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。
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。
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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