西門子 S7-200 SMART PLC在AGV央調度系統中的應用
一、項目介紹
1.應用簡述:AGV是無人搬運車(Automated Guided Vehicle)的英文縮寫。是指裝備有電磁或光學等自動導引裝置,能夠沿規定的導引路徑行駛,具有安全保護以及各種移載功能的運輸車,AGV屬于輪式移動機器人(WMR――Wheeled Mobile Robot)的范疇。AGV以輪式移動為特征,較之步行、爬行或其它非輪式的移動機器人具有行動快捷、工作效率高、結構簡單、可控性強、安全性好等優勢。與物料輸送中常用的其他設備相比,AGV的活動區域無需鋪設軌道、支座架等固定裝置,不受場地、道路和空間的限制。因此,在自動化物流系統中,最能充分地體現其自動性和柔性,實現高效、經濟、靈活的無人化生產。廣泛應用于汽車制造、機械、電子、鋼鐵、化工、醫藥、印刷、倉儲、運輸業和商業上。
2.AGV中央調度系統,AGV控制系統包括車上控制器和中央調度控制系統,均采用智能數字控制器,通過無線通信進行聯系。AGV的控制指令由中央調度系統發出(PLC),存入車載控制器(單片機);AGV運行時,車上控制器通過通信系統從地面站接受指令并報告自己的狀態。車上控制器可完成以下監控:手動控制、安全裝置啟動、蓄電池狀態、轉向極限、制動器解脫、行走燈光、驅動和轉向電機控制與充電接觸器的監控等。中央調度系統與AGV間可采用定點光導通訊和無線局域網通訊兩種通訊方式。采用無線通訊方式時,控制臺和AGV構成無線局域通訊網,控制臺和AGV在網絡協議支持下交換信息。無線通訊要完成AGV的調度和交通管理。
3.為了實現AGV中央調度的目的,項目組采用今年6月在中華工控網體驗項目中申請的“S7-200SMART智能邏輯控制器”開展了該項目的研究開發工作。由于西門子S7-200SMART輯控制器的較強通信能力,該控制系統經過2個月的開發,改進,已經實現了通過串口自由通信,以及MODBUS,無線局域網通信等手段控制多臺AGV的調度控制,實現AGV啟動,停止,路徑計算規劃,站點停靠,物料對接,多任務下發,遠程控制等功能。西門子S7-200SMART的強大通信功能,以及方便的順序控制功能,有利AGV系統功能的擴展很更改,獲得了研發人員,以及用戶的一致好評。
4.天津申能科技有限公司,是一家高科技企業,是天津市單片機學會理事單位。公司以推廣先進工業信息化、自動化技術為使命,以專業打造智能化、無人化工廠為目標,公司致力于AGV及現代物流和工業機器人的開發與應用、非標自動系列設備設計,規劃,安裝,調試、并從遠程工業控制技術的開發和應用,真正幫助企業實現數字化工廠。
二、工藝原理
1. 應用功能描述:
AGV是無人搬運車(Automated Guided Vehicle)的英文縮寫,AGV小車系統涉及機械、電子、光學、計算機等多個領域。AGV最大的特點是無人引導運輸,就是自動在工廠中行走,多臺AGV在一起運行時,為了避免發生路線沖突,發生碰撞等事故,就需要一臺管控系統,我們稱之其為中央調度系統。中央調度系統的核心就是中央控制器,負責AGV路線規劃,任務下發,報警處理,無限呼叫,以及配套伺服電機,氣缸等控制。在中小型的AGV控制系統中一般采用PLC作為主機。在本次項目中我們采用了西門子S7-200SMART作為中央控制器,利用其自由通信。MODBUS通信兩種通信方式,將控制命令通過無線局域網及WiFi發送給AGV,實現了中央調度系統的功能。
2. 系統組成及工作流程:
AGV中央調度系統主要由中央控制系統,AGV,人際交互系統三大部分組成,其中中央控制系統包括PLC,電源模塊,保險裝置,無限網絡模塊,繼電器,等電器件。AGV包括,臺車(帶自動升降銷), AGV控制單元、蓄電池、電池推車及電池托架等組成,人機交互系統包括,顯示器,工控機,鍵鼠,交換機等。
工作流程是:以上路程圖就是系統的工作流程。
3.系統需要分析:
該系統通過框架圖可以看出,由于整個控制過程主要是通信控制,所以PLC的通信能力需要很強。西門子S7-200SMART具有兩個通信口,還可以擴展一個RS232或者RS485接口,利用其較強的通信能力,和順序控制能力,展開了項目設計,實施,以及調試工作。
三、方案選型
本系統使用西門子S7-200SMART作為數據交換,控制的核心,通過WiFi和AGV車通信連接,AGV車將當前的狀態,比如位置,速度,目標地址,電量多少等數據通過自由通信的方式回傳給PLC,PLC根據回傳的數據加以判讀,然后管控AGV的路線,速度,啟停,以及行進目標等。通過已經建立好的無限局域網,以自由通信的方式下發給相應的AGV,AGV接收到這些指令之后開始執行。調度系統有時間會接受呼叫系統的命令,呼叫系統會傳送命令給調度系統,調度系統會指派相應的AGV去相應的位置,完成相應的動作及任務。這樣調度系統就完成了AGV基本的調度。
功能圖如下:
四,編程與調試
1. I/O分配表
2.西門子S7-200SMART控制程序說明
本項目針對的AGV調度控制,主要是MOUBUS通信,以及自由口通信。這些通信是連接AGV以及無線呼叫器的樞紐,沒有他們AGV將失控,無線呼叫器也無發送信號。在本項目組中,連接通信口的都是通過無限局域網和下位機連接的。
3 應用設備圖片展示
調度控制柜現場照片
調度系統,皮帶線,以及AGV路線圖展示
AGV靜態展示
調度人機界面展示
五、應用體會
在本項目研究中,西門子S7-200SMART作為AGV調度系統核心硬件之一,發揮出了它的極大優勢,在在中小型調度系統中其表現出了很多優勢,比如編程界面簡潔有條理,結構化編程,程序員很容易上手,豐富的應用指令,浮點數PID,CPU集成2個通信口,擴展一個通信口,以及緊湊的結構都是令人喜愛的原因。
1.西門子S7-200SMART實際工控應用中,與以往我們用的西門子S7200PLC相比,節省了一個通信擴展模塊,節省了空間和費用,同時增加以太網接口,也增加調度AGV小車的數量。西門子S7-200SMART還具有非常好的可擴展性,需要增添、修改功能時,能夠非常靈活地進行操作而幾乎不影響現有的控制方案,在中小規模的控制系統中表現出了極大的優勢。
2.這次研制中也發現了一些不足,硬件方面比如去掉了S7-200以往的狀態開關,在實際調試的過程中帶來了不方便,同時外形體積什么較以往加寬等。
3.軟件編程方面也有一些不足,比如I/O符號表必須要提前設定,不能在編輯時候在編輯處修改,軟件在實際使用的時候發現不夠穩定,希望能夠發布新版本。
4.對于一些位置控制較多,以及通信需求較多的應用場合,西門子S7-200SMART有極大的優勢。
5.本項目是試驗性項目,已經完成各項參數的測試,圓滿完成測試任務

提交
釋放數字化潛力,西門子以科技創新和開放生態助推可持續發展走深入實
西門子啟動中壓配電年度創新巡展 攜手客戶共同賦能新型電力系統建設
西門子助力水務行業加速應用人工智能
西門子攜數字化和低碳化創新產品和解決方案亮相中國制冷展
西門子Xcelerator迎來首家第三方商店,開放平臺驅動數字化轉型加速落地