān)控和故障檢測(cè)。S7-200系列PLC可采用多種編程器，一般可分為簡(jiǎn)易型和智能型。簡(jiǎn)易型編程器是袖珍型的，簡(jiǎn)單實(shí)用，價(jià)格低廉，是一種很好的現(xiàn)場(chǎng)編程及監(jiān)測(cè)工具，但顯示功能較差，只能用指令表方式輸入，使用不夠方便。智能型編程器采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程操作，將專用的編程軟件裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)，可直接采用梯形圖語(yǔ)言編程，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，非常直觀，且功能強(qiáng)大，S7-200系列PLC的專用編程軟件為STEP7-Micro/WIN。程序存儲(chǔ)卡：為了保證程序及重要參數(shù)的安全，一般小型PLC設(shè)有外接EEPROM卡盒接口，通過(guò)該接口可以將卡盒的內(nèi)容寫(xiě)入PLC，也可將PLC內(nèi)的程序及重要參數(shù)傳到外接EEPROM卡盒內(nèi)作為備份。程序存儲(chǔ)卡EEPROM有6ES7291-8GC00-0XA0和6ES7291-8GD00-0XA0兩種，程序容量分別為8K和16K程序步。寫(xiě)入器：寫(xiě)入器的功能是實(shí)現(xiàn)PLC和EPROM之間的程序傳送，是將PLC中RAM區(qū)的程序通過(guò)寫(xiě)入器固化到程序存儲(chǔ)卡中，或?qū)LC中程序存儲(chǔ)卡中的程序通過(guò)寫(xiě)入器傳送到RAM區(qū)。文本顯示器：文本顯示器TD200不僅是一個(gè)用于顯示系統(tǒng)信息的顯示設(shè)備，還可以作為控制單元對(duì)某個(gè)量的數(shù)值進(jìn)行修改，或直接設(shè)置輸入/輸出量。文本信息的顯示用選擇/確認(rèn)的方法，最多可顯示80條信息，每條信息最多4個(gè)變量的狀態(tài)。過(guò)程參數(shù)可在顯示器上顯示，并可以隨時(shí)修改。TD200面板上的8個(gè)可編程序的功能鍵，每個(gè)都分配了一個(gè)存儲(chǔ)器位，這些功能鍵在啟動(dòng)和測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，可以進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和診斷。第4章PLC系統(tǒng)控制RGV小車(chē)設(shè)計(jì)及流程4.1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及流程系統(tǒng)由上位機(jī)顯控程序、PLC主站控制系統(tǒng)、ZIGBEE無(wú)線通訊系統(tǒng)、多臺(tái)RGV小車(chē)系統(tǒng)和機(jī)器人組成。其中RGV小車(chē)系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)單元、傳感器單元、控制單元、RFID單元和圓形軌道構(gòu)成。針對(duì)系統(tǒng)在自動(dòng)化生產(chǎn)中用有線傳輸，存在線路設(shè)置的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了基于ZIGBEE無(wú)線技術(shù)信號(hào)傳輸方案。RGV小車(chē)上傳感器信號(hào)、伺服電機(jī)信號(hào)以無(wú)線方式傳送到控制中心，主站PLC根據(jù)RGV小車(chē)上的信號(hào)來(lái)監(jiān)控小車(chē)狀態(tài)與動(dòng)作。此系統(tǒng)的控制中心為主站的PLC，主站PLC與上位機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)線連接，可通過(guò)人機(jī)界面來(lái)實(shí)時(shí)顯示和控制整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)。本系統(tǒng)可以為工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線產(chǎn)品搬運(yùn)、組裝應(yīng)用。流程如下：卸載完成品的空車(chē)RGV沿水平橢圓形軌道重新回到起始站，快到站時(shí)接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)到減速段地標(biāo)，行走驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)進(jìn)入低速模式，運(yùn)行一段后，接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)到停止位地標(biāo)，伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止。小車(chē)底部的RFID閱讀器讀到地面電子標(biāo)簽里含有的起始站工位號(hào)，由RGV自帶的PLC通過(guò)無(wú)線通訊給主站，主站PLC由工位號(hào)判斷這輛RGV位置已在起始站（每臺(tái)RGV內(nèi)PLC也自帶編號(hào)）。工人開(kāi)始放產(chǎn)品在RGV小車(chē)上，同時(shí)利用掃碼槍掃碼，掃碼槍是直接連接了主站PLC，由主站PLC記錄哪一臺(tái)RGV小車(chē)上面帶的是哪一類產(chǎn)品。掃碼完成后，工人按下小車(chē)上“完成”按鈕，此時(shí)系統(tǒng)判斷下一站位空位條件是否成立，若成立則小車(chē)自動(dòng)流入后一站位。同時(shí)后一輛RGV駛?cè)氘?dāng)前站。當(dāng)小車(chē)感應(yīng)到下一個(gè)站位信號(hào)時(shí)，主站發(fā)出信號(hào)讓機(jī)器人做出對(duì)應(yīng)產(chǎn)品型號(hào)的相應(yīng)操作。當(dāng)機(jī)器人完成操作后，發(fā)送完成信號(hào)給主站PLC，再由主站PLC來(lái)給RGV自帶PLC行走信號(hào)，自帶PLC再控制RGV相應(yīng)動(dòng)作。當(dāng)RGV運(yùn)行到人工站位時(shí)，工人可以通過(guò)RGV下方腳踏開(kāi)關(guān)，將產(chǎn)品調(diào)到一個(gè)合適的高度，再圍繞RGV對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行人工處理，處理后按完成按鈕，RGV自動(dòng)進(jìn)入下一站。RGV小車(chē)把物料搬運(yùn)到指定地點(diǎn)，通過(guò)上層皮帶自動(dòng)輸出產(chǎn)品，然后通過(guò)橢圓形軌道返回到起始站位。4.2RFID技術(shù)RFID(英文全稱為RadioFrequencyIdentification)利用射頻信號(hào)通過(guò)空間禍合(交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng))實(shí)現(xiàn)不接觸識(shí)別目標(biāo)就能夠傳輸信息達(dá)到自動(dòng)識(shí)別物體的功能。RFID技術(shù)又稱無(wú)線射頻識(shí)別，是一種通信技術(shù)，它利用無(wú)線電射頻實(shí)現(xiàn)可編程邏輯控制器（PLC）或微型計(jì)算機(jī)（PC）與標(biāo)識(shí)間的數(shù)據(jù)傳輸，從而實(shí)現(xiàn)非接觸式目標(biāo)識(shí)別與跟蹤。同時(shí)RFID技術(shù)具有方便，成本低，使用廣泛，技術(shù)比較成熟等優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)中利用的RFID技術(shù)由后臺(tái)管理系統(tǒng)、閱讀器和電子標(biāo)簽三部分組成。電子標(biāo)簽是由天線，耦合元件及芯片組成，每個(gè)電子標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象。本文用電子標(biāo)簽嵌入圓形軌道下方，編碼為每一個(gè)站位的信息。閱讀器是由天線，耦合元件，芯片組成。讀?。ㄓ袝r(shí)還可以寫(xiě)入）電子標(biāo)簽信息的設(shè)備。本文把閱讀器安裝在小車(chē)下方，當(dāng)小車(chē)經(jīng)過(guò)電子標(biāo)簽位置時(shí)，小車(chē)通過(guò)此閱讀器讀取小車(chē)?？空疚簧项A(yù)設(shè)值的電子標(biāo)簽內(nèi)的站位信息。并把信息傳入到應(yīng)用層軟件系統(tǒng)。后臺(tái)管理系統(tǒng)主要是把收集的數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理，并把信息上報(bào)主控，主控便定位到RGV小車(chē)的位置。同時(shí)主控根據(jù)設(shè)置的站位信息和外圍設(shè)備發(fā)控制指令給小車(chē)進(jìn)行操作。對(duì)于電子標(biāo)簽中站位號(hào)和閱讀器的設(shè)置，我們采用一個(gè)RS232轉(zhuǎn)RS485串口，將閱讀器接上24V電源，信號(hào)線由串口連接電腦。在設(shè)置時(shí)，由于閱讀器的讀取信號(hào)是要傳輸給PLC的，所以波特率必須與PLC保持一致。采用被動(dòng)上傳方式，直接將讀取站位號(hào)傳輸給PLC，再由RGV的PLC上傳給主站。4.3無(wú)線通信設(shè)計(jì)ZIGBEE技術(shù)是一種新興的雙向無(wú)線通信技術(shù)，它主要具有距離短、能耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能穿越一般障礙物、成本較低等優(yōu)點(diǎn)[4]。此系統(tǒng)無(wú)線通訊設(shè)計(jì)采用SZ02-ZIGBEE無(wú)線采集模塊。SZ02-ZIGBEE無(wú)線通信模塊是ZIGBEE模塊的加強(qiáng)型，集成了符合ZIGBEE協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的射頻收發(fā)器和微處理器，可實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)之間的設(shè)備間數(shù)據(jù)的透明傳輸。主控PLC選用西口子S7-1500，主控PLC與RGV小車(chē)之間采用MODBUS傳輸協(xié)議。生產(chǎn)線中主控PLC要與所有RGV小車(chē)的PLC進(jìn)行通信，對(duì)每輛RGV小車(chē)實(shí)施有效的控制，因此，采用一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信方式（每一個(gè)從站到每一臺(tái)RGV屬于一對(duì)一通信），也就是我們常說(shuō)的RS485總線網(wǎng)絡(luò)所采用的“輪詢”方式。首先需要設(shè)置1個(gè)主站，其他全部為從站，對(duì)主站和從站編寫(xiě)唯一地址，送個(gè)地址就屬于每個(gè)站點(diǎn)的身份。主站采用帶地址碼的數(shù)據(jù)幀發(fā)送數(shù)據(jù)或命令，從站需要全部都接收，之后將接收到的地址碼與本地地址碼進(jìn)行比較，如果比較結(jié)果不同則將數(shù)據(jù)全部去掉，不做任何響應(yīng)，如果比較結(jié)果相同，則證明數(shù)據(jù)是給本地的，從站根據(jù)傳過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)或命令進(jìn)行不同的響應(yīng)，并將響應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)送回去。這就實(shí)現(xiàn)了主站PLC與多臺(tái)RGV小車(chē)的PLC之間的準(zhǔn)確通信，保證了主控對(duì)RGV小車(chē)的有效控制。主站PLC通過(guò)以太網(wǎng)連接SZ02主站，SZ02主站通過(guò)交換機(jī)連接中繼路由。中繼路由再通過(guò)ZIGBEE無(wú)線傳輸與RGV小車(chē)中的SZ02終端進(jìn)行通信。最后小車(chē)上的PLC通過(guò)RS485與SZ02終端相連接，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的通信設(shè)計(jì)。如圖4-3所示。圖4-3無(wú)線傳輸結(jié)構(gòu)圖4.4RGV小車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)RGV小車(chē)系統(tǒng)分為驅(qū)動(dòng)單元、傳感器單元、控制單元、RFID單元和圓形軌道組成。對(duì)其主要部分進(jìn)行介紹。4.4.1驅(qū)動(dòng)單元主要包括伺服電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。伺服電機(jī)具有控制精度更高、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、運(yùn)行范圍較廣、無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象、低頻特性好、即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象等特點(diǎn)，小車(chē)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器主要功能為通過(guò)接收PLC模塊的指令或信號(hào)，達(dá)到控制相應(yīng)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速、啟動(dòng)和停止、方向和目的地。4.4.2傳感器單元包括防脫軌傳感器、接近開(kāi)關(guān)、紅色防碰傳感器、聲光報(bào)警器。RGV小車(chē)上安裝了兩個(gè)防脫軌傳感器檢測(cè)軌道，如果小車(chē)運(yùn)行時(shí)脫離軌道，小車(chē)立刻停止并通過(guò)聲光報(bào)警器報(bào)警。當(dāng)RGV小車(chē)運(yùn)行時(shí)接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)到快速、減速、停止段地標(biāo)，使小車(chē)能夠?qū)崿F(xiàn)地標(biāo)所對(duì)應(yīng)的功能。當(dāng)紅色防碰傳感器感應(yīng)到RGV小車(chē)前方有人或者物體時(shí)，使小車(chē)停止并通過(guò)聲光報(bào)警器報(bào)警；小車(chē)停止后需人工確認(rèn)故障排除，小車(chē)才能繼續(xù)行走4.4.3控制單元小車(chē)通訊采用ZIGBEE無(wú)線采集模塊。ZIGBEE無(wú)線采集模塊可以實(shí)現(xiàn)RGV小車(chē)與上位機(jī)之間的無(wú)線通訊，通過(guò)上位機(jī)的操作就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)小車(chē)的控制與運(yùn)行監(jiān)控。PLC模塊是小車(chē)控制的核心。其主要功能為：通過(guò)接受仿脫軌傳感器、地標(biāo)傳感器、安全傳感器、ZIGBEE無(wú)線數(shù)據(jù)采集卡、接近開(kāi)關(guān)的信號(hào)直接或間接控制控制伺服電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)；控制RGV小車(chē)升降機(jī)的上升和下降；控制RGV小車(chē)前后等各項(xiàng)功能。同時(shí)小車(chē)設(shè)立電控箱，安裝于車(chē)體內(nèi)，各動(dòng)作可手動(dòng)操作。在小車(chē)外有個(gè)手動(dòng)自動(dòng)切換按鈕，當(dāng)切換為自動(dòng)時(shí)，RGV根據(jù)每個(gè)站位的設(shè)置情況來(lái)動(dòng)作；如果此站位設(shè)置為自動(dòng)站，RGV接受主控的行走信號(hào)，直接行走；如果此站位設(shè)置為手動(dòng)站，RGV除了接受主控允許行走信號(hào)外，還需要按下工序完成按鈕才可以行走。當(dāng)按鈕切換為手動(dòng)時(shí)，需要按下完成信號(hào)，RGV行走至下一站。在小車(chē)一側(cè)有緊急停止按鈕，任何時(shí)候按下這個(gè)按鈕，小車(chē)都會(huì)停止。在RGV下方還設(shè)置腳踏開(kāi)關(guān)，可以將產(chǎn)品調(diào)到一個(gè)合適的高度，方便工人操作。4.4.4RFID單元小車(chē)上的RFID單元由RFID后臺(tái)管理系統(tǒng)和RFID閱讀器組成。RFID閱讀器安裝在RGV小車(chē)下方，小車(chē)通過(guò)此閱讀器讀取電子標(biāo)簽上站位的信息。4.5機(jī)器人系統(tǒng)機(jī)器人選用庫(kù)卡六軸（KRC4型號(hào)）。當(dāng)RGV小車(chē)到站之后，主站控制機(jī)器人上的PLC啟動(dòng)動(dòng)作從而進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作，機(jī)器人以及各工具通過(guò)分站PLC與機(jī)器人控制柜信號(hào)配合，完成任務(wù)。當(dāng)一系列動(dòng)作完成之后機(jī)器人回到原點(diǎn)，小車(chē)接收到機(jī)器人站位中的PLC發(fā)送給主站再由主站傳送給它的完成信號(hào)，行走到下一站位，上一站位完成的小車(chē)也接收到進(jìn)站信號(hào)進(jìn)站。4.6PLC程序核心設(shè)計(jì)主站PLC是整個(gè)系統(tǒng)控制的核心。本系統(tǒng)中，由于RGV的臺(tái)數(shù)較少，在生產(chǎn)需要的前提下，可以將RGV數(shù)量提升到幾十臺(tái)。因此，我們主站采用的是西門(mén)子1500CPU。西門(mén)子1500具有響應(yīng)時(shí)間快，高波特率和高效的傳輸協(xié)議等的優(yōu)點(diǎn)。為了簡(jiǎn)化程序，