基于modbus協(xié)議的AGV與電梯的通信研究

王國壯，邵 林

(安徽冶金科技職業(yè)學(xué)院 安徽馬鞍山 243041)

1 AGV的歷史及現(xiàn)狀

AGV在國外的發(fā)展較早，誕生有60多年歷史。20世紀(jì)80年代，AGV引導(dǎo)方式引入了無線制導(dǎo)技術(shù)，大大提高了AGV的效率，AGV發(fā)展成為生產(chǎn)物流設(shè)備的一大細(xì)分領(lǐng)域，成為企業(yè)自動化裝備的重要組成部分。尤其在歐美等發(fā)達(dá)國家發(fā)展最為迅速，應(yīng)用最為廣泛，在亞洲也得到迅猛的發(fā)展和應(yīng)用。

2 通訊方式

Modbus 協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協(xié)議，控制器之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)和其它設(shè)備之間可以通信，Modbus 協(xié)議定義了一個控制器能認(rèn)識使用消息結(jié)構(gòu)。

AGV與電梯通訊方式為全雙工通訊，PLC與AGV調(diào)度系統(tǒng)通訊方式為Modbus TCP 通訊，其中電梯為服務(wù)端，AGV 調(diào)度為客戶端。電梯發(fā)送給 AGV 調(diào)度系統(tǒng)的數(shù)據(jù)包包含了上一次 AGV 調(diào)度給電梯 發(fā)送的內(nèi)容?？刂颇Ｊ椒譃槭謩幽Ｊ脚cAGV 模式兩種。手動模式下只接收按鈕信號，AGV模式下只接收AGV小車信號。模式切換時電梯必須處于空閑狀態(tài)且門已關(guān)好才可進(jìn)行切換到AGV模式，AGV檢測到模式為AGV模式且電梯無故障才呼叫電梯。電梯開門要自動保持開門狀態(tài)，接收到關(guān)門信號才可以關(guān)門，且一樓增加聲光報警燈用于提示。

3 設(shè)計思路

為了實現(xiàn)市開發(fā)區(qū)藥品倉庫兩層樓面之間的物料運(yùn)輸，設(shè)計了一種基于西門子S7200SMART PLC控制的AGV物料運(yùn)輸系統(tǒng)。AGV與PLC之間采用Modbus 協(xié)議進(jìn)行通信，其中AGV作為客戶機(jī)，PLC作為服務(wù)器。AGV發(fā)出操作指令，PLC接受指令后控制電梯運(yùn)行，并將運(yùn)行結(jié)果反饋至AGV,以此往復(fù)循環(huán)。

4 動作流程

4.1 出庫任務(wù)

(1)AGV放貨：AGV給“模式切換”信號把電梯模式切換到AGV模式，讀電梯當(dāng)前模式反饋信號為AGV模式時，AGV給電梯“電梯去2樓”信號，當(dāng)AGV讀電梯到達(dá)2樓后，電梯自動開門并保持；

(2)當(dāng)AGV讀電梯狀態(tài)“開門到位”信號后，AGV進(jìn)入電梯轎廂放貨；

(3)AGV放貨完成并完全駛出電梯并到達(dá)安全位置后，AGV給關(guān)門信號，電梯開始關(guān)門，然后再給電梯“電梯去1樓”信號，電梯自行檢測關(guān)門到位后再開始向目標(biāo)樓層升/降；

(4)當(dāng)AGV讀電梯到達(dá)1樓后，電梯自動開門并保持；

(5)人工取貨：AGV讀電梯狀態(tài)為“開門到位”后，AGV再撤銷“模式切換”信號，并等待人工取貨，當(dāng)人工取完貨后，人工按關(guān)門確認(rèn)按鈕，當(dāng)AGV讀到AGV可用模式信號，電梯才可執(zhí)行下一個AGV任務(wù)。

4.2 入庫任務(wù)

(1)人工放貨時，人工按開門信號，電梯自動開門并保持，人工放貨完成，VMS才可生成任務(wù)傳給調(diào)度，人工按關(guān)門確認(rèn)按鈕，電梯關(guān)門；

(2)AGV收到“關(guān)門到位”信號后，AGV給“模式切換”信號把電梯模式切換到AGV模式；

(3)讀電梯當(dāng)前模式反饋信號為AGV模式后，AGV給電梯“電梯去2樓”信號，電梯到達(dá)2樓后，電梯自動開門并保持；

(4)當(dāng)AGV讀電梯狀態(tài)“開門到位”后，AGV進(jìn)入電梯轎廂取貨；

(5)AGV取貨完成并完全駛出電梯并到達(dá)安全位置后，AGV給關(guān)門信號，電梯開始關(guān)門，最后AGV再撤銷“模式切換”信號，電梯進(jìn)入人工模式。

5 PLC與AGV通信設(shè)置

5.1 TCP協(xié)議數(shù)據(jù)交換

TCP通信為面向連接的通信，需要雙方都調(diào)用指令以建立連接及交換數(shù)據(jù)。S7-200 SMART與AGV之間通過ModbusTCP通信，在AGV建立客戶，在S7-200 SMART 調(diào)用Open User Communication 庫指令,TCP_CONNECT, DISCONNECT,TCP_SEND, TCP RECV?？蛻舳酥鲃咏⑦B接作為主站，S7-200 SMART服務(wù)器作為從站被動建立連接，AGV與電梯通信流程圖如圖1所示。

圖1 AGV與電梯通信流程圖

通信報文頭：FF FF FF FF FF FF FF FF；

有效交換數(shù)據(jù)：00 01 00 01 00 00；

通信校驗位：00 00；

通信報文尾：EE EE EE EE EE EE EE EE；

有效數(shù)據(jù)交換如表1所示。

表1 有效數(shù)據(jù)交換表

5.2 PLC程序設(shè)計

LD M0.7

EU

MOVW MW7, VW58

AENO

MOVW MW9, VW60

AENO

MOVW MW11, VW62

AENO

MOVW MW13, VW64

AENO

MOVW MW15, VW66

AENO

BMB VB93, VB68, 4

AENO

S M0.6, 1

LD SM0.0

= L60.0

LD SM0.0

= L63.7

LDN SM0.0

= L63.6

LD L60.0

CALL TCP_CONNECT:SBR1, L63.7, L63.6, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 2000

LD SM0.0

= L60.0

LD M0.6

EU

= L63.7

LD L60.0

CALL TCP_SEND:SBR2, L63.7, 1, +34, &VB50, M0.3, M0.4

6 結(jié)論

隨著現(xiàn)代物流業(yè)和工業(yè)自動化技術(shù)的快速發(fā)展，AGV與電梯的交互應(yīng)用變得越來越重要，無論是企業(yè)還是商場都需要兩者之間的相互配合。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，也促使AGV應(yīng)用市場大有可，AGV已成為企業(yè)物流配送系統(tǒng)的重要組成部分。為了實現(xiàn)配送系統(tǒng)自動化、智能化地完成任務(wù)，必須要實現(xiàn)AGV自動上下電梯，因此實現(xiàn)AGV與電梯系統(tǒng)之間的有效通信顯得尤為重要。為了完成AGV與電梯間的高效通信，本文提出基于Modbus TCP協(xié)議的安全交互系統(tǒng)，通過設(shè)計以AGV作為客戶機(jī)，PLC作為服務(wù)器的通信方式。文中充分發(fā)揮西門子S7200 SMART PLC自由口通信的優(yōu)勢，把PLC作為AGV與電梯通信的樞紐，通過系統(tǒng)編程實現(xiàn)AGV與電梯之間的有效通信。同時，利用PLC強(qiáng)大的邏輯功能，實現(xiàn)電梯的邏輯動作和安全監(jiān)控，最大程度上保證AGV與電梯交互的安全性和可靠性，具有一定的參考價值。