自动导引运输车（Automated Guided Vehicle,AGV）从线路固定的磁导引到灵活的即时定位与地图构建（Simultaneous Localization And Mapping,SLAM）导引，AGV配置发展越来越多元化。针对汽车行业生产物流工况，设计了一种磁导型固定线路AGV控制系统，该系统采用单片机与PLC结合的双芯片形式，用来控制AGV及E型物流列车（E-Frame）系统的行走和转向、导引和纠偏、激光防撞、空满交换及信息反馈各项功能。该控制系统设计方案开发周期短、功能拓展灵活，在现阶段汽车行业更新换代快速的背景下，快速匹配用户新的需求，减少资金投入。
1 前言
随着工业技术的进步，很多传统的制造业都在向自动化、智能化的趋势发展。自动导引运输车 (Automated Guided Vehicle，AGV)虽然已有数十年发展历史，由于技术开发稳定性和应用场景差异性等原因一直未能大规模投入各行各业的生产中。自2016年起，电子商务和智慧物流蓬勃发展，加快了AGV的普及速度和技术推进，厂商在控制系统设计上也越来越完善，但各厂商设计的控制系统对各应用场景适应性较差，现场应用还需重新匹配调整，影响项目工期，也影响客户使用体验。
本设计方案采用了自主研发设计的 AGV 集成控制电路，实现了单片机与 PLC 的控制融合，本设计兼有 2 种控制方式的功能和优点。既拥有单片机低成本和开发优势，又可用 PLC 来补充单片机功能上的缺陷和不足。其中单片机负责控制车体的各个信号按钮、防撞系统、磁导引系统、驱动系统；PLC 负责处理 AGV 的光电信号开关、接近控制开关、电机转动的反馈信号信息，和 E-Frame 物流列车系统的上/下料功能。单片机与 PLC 通过ModBus串行通信协议进行连接，功能完善，拓展灵活性高。
2 AGV简介
2.1 AGV的定义
AGV 泛指配备有磁力导航或通过光学设施进行引导，可以通过预先设定的路径进行行进并完成预定任务，具备相应的周边安全防护设施监控以及可以完成相应的物体移载的运输设备，AGV隶属于轮式移动机器人（WMR——Wheeled Mobile Robot）范畴。设计简单并且价格低廉的AGV也称作AGC（ Automated Guided Cart）。自 1953 年诞生第一辆AGV以来，AGV已经经历了近七十年的发展。
AGV应用的特点可以归纳为如下几点。
a.与传统的人工驾驶工艺车辆相比，AGV为无人驾驶方式；
b.可根据应用的工况进行设计行驶路径，柔性好；
c.采用电能进行驱动，无排放，属于清洁生产。
典型的 AGV 本体组成如图 1 所示，一般具有驱动部分、牵引/承载部分、状态显示反馈部分、安全避障部分、引导部分等。实际应用中，控制系统通过无线网络进行传输控制指令，多台 AGV 及附属机构在接受指令后，根据预先设计的调度程序,依照对应位置信息,沿着特定行驶路线和停靠位置自动行驶,并按设计完成一系列作业功能。
2.2 AGV的应用分类
本文只对汽车生产过程中所应用的 AGV 进行讨论。按照应用用途，AGV 分为两大类，如图 2 所示。
一类应用是侧重于工艺装配的，称作工艺装配 AGV，此类 AGV 精度要求一般在±5 mm 以内，本体上安装有装配支点，用于产品装配过程，此类AGV 属于工艺设备；另一类应用是侧重于运输货物到规定地点，以代替传统人工驾驶的工业车辆，称作为运输类AGV，此类AGV应用十分丰富，具体分类如图3所示。
值得指出注意的是，以上分类仅是代表现阶段大部分的应用技术，伴随着近几年工业 4.0 的快速发展，AGV技术发展变革，尤其是运输类AGV的技术变革非常快速，可应用形式也越来越丰富。比如，在 AGV+方面应用，通过在本体上加装机械手、取放设备，就可以衍生出新的 AGV 类型；在与高架存储结合应用方面，通过特殊的机械设计，实现 AGV 爬升货架的能力，衍生出空间移动 AGV 等新兴技术。
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