西门子 S7-200 SMART PLC在AGV央调度系统中的应用

一、项目介绍

1.应用简述：AGV是无人搬运车（Automated Guided Vehicle）的英文缩写。是指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，AGV属于轮式移动机器人（WMR――Wheeled Mobile Robot）的范畴。AGV以轮式移动为特征，较之步行、爬行或其它非轮式的移动机器人具有行动快捷、工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优势。与物料输送中常用的其他设备相比，AGV的活动区域无需铺设轨道、支座架等固定装置，不受场地、道路和空间的限制。因此，在自动化物流系统中，最能充分地体现其自动性和柔性，实现高效、经济、灵活的无人化生产。广泛应用于汽车制造、机械、电子、钢铁、化工、医药、印刷、仓储、运输业和商业上。

2.AGV中央调度系统，AGV控制系统包括车上控制器和中央调度控制系统，均采用智能数字控制器，通过无线通信进行联系。AGV的控制指令由中央调度系统发出（PLC），存入车载控制器(单片机)；AGV运行时，车上控制器通过通信系统从地面站接受指令并报告自己的状态。车上控制器可完成以下监控：手动控制、安全装置启动、蓄电池状态、转向极限、制动器解脱、行走灯光、驱动和转向电机控制与充电接触器的监控等。中央调度系统与AGV间可采用定点光导通讯和无线局域网通讯两种通讯方式。采用无线通讯方式时，控制台和AGV构成无线局域通讯网，控制台和AGV在网络协议支持下交换信息。无线通讯要完成AGV的调度和交通管理。

3.为了实现AGV中央调度的目的，项目组采用今年6月在中华工控网体验项目中申请的“S7-200SMART智能逻辑控制器”开展了该项目的研究开发工作。由于西门子S7-200SMART辑控制器的较强通信能力，该控制系统经过2个月的开发，改进，已经实现了通过串口自由通信，以及MODBUS，无线局域网通信等手段控制多台AGV的调度控制，实现AGV启动，停止，路径计算规划，站点停靠，物料对接，多任务下发，远程控制等功能。西门子S7-200SMART的强大通信功能，以及方便的顺序控制功能，有利AGV系统功能的扩展很更改，获得了研发人员，以及用户的一致好评。

4.天津申能科技有限公司，是一家高科技企业，是天津市单片机学会理事单位。公司以推广先进工业信息化、自动化技术为使命，以专业打造智能化、无人化工厂为目标，公司致力于AGV及现代物流和工业机器人的开发与应用、非标自动系列设备设计，规划，安装，调试、并从远程工业控制技术的开发和应用，真正帮助企业实现数字化工厂。

二、工艺原理

1. 应用功能描述：

AGV是无人搬运车（Automated Guided Vehicle）的英文缩写，AGV小车系统涉及机械、电子、光学、计算机等多个领域。AGV最大的特点是无人引导运输，就是自动在工厂中行走，多台AGV在一起运行时，为了避免发生路线冲突，发生碰撞等事故，就需要一台管控系统，我们称之其为中央调度系统。中央调度系统的核心就是中央控制器，负责AGV路线规划，任务下发，报警处理，无限呼叫，以及配套伺服电机，气缸等控制。在中小型的AGV控制系统中一般采用PLC作为主机。在本次项目中我们采用了西门子S7-200SMART作为中央控制器，利用其自由通信。MODBUS通信两种通信方式，将控制命令通过无线局域网及WiFi发送给AGV，实现了中央调度系统的功能。

2. 系统组成及工作流程：

AGV中央调度系统主要由中央控制系统，AGV，人际交互系统三大部分组成，其中中央控制系统包括PLC,电源模块，保险装置，无限网络模块，继电器，等电器件。AGV包括，台车(带自动升降销), AGV控制单元、蓄电池、电池推车及电池托架等组成，人机交互系统包括，显示器，工控机，键鼠，交换机等。

工作流程是：以上路程图就是系统的工作流程。

3.系统需要分析：

该系统通过框架图可以看出，由于整个控制过程主要是通信控制，所以PLC的通信能力需要很强。西门子S7-200SMART具有两个通信口，还可以扩展一个RS232或者RS485接口，利用其较强的通信能力，和顺序控制能力，展开了项目设计，实施，以及调试工作。

三、方案选型

本系统使用西门子S7-200SMART作为数据交换，控制的核心，通过WiFi和AGV车通信连接，AGV车将当前的状态，比如位置，速度，目标地址，电量多少等数据通过自由通信的方式回传给PLC，PLC根据回传的数据加以判读，然后管控AGV的路线，速度，启停，以及行进目标等。通过已经建立好的无限局域网，以自由通信的方式下发给相应的AGV,AGV接收到这些指令之后开始执行。调度系统有时间会接受呼叫系统的命令，呼叫系统会传送命令给调度系统，调度系统会指派相应的AGV去相应的位置，完成相应的动作及任务。这样调度系统就完成了AGV基本的调度。

功能图如下：

四，编程与调试

1. I/O分配表

2.西门子S7-200SMART控制程序说明

本项目针对的AGV调度控制，主要是MOUBUS通信，以及自由口通信。这些通信是连接AGV以及无线呼叫器的枢纽，没有他们AGV将失控，无线呼叫器也无发送信号。在本项目组中，连接通信口的都是通过无限局域网和下位机连接的。

3 应用设备图片展示

调度控制柜现场照片

调度系统，皮带线，以及AGV路线图展示

AGV静态展示

调度人机界面展示

五、应用体会

在本项目研究中，西门子S7-200SMART作为AGV调度系统核心硬件之一，发挥出了它的极大优势，在在中小型调度系统中其表现出了很多优势，比如编程界面简洁有条理，结构化编程，程序员很容易上手，丰富的应用指令，浮点数PID，CPU集成2个通信口，扩展一个通信口，以及紧凑的结构都是令人喜爱的原因。

1.西门子S7-200SMART实际工控应用中，与以往我们用的西门子S7200PLC相比，节省了一个通信扩展模块，节省了空间和费用，同时增加以太网接口，也增加调度AGV小车的数量。西门子S7-200SMART还具有非常好的可扩展性，需要增添、修改功能时，能够非常灵活地进行操作而几乎不影响现有的控制方案，在中小规模的控制系统中表现出了极大的优势。

2.这次研制中也发现了一些不足，硬件方面比如去掉了S7-200以往的状态开关，在实际调试的过程中带来了不方便，同时外形体积什么较以往加宽等。

3.软件编程方面也有一些不足，比如I/O符号表必须要提前设定，不能在编辑时候在编辑处修改，软件在实际使用的时候发现不够稳定，希望能够发布新版本。

4.对于一些位置控制较多，以及通信需求较多的应用场合，西门子S7-200SMART有极大的优势。

5.本项目是试验性项目，已经完成各项参数的测试，圆满完成测试任务