无轨小车控制系统设计
无轨小车作为自动引导车（AGV）的一个分支，是一种装备有独立动力源，有自动导向系统的无轨输送车。它是一个集软、硬件为一体的自动化系统，它集成了计算机、自动控制、传感器、通信、机械等多个学科技术。目前，随着工业对自动化和智能化的要求越来越高，无轨小车在很多工业领域得到了广泛的应用，不但可以加快工业生产的速度，同时也能提高所生产产品的质量。小车采用自主设计的无轨小车可平移结构，能实现小车无半径转弯。采用惯性导引方式对小车行进方向进行导向。分模块对小车整体控制系统进行设计。主要包括主控制器模块，速度控制模块，电机驱动模块，速度检测模块，避障模块以及电源模块。关键词 AGV，PLC，控制系统
目 录
1 引言 1
1．1 无轨小车的简介 1
1. 2 AGV的现状 1
1. 3 AGV的关键技术 2
1. 4 PLC技术的应用 2
2 无轨小车控制系统设计 4
2.1 无轨小车的结构分析 4
2.2 无轨小车的运动分析 5
2.3 无轨小车控制要求 6
2.4 控制方案比较 6
3 控制系统的硬件设计 7
3.1输入设备 7
3.2 输出设备 7
3.3 安全保护装置 9
3.5 输入、输出点地址分配 10
3.6 PLC型号的选择 11
4 PLC的软件设计 16
4.1 STEP7Micro/WIN编程软件介绍 16
4.3 程序编制方法 17
4.4 EM253程序编制 17
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
附录Ⅰ 27
附录Ⅱ PLC程序 29
1 引言
当今快速发展的科学技术加快了传统工业生产方式的变化，越来越多的生产制造企业着重于提高企业核心竞争力，逐步摒弃传统的生产方式和设备，采用智能机器人、无人搬运车、自动化立体仓库等先进设备和装置，企业生产线的自动化程度也随着提高。其中无人搬运车即AGV ，作为物料搬运输送的主要设备，是一种将环境 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
感知动态决策和运动控制等技术融于一体的综合控制系统，一定程度上实现了工业自动化和物流自动化。
AGV 是 Automated Guided Vehicle 的缩写，即自动导引小车，是现代物流系统中的比较关键的运输设备。其主要特点就是无须手动操作，可以自动根据设置功能完成一系列操作任务。综合了计算机，信号处理，传感器，机械等多门技术。其核心技术是导引技术，系统可以根据不同的导引技术完成同样的任务，主要是控制小车沿着规定的路径行使，并在行驶过程中可以完成停车、装卸等一系列任务。自动导引小车主要是应用于大型工厂中，加快了生产速度，提高了工业的自动化和智能化水平。
1．1 无轨小车的简介
无轨小车是利用微机控制，能够按照程序自动沿规定的路径移动，并具有选择停车装置、安全保护装置的运输小车。无轨小车按引导方式可分为有径引导和无径自主引导方式。有径引导方式是指通过在地面上铺设导线、磁带或反光带来设定小车行进的路径。小车通过电磁信号或光信号实时检测当前位置，并通过控制器形成的负反馈加以控制，以保证能够自动修正行驶路径。无轨自主引导方式中，大都利用用传感器例如陀螺仪。利用陀螺仪对转动、偏转的动作很敏感的特性，用以精确分析判断出小车的实际移动方向，再加以反馈对行进方向进行调整，使得小车向着既定方向直线前进。
1. 2 AGV的现状
我国 AGV 的应用和研发起步较晚，受国内市场需求和劳动力成本等原因发展缓慢。在一些工厂中，仍然需由工人利用简单的机械装置进行物料搬运任务，只有在对人体或自动化要求高的环境下才使用 AGV。当前国内所使用的AGV的技术主要有两种来源：一种是依靠企业自主研发，另一种是直接引进国外的先进技术和成熟产品。
在国内应用AGV比较多的行业有烟草和汽车行业。由于烟草行业所获的利润最为丰厚，其应用AGV的数量也最多；在汽车行业随着我国汽车企业规模的扩大和生产自动化水平的提高 AGV 应用的数量在不断增长；其它行业虽然也有 AGV 的应用需求，但是总体看需求量较小和应用范围较窄。这需要 AGV的研发生产企业进一步引进先进技术、降低制造成本，加强宣传力度逐步培育市场，转变企业领导人的观念促进AGV在越来越多的领域的应用。相信在不久的将来，我国的 AGV 制造企业够研制出更加智能化和较高的性价比的 AGV 系统以满足各种需求、适应不同行业特点，为实现我国“十二五”期间高端装备制造业的跨越式发展做出贡献。
1. 3 AGV的关键技术
AGV 是物流系统中的关键设备，是当前实现物流自动化研究的热点，AGV的研制与开发涉及到计算机控制、自动化、电子信息技术以及机械设计等多个学科，是集计算机、机电、光电子信息于一体的高新技术。AGV的设计研发对于提高当前生产自动化程度和工厂生产效率有着十分重要的意义。
随着AGV技术的发展速度加快。其发展的趋势是从磁导航、光导航和陀螺导航这类固定路径导航向着半固定路径如激光导航和无固定路径的视觉导航发展。AGV 将会往更加智能化，信息化，网络化的方向发展。总之更智能、更安全、更环保是未来 AGV发展的目标。
AGV之间实现相互通信，在路径选择及交通管理方面会发挥更大的优势，并将现代模糊控制理论与古典图论、拓扑理论有机地结合起来，确保系统的高效运行。
1. 4 PLC技术的应用
PLC的硬件是由中央处理单元、I/O单元及其扩展接口、存储器、电源及其他外部设备接口等部分组成。其中中央处理单元就是以CPU（微处理器）为核心的一台微型计算机。其主要构成及各部分的作用是：
1.4.1 CPU
CPU作为PLC控制系统中的核心单元，是实现逻辑运算、数字运算及协调控制系统内部各部分的中心。PLC可实现的功能都由CPU芯片的性能直接决定。CPU按处理数据的位数可分为4位、8位、16位和32位。CPU的位数越多，它所能处理的信息量就越大，PLC的工作速度也就越短，所能实现的指令种类和功能就越丰富。
1.4.2 存储器
（1）系统程序存储区：通常采用只读存储器 (PROM)和可擦除可编程只读存储器（EPROM）来存放系统程序。该存储区用以固化PLC生产厂家编写的各种系统工作程序。它与PLC的硬件组成和部件特性有关，用户无法更改或调用。
目 录
1 引言 1
1．1 无轨小车的简介 1
1. 2 AGV的现状 1
1. 3 AGV的关键技术 2
1. 4 PLC技术的应用 2
2 无轨小车控制系统设计 4
2.1 无轨小车的结构分析 4
2.2 无轨小车的运动分析 5
2.3 无轨小车控制要求 6
2.4 控制方案比较 6
3 控制系统的硬件设计 7
3.1输入设备 7
3.2 输出设备 7
3.3 安全保护装置 9
3.5 输入、输出点地址分配 10
3.6 PLC型号的选择 11
4 PLC的软件设计 16
4.1 STEP7Micro/WIN编程软件介绍 16
4.3 程序编制方法 17
4.4 EM253程序编制 17
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
附录Ⅰ 27
附录Ⅱ PLC程序 29
1 引言
当今快速发展的科学技术加快了传统工业生产方式的变化，越来越多的生产制造企业着重于提高企业核心竞争力，逐步摒弃传统的生产方式和设备，采用智能机器人、无人搬运车、自动化立体仓库等先进设备和装置，企业生产线的自动化程度也随着提高。其中无人搬运车即AGV ，作为物料搬运输送的主要设备，是一种将环境 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
感知动态决策和运动控制等技术融于一体的综合控制系统，一定程度上实现了工业自动化和物流自动化。
AGV 是 Automated Guided Vehicle 的缩写，即自动导引小车，是现代物流系统中的比较关键的运输设备。其主要特点就是无须手动操作，可以自动根据设置功能完成一系列操作任务。综合了计算机，信号处理，传感器，机械等多门技术。其核心技术是导引技术，系统可以根据不同的导引技术完成同样的任务，主要是控制小车沿着规定的路径行使，并在行驶过程中可以完成停车、装卸等一系列任务。自动导引小车主要是应用于大型工厂中，加快了生产速度，提高了工业的自动化和智能化水平。
1．1 无轨小车的简介
无轨小车是利用微机控制，能够按照程序自动沿规定的路径移动，并具有选择停车装置、安全保护装置的运输小车。无轨小车按引导方式可分为有径引导和无径自主引导方式。有径引导方式是指通过在地面上铺设导线、磁带或反光带来设定小车行进的路径。小车通过电磁信号或光信号实时检测当前位置，并通过控制器形成的负反馈加以控制，以保证能够自动修正行驶路径。无轨自主引导方式中，大都利用用传感器例如陀螺仪。利用陀螺仪对转动、偏转的动作很敏感的特性，用以精确分析判断出小车的实际移动方向，再加以反馈对行进方向进行调整，使得小车向着既定方向直线前进。
1. 2 AGV的现状
我国 AGV 的应用和研发起步较晚，受国内市场需求和劳动力成本等原因发展缓慢。在一些工厂中，仍然需由工人利用简单的机械装置进行物料搬运任务，只有在对人体或自动化要求高的环境下才使用 AGV。当前国内所使用的AGV的技术主要有两种来源：一种是依靠企业自主研发，另一种是直接引进国外的先进技术和成熟产品。
在国内应用AGV比较多的行业有烟草和汽车行业。由于烟草行业所获的利润最为丰厚，其应用AGV的数量也最多；在汽车行业随着我国汽车企业规模的扩大和生产自动化水平的提高 AGV 应用的数量在不断增长；其它行业虽然也有 AGV 的应用需求，但是总体看需求量较小和应用范围较窄。这需要 AGV的研发生产企业进一步引进先进技术、降低制造成本，加强宣传力度逐步培育市场，转变企业领导人的观念促进AGV在越来越多的领域的应用。相信在不久的将来，我国的 AGV 制造企业够研制出更加智能化和较高的性价比的 AGV 系统以满足各种需求、适应不同行业特点，为实现我国“十二五”期间高端装备制造业的跨越式发展做出贡献。
1. 3 AGV的关键技术
AGV 是物流系统中的关键设备，是当前实现物流自动化研究的热点，AGV的研制与开发涉及到计算机控制、自动化、电子信息技术以及机械设计等多个学科，是集计算机、机电、光电子信息于一体的高新技术。AGV的设计研发对于提高当前生产自动化程度和工厂生产效率有着十分重要的意义。
随着AGV技术的发展速度加快。其发展的趋势是从磁导航、光导航和陀螺导航这类固定路径导航向着半固定路径如激光导航和无固定路径的视觉导航发展。AGV 将会往更加智能化，信息化，网络化的方向发展。总之更智能、更安全、更环保是未来 AGV发展的目标。
AGV之间实现相互通信，在路径选择及交通管理方面会发挥更大的优势，并将现代模糊控制理论与古典图论、拓扑理论有机地结合起来，确保系统的高效运行。
1. 4 PLC技术的应用
PLC的硬件是由中央处理单元、I/O单元及其扩展接口、存储器、电源及其他外部设备接口等部分组成。其中中央处理单元就是以CPU（微处理器）为核心的一台微型计算机。其主要构成及各部分的作用是：
1.4.1 CPU
CPU作为PLC控制系统中的核心单元，是实现逻辑运算、数字运算及协调控制系统内部各部分的中心。PLC可实现的功能都由CPU芯片的性能直接决定。CPU按处理数据的位数可分为4位、8位、16位和32位。CPU的位数越多，它所能处理的信息量就越大，PLC的工作速度也就越短，所能实现的指令种类和功能就越丰富。
1.4.2 存储器
（1）系统程序存储区：通常采用只读存储器 (PROM)和可擦除可编程只读存储器（EPROM）来存放系统程序。该存储区用以固化PLC生产厂家编写的各种系统工作程序。它与PLC的硬件组成和部件特性有关，用户无法更改或调用。
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