基于S7-1200的单舵机AGV控制系统设计与实现

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所属分类:AGV设计资料
摘要

自动导航运输车AGV凭借其安全、可靠、灵活和简洁等优点,逐渐成为目前自动化物流发展的新型输送方式。本文基于西门子S7-1200系列PLC、舵机及举升机构平台设计了一种大型举升式磁导引AGV。所设计的单举升、单舵机AGV可用于对大型工件的加工和输送,经现场使用验证,AGV运行情况及其性能良好,具有广阔的应用前景。

随着自动化生产和智能制造理念日益受到制造企业的重视,物流自动化技术也在向高速化、智能化、柔性化方向发展。作为融合了控制、通信、显示、搬运等功能综合体的自动导航车(Automated Guided Vehicles,简称AGV),在现代制造和物流行业亟待降低成本、提高效率和柔性智能的背景下得到了飞速发展,并在汽车装配、电子、邮局、码头、机场、餐厅等场合发挥着举足轻重的作用。本文根据山东某汽车制造公司存在的采用人工搬运、举升汽车电池效率低、劳动强度大及安全性不高等问题,设计了一种用于托举大型工件的单举升AGV。

1 系统设计方案

根据企业生产线装配要求,本文设计的单举升AGV如图1所示。

基于S7-1200的单舵机AGV控制系统设计与实现

图1 系统设计方案

其中,PLC作为整个系统的控制核心,其数据处理速度、运算能力、可扩展接口能力将直接影响整个控制系统的控制效率和性能。西门子S7-1200系列PLC具有集成PROFINET 接口、强大的集成工艺功能和灵活的可扩展性等特点,为各种工艺任务提供了简单的通信和控制方式,能充分满足中小型自动化的系统需求。在研发过程中,充分考虑了系统、控制器、人机界面和软件的无缝整合及高效协调的需求。根据本次系统控制设计要求,选择S7-1215DC/DC/Rly型PLC作为本设计的控制核心。

舵机作为 AGV 控制系统的主要机构,负责行走、转向、负重功能,其性能直接影响 AGV 的行走和控制精度。从耐用性和综合性能进行对比,本设计选用德国SCHABMULLER电机。该舵机的转向和行走电机接受模拟量信号调速,转向电机带电位器实现角度反馈,行走电机带编码器和测速发电机实现闭环控制。其中,行走电机最大转速为 1 820r/min,额定功率 1kW,额定电流为27A;转 向 电 机 最 大 转 速 为 32000r/min,额 定 功 率0.05kW,额定电流为2A。

2 系统实现

本文设计的AGV采用西门子S7-1200系列PLC作为控制核心,通过其扩展I/O模块实现对外围开关量的检测和控制,通过扩展模拟量模块实时检测舵机转向角度,并实现对转向和行走电机速度的实时调节;通过PLC上的PROFETNET 接口与威纶触摸屏实现对 AGV 的实时检测、显示、控制;通过PLC上的另一路PROFETNET接口连接无线模块实现与线边中控系统的实时数据交互,通过PLC上的扩展SB板发送脉冲信号控制举升电机的举升高度和速度;磁循迹传感器通过RS232模块实时传送检测信号至PLC,PLC根据接收到的磁传感器信号实时调节舵机的转向电机转速。各设备和元件如表1所示。

基于S7-1200的单舵机AGV控制系统设计与实现

表1 控制系统主要设备/元件

3 结语

本文结合企业实际需求,以西门子S7-1200系列PLC为控制核心,降低了系统的复杂度,缩短了开发周期,设计了一个快速、可靠、操作性良好的控制系统。现场使用结果证明,本文设计的单举升AGV具有良好的稳定性,大大降低了企业的成本和工人劳动强度,具有广泛的应用前景。

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