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西门子 S7-200 SMART PLC在AGV央调度系统中的应用

  • 关键词: 西门子, S7-200, SMART, AGV, AGV, 中央调度系统, 无人搬运车, 无线局域网, 远程控制系统, 伺服控制技术, WIFI,磁导航
  • 作者:席芳林
  • 摘要:本报告详细介绍了AGV,以及AGV中央调度系统,西门子S7-200SMART在AGV以及AGV中央调度系统上的成功实际应用案例。在该报告中包含了系统现场的应用场景照片,控制柜实体照片,控制电路原理图,上位机界面,和控制原理流程图等,以全面客观的角度解析该PLC在21世纪新兴物流系统,AGV无人搬运系统中发挥重要的控制作用,成为高效物流调度系统不可缺少的一部分。

一、项目介绍


1.应用简述:AGV是无人搬运车(Automated Guided Vehicle)的英文缩写。是指装备有电磁或光学等自动导引装置,能够沿规定的导引路径行驶,具有安全保护以及各种移载功能的运输车,AGV属于轮式移动机器人(WMR――Wheeled Mobile Robot)的范畴。AGV以轮式移动为特征,较之步行、爬行或其它非轮式的移动机器人具有行动快捷、工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优势。与物料输送中常用的其他设备相比,AGV的活动区域无需铺设轨道、支座架等固定装置,不受场地、道路和空间的限制。因此,在自动化物流系统中,最能充分地体现其自动性和柔性,实现高效、经济、灵活的无人化生产。广泛应用于汽车制造、机械、电子、钢铁、化工、医药、印刷、仓储、运输业和商业上。


2.AGV中央调度系统,AGV控制系统包括车上控制器和中央调度控制系统,均采用智能数字控制器,通过无线通信进行联系。AGV的控制指令由中央调度系统发出(PLC),存入车载控制器(单片机);AGV运行时,车上控制器通过通信系统从地面站接受指令并报告自己的状态。车上控制器可完成以下监控:手动控制、安全装置启动、蓄电池状态、转向极限、制动器解脱、行走灯光、驱动和转向电机控制与充电接触器的监控等。中央调度系统与AGV间可采用定点光导通讯和无线局域网通讯两种通讯方式。采用无线通讯方式时,控制台和AGV构成无线局域通讯网,控制台和AGV在网络协议支持下交换信息。无线通讯要完成AGV的调度和交通管理。


3.为了实现AGV中央调度的目的,项目组采用今年6月在中华工控网体验项目中申请的“S7-200SMART智能逻辑控制器”开展了该项目的研究开发工作。由于西门子S7-200SMART辑控制器的较强通信能力,该控制系统经过2个月的开发,改进,已经实现了通过串口自由通信,以及MODBUS,无线局域网通信等手段控制多台AGV的调度控制,实现AGV启动,停止,路径计算规划,站点停靠,物料对接,多任务下发,远程控制等功能。西门子S7-200SMART的强大通信功能,以及方便的顺序控制功能,有利AGV系统功能的扩展很更改,获得了研发人员,以及用户的一致好评。


4.天津申能科技有限公司,是一家高科技企业,是天津市单片机学会理事单位。公司以推广先进工业信息化、自动化技术为使命,以专业打造智能化、无人化工厂为目标,公司致力于AGV及现代物流和工业机器人的开发与应用、非标自动系列设备设计,规划,安装,调试、并从远程工业控制技术的开发和应用,真正帮助企业实现数字化工厂。


二、工艺原理


1. 应用功能描述:


AGV是无人搬运车(Automated Guided Vehicle)的英文缩写,AGV小车系统涉及机械、电子、光学、计算机等多个领域。AGV最大的特点是无人引导运输,就是自动在工厂中行走,多台AGV在一起运行时,为了避免发生路线冲突,发生碰撞等事故,就需要一台管控系统,我们称之其为中央调度系统。中央调度系统的核心就是中央控制器,负责AGV路线规划,任务下发,报警处理,无限呼叫,以及配套伺服电机,气缸等控制。在中小型的AGV控制系统中一般采用PLC作为主机。在本次项目中我们采用了西门子S7-200SMART作为中央控制器,利用其自由通信。MODBUS通信两种通信方式,将控制命令通过无线局域网及WiFi发送给AGV,实现了中央调度系统的功能。


2. 系统组成及工作流程:


AGV中央调度系统主要由中央控制系统,AGV,人际交互系统三大部分组成,其中中央控制系统包括PLC,电源模块,保险装置,无限网络模块,继电器,等电器件。AGV包括,台车(带自动升降销), AGV控制单元、蓄电池、电池推车及电池托架等组成,人机交互系统包括,显示器,工控机,键鼠,交换机等。




工作流程是:以上路程图就是系统的工作流程。


3.系统需要分析:


该系统通过框架图可以看出,由于整个控制过程主要是通信控制,所以PLC的通信能力需要很强。西门子S7-200SMART具有两个通信口,还可以扩展一个RS232或者RS485接口,利用其较强的通信能力,和顺序控制能力,展开了项目设计,实施,以及调试工作。



三、方案选型


本系统使用西门子S7-200SMART作为数据交换,控制的核心,通过WiFi和AGV车通信连接,AGV车将当前的状态,比如位置,速度,目标地址,电量多少等数据通过自由通信的方式回传给PLC,PLC根据回传的数据加以判读,然后管控AGV的路线,速度,启停,以及行进目标等。通过已经建立好的无限局域网,以自由通信的方式下发给相应的AGV,AGV接收到这些指令之后开始执行。调度系统有时间会接受呼叫系统的命令,呼叫系统会传送命令给调度系统,调度系统会指派相应的AGV去相应的位置,完成相应的动作及任务。这样调度系统就完成了AGV基本的调度。


功能图如下:





四,编程与调试


1. I/O分配表




2.西门子S7-200SMART控制程序说明


本项目针对的AGV调度控制,主要是MOUBUS通信,以及自由口通信。这些通信是连接AGV以及无线呼叫器的枢纽,没有他们AGV将失控,无线呼叫器也无发送信号。在本项目组中,连接通信口的都是通过无限局域网和下位机连接的。




3 应用设备图片展示


调度控制柜现场照片




调度系统,皮带线,以及AGV路线图展示




AGV静态展示




调度人机界面展示




五、应用体会


在本项目研究中,西门子S7-200SMART作为AGV调度系统核心硬件之一,发挥出了它的极大优势,在在中小型调度系统中其表现出了很多优势,比如编程界面简洁有条理,结构化编程,程序员很容易上手,丰富的应用指令,浮点数PID,CPU集成2个通信口,扩展一个通信口,以及紧凑的结构都是令人喜爱的原因。


1.西门子S7-200SMART实际工控应用中,与以往我们用的西门子S7200PLC相比,节省了一个通信扩展模块,节省了空间和费用,同时增加以太网接口,也增加调度AGV小车的数量。西门子S7-200SMART还具有非常好的可扩展性,需要增添、修改功能时,能够非常灵活地进行操作而几乎不影响现有的控制方案,在中小规模的控制系统中表现出了极大的优势。


2.这次研制中也发现了一些不足,硬件方面比如去掉了S7-200以往的状态开关,在实际调试的过程中带来了不方便,同时外形体积什么较以往加宽等。


3.软件编程方面也有一些不足,比如I/O符号表必须要提前设定,不能在编辑时候在编辑处修改,软件在实际使用的时候发现不够稳定,希望能够发布新版本。


4.对于一些位置控制较多,以及通信需求较多的应用场合,西门子S7-200SMART有极大的优势。


5.本项目是试验性项目,已经完成各项参数的测试,圆满完成测试任务


发布时间:2016年11月23日 10:50  人气:   审核编辑(郭大华)
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