【获奖报告】英威腾IVC2H在AGV远程调度维护系统中的试用报告

　　摘要：本报告详细介绍了AGV，以及AGV中央调度系统，AGV远程监控与维护系统，英威腾在AGV以及AGV调度，远程监控系统上的成功实际应用案例。在该报告中包含了系统现场的应用场景照片，控制柜实体照片，控制电路原理图，上位机界面，远程维护中心照片，和控制原理流程图等。以全面客观的角度解析该PLC在21世纪新兴物流系统，AGV无人搬运系统中发挥重要的控制作用，成为高效物流调度系统不可缺少的一部分。
　　关键词： 英威腾PLC，AGV，AGV中央调度系统，AGV远程监控，无人搬运车，无线局域网，远程控制系统，远程维护系统，伺服控制技术，WIFI，磁导航，GPRS模块。
　一、应用简介
　　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.AGV远程监控维护系统，由于我司的AGV系统远销国内外，售后压力是很大的。传统的售后维护需要工程师到现场进行维护，所以消耗大量的时间和人力成本。本次建设的远程AGV监控维护系统就是通过英威腾GPRS模块，将AGV调度系统的数据远程传输给公司总部的售后维护中心，然后工程师再通过数据分析故障的原因和指导现场维护设备，从而节省了大量的时间以及人力成本费用。该远程维护模式是设备制造商将来才用的一个雏形和趋势。
　　4.为了实现AGV远程调度维护系统的目的，项目组采用今年11月在中华工控网体验项目中申请的“英威腾IVC2H智能逻辑控制器”开展了该项目的研究开发工作。由于英威腾智能逻辑控制器的较强通信能力，以及GPRS远程通信能力，AGV远程维护系统经过1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RPRS数据传输，远程维护等功能。英威腾PLC的强大的远程RPRS数据传输能力，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。
　　5.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、应用说明
　　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，无线呼叫，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英威腾PLC作为中央控制器，利用其自由通信。MODBUS通信，以及GPRS远程数据传输等手段，将控制命令通过无线局域网及WiFi发送给AGV，实现现场AGV调度。然后将远程数据通过GPRS传输到我司的远程维护中心，工程师在维护中心就可以方便的进行AGV的管理和维护。
　　1. AGV远程维维护系统
　　
　　远程维护中心
　　
　　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。英威腾IVC2H具有三个通信口，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、应用的设计与实现
　　   1. 系统接线图
　
　　本系统使用英威腾PLC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线局域网，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，然后通过通英威腾IVC2L-GPRS将现场数据传输到我司的小型AGV监控中心，然后时间远程监控维护。
　　功能图如下：

　　2. I/O分配表
　　
　　3.英威腾IVC2H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。IVC2L-GPRS和远程的工控机连接，将现场的数据上传至远程维护中心，同时将控制中心的指令传输至AGV中。
　　
　　4 应用设备图片展示
　　现场机柜照片
　　
　　AGV调度系统调试中。
　　
　　系统静态展示
　　
　　远程监控维护中心AGV地图
　　
　四、应用体会
　　在本项目研究中，英威腾IVC2H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，程序员很容易上手，丰富的应用指令，CPU集成3个通信口，以及紧凑的结构都是令人喜爱的原因。
　　1.英威腾IVC2H在实际工控应用中，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，同时由于其通信的扩展能力较强，也增加调度AGV小车的数量。英威腾IVC2H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.英威腾IVC2H PLC可以扩展GPRS模块，可以通过GPRS网络回传数据到远程的计算机上，这样可以轻松实现本地和远地的网络连接，为远程维护打下了坚实的硬件基础。
　　3.这次研制中也发现了一些不足，PLC的高度很宽度都比较大，希望能小型化，PLC的端子COM端位置设计的不够合理，以及断电保持的锂电池固定不够紧，有可能在震动的过程中松脱等。
　　4.软件编程方面也有一些不足，比如MODBUS通信完成标志位只有一个，没办法直接反应每一条MODBUS指令执行情况，对于使用欧系PLC的编程者来说或许会增加编程难度，如果能吸取欧系PLC的一些指令块和界面元素就更加完美了。
　　5.注释不够详细，界面不够友好，希望以后能做到将光标落到指令上，就自动弹出指令的说明，这样更容上手，更快捷。
　　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，希望设计者能多多改善，希望国产PLC越做大，越做越精。