基于PLC控制的AGV系统研究

基于PLC控制的AGV系统研究

马亚峰胡亚峰任德伟

郑州大河智信科技股份公司河南郑州450000

摘要：AGV系统是一种自动引导系统，它可沿着既定路线行驶，结合现代信息技术，在无人驾驶的情况下，通过传感器进行信息的采集，通过PLC进行数据的处理，可广泛应用于制造业、仓储、食品以及危险区域，具有良好的应用前景。本文基于PLC控制的AGV系统，着重对系统的建设与应用进行了探讨，为相关技术人员提供参考，促进相关产业的健康可持续发展。

关键词：PLC控制；AGV系统；研究；应用

1前言

自动导引运输车简称AGV，小车上通常装有自动导引机构，引导AGV小车沿着既定路径运行，同时也能根据新的指令修正运行路线，以完成物料或货物的移取功能。AGV属于移动式机器人的范畴，从20世界60年代诞生起已不断向自动化、智能化和柔性化发展，在国防和工业生产中越来越多的应用，发挥着重要的作用。

2基于PLC控制的AGV系统的相关概述

AGV系统作为一种移动机器人，具有机器人的通用特点，同时具有自己独有的特点。它由运动控制单元，信号采集单元，运动执行单元、人机交互单元、电池单元等几部分组成。其中，信号采集单元，是整个控制系统的“眼睛”。它可以收集系统运行中的各种报警、姿态、传感器状态等信息，反馈AGV的当前状态。运动控制单元，是系统的“大脑”，它负责整个系统的协调控制。运动执行单元，是系统的“手脚”，它将控制系统产生的各种控制信号，转换为具体的机械运动输出。人机交互单元，是沟通AGV和用户的“窗口”，通过它可方便操作人员掌握AGV目前的运行状态等信息。电池单元，提供整个系统的动力。

3AGV系统结构

组成AGV系统结构由AGV小车车体、、AGV信号采集系统、AGV综合控制系统、AGV走行机构、人机交互系统、电池单元等组成，具体介绍如下：

3.1AGV小车车体

车体主架是采用各规格的方钢管焊接而成，小车舱体采用钢板焊接成一个封闭结构，上面加装具有密封功能的盖板。

3.2AGV信号采集系统

AGV信号采集系统由各控制按钮、光电开光、避障传感器、机械式防撞条等组成。各控制按钮，将操作人员的手动操作，直接转化为控制信号，送往控制系统。光电开关，多用于物料的检测及车身定位场合。避障传感器，可设定AGV的避障检测范围，保证AGV运动过程中的安全。机械式防撞条，可在AGV误触碰周边障碍物启用，防止故障的扩大。

3.3AGV综合控制系统

AGV综合控制系统由上位控制系统和车载控制系统组成，上位控制系统完成车辆调度、路线管理、自动充电等功能。车载控制系统，在上位系统的指令指挥下，完成AGV小车的寻址定位、引导路线、工位装卸等指令功能工作。车载控制器使用PLC做为主控制器，在控制器内集成网卡、串口等模块成为独立的AGV控制器。

3.4AGV走行机构

AGV走行机构由车轮、减速器、电机以及驱动器等部分组成。AGV小车的走行指令由PLC或人工控制器发出，运行速度、方向、制动的调节由驱动器执行，在断电时制动装置能靠机械实现制动。

3.5AGV人机交互系统

AGV人机交互系统由触摸屏、塔式信号灯、蜂鸣器、遥控器等组成。触摸屏，可借助专业的设计软件，根据用户需求进行界面开发，方便使用人员获取AGV当前运行参数。塔式信号灯，可将当前运行状态，转换成不同颜色的光信号输出。蜂鸣器，可将当前状态，转换成声音信号输出。遥控器，方便使用人员对车身姿态等进行手动调节，多用于设备维护，检修，调试等场合。

3.6AGV电池单元

AGV电池单元由动力电池本体和BMS系统组成。动力电池本体，目前多采用锂离子电池组进行层叠而成，可产生AGV运行中所需电力。BMS系统，即电池管理系统，负责电池本体的参数平衡和温度调节，带有电路保护功能，可提高电池的使用寿命。

4AGV小车引导方式现状

AGV的引导方式不断更迭发展，比较常用的有电磁感应引导、视觉引导、激光引导和磁引导等。

4.1电磁感应引导

电磁感应引导是使用较早的导引方式，该方式通过在AGV的行驶路径上埋设加载低频、低压的金属导线，通过AGV上的感应线圈，对导线周围磁场强弱的识别和跟踪，实现AGV小车走行路线的引导。电磁感应引导方式因导线在地面下敷设，能够尽量避免污染和破坏，通常是在恶劣的工厂环境下布置AGV小车引导的优先选择，而且成本较低。但线路一旦敷设后，不利于后期的改扩建工程。

4.2视觉引导

视觉引导是在AGV小车的运行线路上预留导向标记，导向标记图像由摄像装置采集后动态反馈给控制系统，实时计算AGV小车与标记的距离及角度误差，不断进行路线修正，直至完成目标引导。视觉引导方式对地面整洁度有较高要求。

4.3激光引导

激光引导是在AGV小车行进中，通过车载激光发射器不停的发射激光，激光射到预置在AGV小车行进线路反射板后被激光接收器接收。然后车载控制装置分析计算由反射板反射回来的激光束，得出当前AGV的实际运动节点，再与AGV控制系统内预置地图对比，时时校正，以达到路线引导目的。激光引导方式较传统方式定位准确，导引精准，但激光反射板安装复杂，成本相对较高。

4.4磁引导

磁引导方式是通过磁导航传感器获取线路上的磁条的磁场信号，通过PLC进行PID计算纠偏，促使小车沿着磁条铺设路径前进。引导方式和电磁感应相类似，但比电磁感应引导有更高的引导精度和再塑性。磁条敷设后再次更改线路较容易，有良好的柔性和互换性。

4.5惯性引导

所谓惯性引导是指装有陀螺仪的AGV小车，路过设有地面定位块的行驶区域时，AGV通过陀螺仪采集地面定位块信号，来确定自身与定位块的偏差，以此来改变航向，实现目标引导。惯性导引在军事领域应用较广，该项技术先进，属于无线引导，比有线导引灵活性高，其显著缺点是应用成本较高，且陀螺仪的制造加工精度对导引的精度影响较大。

5基于PLC控制的AGV技术的应用

基于PLC控制的AGV技术可应用于仓储行业，使AGV能自主搬运货物，减少手动操作强度。此外，自动导向运输车的应用可以实现自动运输过程中的自动控制，从而有效地提高仓储业的运输质量和运输效率。

基于PLC控制的AGV可应用于制造业生产和化工企业的运输，具有很强的灵活性，结合实际情况，根据生产工艺，进行编程，使制造业和化学工业的生产效率和生产质量可以全面升级。

AGV还可以广泛应用于危险区域，特别是一些对人体有危害的辐射区域，实现运送垃圾，减轻工作人员负担，避免了辐射的影响，提高工作人员的安全系数。

为了更好地实现基于PLC控制的AGV应用，需要科学地规划AGV的功能、自动导航方式、网络通讯结构，在生产实践中通过创新与优化，积极推动AGV系统的改进和提高。

6AGV导引方式发展趋势

目前AGV小车已普遍应用在烟草、医药、汽车、生产物流等行业，在其他行业领域的应用也日益广泛，同时室外AGV技术有了很大的突破。随着AGV小车的广泛应用，为了满足现代生产智能化和柔性化的需求，对AGV核心技术引导方式提出更高的要求。随着视觉技术及二维码技术的发展，同时融合各种导引的优势，提高导引的精度和系统可靠性是AGV导引发展的必由之路。

7结束语

对基于PLC控制的AGV系统进行分析和研究，并对AGV系统的构建进行阐述，从而明确AGV的基本内容，并合理的对其的应用进行阐释，为了有效地推动相关产业的发展，实现相关产业的经济效益与社会效益的提高。

参考文献：

[1]于加荣.基于PLC技术的电气控制应用分析[J].电子技术与软件工程，2014（06）

[2]潘运平鲁峰陈辉振.工厂AGV的结构设计与控制研究[J].现代机械，2014（05）

[3]谭涛.基于PLC的立体仓库AGV控制系统设计和研究[D].陕西理工学院，2016