本發(fā)明屬于工廠物流輸送技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于PLC控制的工業(yè)AGV系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

自動導(dǎo)引車-AGV（Automated Guided Vehicles ）以下稱為AGV，是一種安裝自動導(dǎo)引裝置，能夠沿著指定的導(dǎo)引路線行駛，并且具有安全保護(hù)和移載功能的無人駕駛自動化搬運車輛，自動導(dǎo)引車系統(tǒng)技術(shù)是傳感器技術(shù)、可編程技術(shù)、信息處理技術(shù)、機電一體化技術(shù)等多學(xué)科的研究成功的集中體現(xiàn)，AGV產(chǎn)品主要功能是實現(xiàn)了工件傳輸?shù)淖詣踊畔?zhí)行與管理，因此AGV系統(tǒng)也已經(jīng)成為柔性制造系統(tǒng)（FMS）、自動化倉儲物流系統(tǒng)中必不可少的一部分，對AGV的研究從最初的傳統(tǒng)式定向配送，迅猛地發(fā)展到擁有機器人接口的、由復(fù)雜的計算機控制的汽車裝配線領(lǐng)域，AGV已經(jīng)成為一個獨立的系統(tǒng)，也可以集成到其他系統(tǒng)中，或者成為各個相對獨立的自動化生產(chǎn)之間的紐帶，目前，AGV移動機器人較多的應(yīng)用在車間環(huán)境，有的工作環(huán)境比較惡劣，針對較為復(fù)雜的工廠環(huán)境使用PLC作為AGV控制系統(tǒng)的主控制器完成對AGV的運行速度、引導(dǎo)及航向控制無疑是一種非常好的選擇，正是基于這種情況，我們設(shè)計一種基于PLC控制的工業(yè)AGV系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種工作方式靈活、導(dǎo)航精度高、經(jīng)濟(jì)效益好的基于PLC控制的工業(yè)AGV系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種基于PLC控制的工業(yè)AGV系統(tǒng)，它包括供電模塊，所述的供電模塊連接有主控模塊、引導(dǎo)模塊、安全模塊、通訊模塊和驅(qū)動模塊，所述的主控模塊連接有引導(dǎo)模塊、安全模塊、輔助模塊、通訊模塊、驅(qū)動模塊和顯示模塊。

所述的主控模塊為FX3U型PLC。

所述的顯示模塊為GT27系列觸摸屏。

所述的供電模塊為鎳鉻蓄電池。

所述的驅(qū)動模塊為交流伺服電機。

所述的安全模塊前進(jìn)方向為非接觸式激光防碰撞傳感器、接觸式保險桿，后退方向為接觸式保險杠、急停開關(guān)。

所述的輔助模塊由控制按鈕、聲光報警組成。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明中采用PLC作為主控模塊，安全穩(wěn)定、便于維護(hù)，特別適合在工廠環(huán)境中實用，而且PLC具有的強抗干擾性也讓基于PLC控制的AGV小車進(jìn)入比較惡劣的工況中安全穩(wěn)定的就行任務(wù)，另外本發(fā)明中采用交流伺服電機代替市面上較為常用的直流伺服電機，在控制精度和加速度、轉(zhuǎn)矩特性方面性能上顯得更加優(yōu)異，而且在本發(fā)明中采用的鎳鉻電池組具有很強的大電流負(fù)載能力，同時也具有成本優(yōu)勢。最后，本發(fā)明的導(dǎo)引方式采用激光導(dǎo)航，該方式靈活性較好，導(dǎo)航精度高，可以方便的進(jìn)行路徑規(guī)劃，比較符合目前對柔性化生產(chǎn)和管理的要求；因此一種基于PLC控制的工業(yè)AGV系統(tǒng)具有一定的推廣應(yīng)用價值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種基于PLC控制的工業(yè)AGV系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明一種基于PLC控制的工業(yè)AGV系統(tǒng)的供電模塊的示意圖。

圖3是本發(fā)明一種基于PLC控制的工業(yè)AGV系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明一種基于PLC控制的工業(yè)AGV系統(tǒng)的激光導(dǎo)航示意圖。

圖5是本發(fā)明一種基于PLC控制的工業(yè)AGV系統(tǒng)的工作流程圖。

圖中：1、安全模塊2、顯示模塊 3、前輪 4、按鈕 5、激光掃描器 6、蜂鳴器 7、驅(qū)動裝置 8、通訊模塊 9、主控制器 10、直流電池組 11、萬向輪。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。

實施例1

如圖1-5所示，一種基于PLC控制的工業(yè)AGV系統(tǒng)，它包括供電模塊，所述的供電模塊連接有主控模塊、引導(dǎo)模塊、安全模塊、通訊模塊和驅(qū)動模塊，所述的主控模塊連接有引導(dǎo)模塊、安全模塊、輔助模塊、通訊模塊、驅(qū)動模塊和顯示模塊。

本發(fā)明在應(yīng)用中，如圖1所述，引導(dǎo)模塊中激光掃描器接收已有反射板上信號，并將信號傳輸給主控模塊PLC中，PLC實時測量和計算小車的當(dāng)前坐標(biāo)及航向，然后PLC將計算后通過指令傳送到驅(qū)動模塊中，引導(dǎo)AGV小車的行駛狀態(tài)，當(dāng)前方有障礙物出現(xiàn)時，安全模塊中避障傳感器會有一個高電平信號傳輸給主控模塊PLC中，主控模塊根據(jù)接收到的信息指令A(yù)GV小車開始減速，同時安全與輔助模塊7開始聲光報警，當(dāng)障礙物被移走后或重新調(diào)整AGV運行路徑后，AGV將繼續(xù)前進(jìn)，直到完成系統(tǒng)指定的任務(wù)后停止或執(zhí)行下一個工作，本發(fā)明中主控模塊以及驅(qū)動模塊、引導(dǎo)模塊、通訊模塊、安全模塊與輔助模塊電源均來自供電模塊提供；

如圖2所述，一種基于PLC控制的工業(yè)AGV系統(tǒng)具體到硬件部分來說包括安全模塊中保險杠、避障傳感器1，顯示模塊2，驅(qū)動輪3，按鈕4、激光掃描器5、蜂鳴器6、驅(qū)動模塊7、通訊模塊8、主控模塊9、供電模塊10、萬向輪11。本發(fā)明AGV安全模塊1中安裝有避障傳感器和保險杠，當(dāng)前方有障礙物出現(xiàn)時，傳感器會有一個高電平信號，傳送給主控模塊9，小車就會開始減速，同時蜂鳴器6開始聲光報警，當(dāng)障礙物被移走后，AGV將繼續(xù)前進(jìn)。AGV上安裝有激光掃描器5，可以發(fā)射和接收已有反光板的信號，PLC通過算法將精確測量后得到各反射板的精確位置信息，然后驅(qū)動AGV行走路徑；本發(fā)明中避障傳感器采用SICKS3000，在遇到障礙物時,將檢測到的信號輸送給主控系統(tǒng)PLC中，由PLC判斷后執(zhí)行先減速后停車指令，減速區(qū)和停車區(qū)可在4m半徑內(nèi)任意設(shè)置，S3000在應(yīng)用上具有防護(hù)距離較長、多層防護(hù)區(qū)域、參數(shù)設(shè)置可以存儲等優(yōu)勢，而且該傳感器有7段LED顯示運行狀態(tài)，方便錯誤診斷，該傳感器模塊化設(shè)計方便更換。

如圖3所述，本發(fā)明中供電模塊5采用直流電源模塊，給主控模塊供電是DC24V,激光傳感器和三色燈使用DC24V，通過逆變器，逆變成交流220V電壓，驅(qū)動模塊中伺服電機采用的是交流220V電壓。

如圖4所述，本發(fā)明中導(dǎo)引模塊采用德國SICK公司的NAV300激光定位系統(tǒng)來實現(xiàn)的，它由激光掃描器,反射板組成。激光掃描器由激光頭和底座組成,其中底座包括了發(fā)射裝置,接收裝置和計算元件；其定位原理是激光掃描器按照一定的頻率360度全局掃描，精確測量每塊反光板的空間坐標(biāo)位置，并將各反光板的坐標(biāo)信息存儲在本發(fā)明主控模塊PLC中，PLC根據(jù)已編寫的控制程序進(jìn)行導(dǎo)引計算，將激光掃描器的信號轉(zhuǎn)化為驅(qū)動AGV的控制命令，在行走過程中通過相關(guān)聯(lián)的反光板實時修正自身坐標(biāo)位置，并據(jù)此調(diào)整AGV下一步動作。

如圖5所述，一種基于PLC控制的工業(yè)AGV系統(tǒng)，工作流程為按下觸摸屏開始按鍵，程序開始初始化，PLC根據(jù)已有編寫的控制程序輸出相應(yīng)指令，對應(yīng)指示燈被點亮，如果正常則進(jìn)行下一步，AGV車上前端的避障傳感器檢測前方是否有障礙物，如果沒有則進(jìn)行下一步，AGV車身頂部安裝的激光掃描器按照控制要求的頻率不斷向四周發(fā)射激光線束，并接收由反光板反射回來的激光束，經(jīng)過PLC控制器邏輯運算，得出AGV當(dāng)前位置以及航向，當(dāng)AGV接近目標(biāo)地址時，PLC通過運算對驅(qū)動模塊發(fā)出減速指令，如果超出目標(biāo)位置，則AGV小車自動快速減速至停止。到達(dá)目標(biāo)地址后速度減至0，該過程完成一個完整的控制流程。

實施例2

如圖1-5所示，一種基于PLC控制的工業(yè)AGV系統(tǒng)，它包括供電模塊，所述的供電模塊連接有主控模塊、引導(dǎo)模塊、安全模塊、通訊模塊和驅(qū)動模塊，所述的主控模塊連接有引導(dǎo)模塊、安全模塊、輔助模塊、通訊模塊、驅(qū)動模塊和顯示模塊，所述的主控模塊為FX3U型PLC，所述的顯示模塊為GT27系列觸摸屏，所述的供電模塊為鎳鉻蓄電池，所述的驅(qū)動模塊為交流伺服電機，所述的安全模塊前進(jìn)方向為非接觸式激光防碰撞傳感器、接觸式保險桿，后退方向為接觸式保險杠、急停開關(guān)，所述的輔助模塊由控制按鈕、聲光報警組成。

本發(fā)明主要包括供電模塊、主控模塊、驅(qū)動模塊、安全模塊、顯示模塊、輔助模塊，各模塊主要功能為：供電模塊：AGV移動機器人供電模塊為整個系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的工作電源，供電模塊需考慮電壓、電流范圍，電源充放電時間，使用壽命等基本參數(shù)。目前市場上AGV使用較多的蓄電池有鎳鉻電池、鉛酸電池和鋰電池等，其中鎳鉻電池和鉛酸電池兩者占比約為84%，鋰電池占比約為9%，鉛酸電池不適用高溫環(huán)境，也不具備大電流充電能力且有酸霧腐蝕污染，鋰電池目前價格是其他蓄電池的1.4-1.75倍之多，鎳鉻電池的壽命比較長，可以過放電，本系統(tǒng)中AGV配備24V鎳鉻快速充電電池，充電時間與工作時間比例可達(dá)1：6-8。

主控模塊：采用PLC作為AGV的主控模塊是由PLC在工業(yè)控制領(lǐng)域穩(wěn)定性、安全性、可靠性、抗干擾能力優(yōu)異表現(xiàn)，單臺PLC價格高，但使用方便，容易實現(xiàn)控制功能，PLC采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝，制造采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，而且內(nèi)部電路設(shè)計采用先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性，從PLC的外電路來看，使用PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的接觸器系統(tǒng)相比，故障率相對也很低，此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。

引導(dǎo)模塊：本系統(tǒng)中使用的導(dǎo)引采用激光導(dǎo)引，激光導(dǎo)引實在AGV車上安裝激光發(fā)射和接收裝置，在AGV運行軌跡兩側(cè)放置對應(yīng)的激光反射板，控制器依據(jù)AGV車上裝置的激光發(fā)射器發(fā)出信號經(jīng)過反射板反射至接收裝置的光速時間差，通過幾何原理計算AGV小車的位置和姿態(tài)，之后確定AGV的運行軌跡。因此采用激光導(dǎo)航方式，不需要在地面鋪設(shè)磁鐵和軌道，柔性化較強而且精度也非常高。

驅(qū)動模塊: 目前在AGV驅(qū)動系統(tǒng)中較多的使用直流伺服電機、交流伺服電機和步進(jìn)電機，直流伺服電機由于維護(hù)不便，容易產(chǎn)生電磁干擾，而步進(jìn)電機在控制精度方面明顯的不如交流伺服電機性能優(yōu)越，因此本發(fā)明驅(qū)動模塊采用交流伺服系統(tǒng)，相比較于直流伺服電機，交流伺服電機結(jié)構(gòu)簡單、控制精度跟高，轉(zhuǎn)矩特性更好，加速性能更高，過載能力更強。

通訊模塊: 通訊模塊主要用于實現(xiàn)AGV小車與AGV調(diào)度管理系統(tǒng)信息交互，本系統(tǒng)中通訊模塊采用無線通訊方式，無線局域網(wǎng)不但支持全雙工通訊模式而且具有組網(wǎng)靈活、傳輸速率高、便于擴展、安裝便捷等優(yōu)點，非常適用于AGV后續(xù)的組網(wǎng)通訊。

安全模塊:為確保AGV在運行過程中自身安全，特別是現(xiàn)場人員的安全及各類設(shè)備的安全，系統(tǒng)中設(shè)置了軟硬件保護(hù)包括故障檢測與處理算法，各種類型的接觸式、非接觸式防碰撞傳感器，一旦接近障礙物會及時發(fā)出聲光報警、緊急停止指令同時安裝有接觸式安全杠，保證人員和設(shè)備安全。

顯示模塊：在本系統(tǒng)中顯示模塊使用一塊觸摸屏，能提供強大的對象用于運行參數(shù)設(shè)置和調(diào)整，手動或者自動模式選擇，路徑規(guī)劃與顯示等功能，而且能夠?qū)崟r顯示AGV小車運行狀態(tài)，發(fā)生故障時能夠顯示相關(guān)的文字、圖片提示。工作人員可以根據(jù)提示的信息，排除相應(yīng)的故障。

輔助模塊:在系統(tǒng)設(shè)計中，相應(yīng)的按鈕開關(guān)、蜂鳴器、報警燈等輔助元件在AGV系統(tǒng)功能中起著至關(guān)重要的作用，在AGV的周邊設(shè)有急停開關(guān)，任何時間按下急停開關(guān)，AGV立即停止運行，三色燈以及蜂鳴器在設(shè)備任何運行異常情況下均能夠進(jìn)行聲光報警，以提醒周邊工作人員。

本發(fā)明在應(yīng)用中，如圖1所述，引導(dǎo)模塊中激光掃描器接收已有反射板上信號，并將信號傳輸給主控模塊PLC中，PLC實時測量和計算小車的當(dāng)前坐標(biāo)及航向，然后PLC將計算后通過指令傳送到驅(qū)動模塊中，引導(dǎo)AGV小車的行駛狀態(tài)，當(dāng)前方有障礙物出現(xiàn)時，安全模塊中避障傳感器會有一個高電平信號傳輸給主控模塊PLC中，主控模塊根據(jù)接收到的信息指令A(yù)GV小車開始減速，同時安全與輔助模塊7開始聲光報警，當(dāng)障礙物被移走后或重新調(diào)整AGV運行路徑后，AGV將繼續(xù)前進(jìn)，直到完成系統(tǒng)指定的任務(wù)后停止或執(zhí)行下一個工作，本發(fā)明中主控模塊以及驅(qū)動模塊、引導(dǎo)模塊、通訊模塊、安全模塊與輔助模塊電源均來自供電模塊提供；

如圖2所述，一種基于PLC控制的工業(yè)AGV系統(tǒng)具體到硬件部分來說包括安全模塊中保險杠、避障傳感器1，顯示模塊2，驅(qū)動輪3，按鈕4、激光掃描器5、蜂鳴器6、驅(qū)動模塊7、通訊模塊8、主控模塊9、供電模塊10、萬向輪11。本發(fā)明AGV安全模塊1中安裝有避障傳感器和保險杠，當(dāng)前方有障礙物出現(xiàn)時，傳感器會有一個高電平信號，傳送給主控模塊9，小車就會開始減速，同時蜂鳴器6開始聲光報警，當(dāng)障礙物被移走后，AGV將繼續(xù)前進(jìn)。AGV上安裝有激光掃描器5，可以發(fā)射和接收已有反光板的信號，PLC通過算法將精確測量后得到各反射板的精確位置信息，然后驅(qū)動AGV行走路徑；本發(fā)明中避障傳感器采用SICKS3000，在遇到障礙物時,將檢測到的信號輸送給主控系統(tǒng)PLC中，由PLC判斷后執(zhí)行先減速后停車指令，減速區(qū)和停車區(qū)可在4m半徑內(nèi)任意設(shè)置，S3000在應(yīng)用上具有防護(hù)距離較長、多層防護(hù)區(qū)域、參數(shù)設(shè)置可以存儲等優(yōu)勢，而且該傳感器有7段LED顯示運行狀態(tài)，方便錯誤診斷，該傳感器模塊化設(shè)計方便更換。

如圖3所述，本發(fā)明中供電模塊5采用直流電源模塊，給主控模塊供電是DC24V,激光傳感器和三色燈使用DC24V，通過逆變器，逆變成交流220V電壓，驅(qū)動模塊中伺服電機采用的是交流220V電壓。

如圖4所述，本發(fā)明中導(dǎo)引模塊采用德國SICK公司的NAV300激光定位系統(tǒng)來實現(xiàn)的，它由激光掃描器,反射板組成。激光掃描器由激光頭和底座組成,其中底座包括了發(fā)射裝置,接收裝置和計算元件；其定位原理是激光掃描器按照一定的頻率360度全局掃描，精確測量每塊反光板的空間坐標(biāo)位置，并將各反光板的坐標(biāo)信息存儲在本發(fā)明主控模塊PLC中，PLC根據(jù)已編寫的控制程序進(jìn)行導(dǎo)引計算，將激光掃描器的信號轉(zhuǎn)化為驅(qū)動AGV的控制命令，在行走過程中通過相關(guān)聯(lián)的反光板實時修正自身坐標(biāo)位置，并據(jù)此調(diào)整AGV下一步動作。

如圖5所述，一種基于PLC控制的工業(yè)AGV系統(tǒng)，工作流程為按下觸摸屏開始按鍵，程序開始初始化，PLC根據(jù)已有編寫的控制程序輸出相應(yīng)指令，對應(yīng)指示燈被點亮，如果正常則進(jìn)行下一步，AGV車上前端的避障傳感器檢測前方是否有障礙物，如果沒有則進(jìn)行下一步，AGV車身頂部安裝的激光掃描器按照控制要求的頻率不斷向四周發(fā)射激光線束，并接收由反光板反射回來的激光束，經(jīng)過PLC控制器邏輯運算，得出AGV當(dāng)前位置以及航向，當(dāng)AGV接近目標(biāo)地址時，PLC通過運算對驅(qū)動模塊發(fā)出減速指令，如果超出目標(biāo)位置，則AGV小車自動快速減速至停止。到達(dá)目標(biāo)地址后速度減至0，該過程完成一個完整的控制流程。