基于modbus协议的AGV与电梯的通信研究

王国壮，邵 林

(安徽冶金科技职业学院 安徽马鞍山 243041)

1 AGV的历史及现状

AGV在国外的发展较早，诞生有60多年历史。20世纪80年代，AGV引导方式引入了无线制导技术，大大提高了AGV的效率，AGV发展成为生产物流设备的一大细分领域，成为企业自动化装备的重要组成部分。尤其在欧美等发达国家发展最为迅速，应用最为广泛，在亚洲也得到迅猛的发展和应用。

2 通讯方式

Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器之间、控制器经由网络和其它设备之间可以通信，Modbus 协议定义了一个控制器能认识使用消息结构。

AGV与电梯通讯方式为全双工通讯，PLC与AGV调度系统通讯方式为Modbus TCP 通讯，其中电梯为服务端，AGV 调度为客户端。电梯发送给 AGV 调度系统的数据包包含了上一次 AGV 调度给电梯 发送的内容。控制模式分为手动模式与AGV 模式两种。手动模式下只接收按钮信号，AGV模式下只接收AGV小车信号。模式切换时电梯必须处于空闲状态且门已关好才可进行切换到AGV模式，AGV检测到模式为AGV模式且电梯无故障才呼叫电梯。电梯开门要自动保持开门状态，接收到关门信号才可以关门，且一楼增加声光报警灯用于提示。

3 设计思路

为了实现市开发区药品仓库两层楼面之间的物料运输，设计了一种基于西门子S7200SMART PLC控制的AGV物料运输系统。AGV与PLC之间采用Modbus 协议进行通信，其中AGV作为客户机，PLC作为服务器。AGV发出操作指令，PLC接受指令后控制电梯运行，并将运行结果反馈至AGV,以此往复循环。

4 动作流程

4.1 出库任务

(1)AGV放货：AGV给“模式切换”信号把电梯模式切换到AGV模式，读电梯当前模式反馈信号为AGV模式时，AGV给电梯“电梯去2楼”信号，当AGV读电梯到达2楼后，电梯自动开门并保持；

(2)当AGV读电梯状态“开门到位”信号后，AGV进入电梯轿厢放货；

(3)AGV放货完成并完全驶出电梯并到达安全位置后，AGV给关门信号，电梯开始关门，然后再给电梯“电梯去1楼”信号，电梯自行检测关门到位后再开始向目标楼层升/降；

(4)当AGV读电梯到达1楼后，电梯自动开门并保持；

(5)人工取货：AGV读电梯状态为“开门到位”后，AGV再撤销“模式切换”信号，并等待人工取货，当人工取完货后，人工按关门确认按钮，当AGV读到AGV可用模式信号，电梯才可执行下一个AGV任务。

4.2 入库任务

(1)人工放货时，人工按开门信号，电梯自动开门并保持，人工放货完成，VMS才可生成任务传给调度，人工按关门确认按钮，电梯关门；

(2)AGV收到“关门到位”信号后，AGV给“模式切换”信号把电梯模式切换到AGV模式；

(3)读电梯当前模式反馈信号为AGV模式后，AGV给电梯“电梯去2楼”信号，电梯到达2楼后，电梯自动开门并保持；

(4)当AGV读电梯状态“开门到位”后，AGV进入电梯轿厢取货；

(5)AGV取货完成并完全驶出电梯并到达安全位置后，AGV给关门信号，电梯开始关门，最后AGV再撤销“模式切换”信号，电梯进入人工模式。

5 PLC与AGV通信设置

5.1 TCP协议数据交换

TCP通信为面向连接的通信，需要双方都调用指令以建立连接及交换数据。S7-200 SMART与AGV之间通过ModbusTCP通信，在AGV建立客户，在S7-200 SMART 调用Open User Communication 库指令,TCP_CONNECT, DISCONNECT,TCP_SEND, TCP RECV。客户端主动建立连接作为主站，S7-200 SMART服务器作为从站被动建立连接，AGV与电梯通信流程图如图1所示。

图1 AGV与电梯通信流程图

通信报文头：FF FF FF FF FF FF FF FF；

有效交换数据：00 01 00 01 00 00；

通信校验位：00 00；

通信报文尾：EE EE EE EE EE EE EE EE；

有效数据交换如表1所示。

表1 有效数据交换表

5.2 PLC程序设计

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 结论

随着现代物流业和工业自动化技术的快速发展，AGV与电梯的交互应用变得越来越重要，无论是企业还是商场都需要两者之间的相互配合。工业网络与互联网的融合，也促使AGV应用市场大有可，AGV已成为企业物流配送系统的重要组成部分。为了实现配送系统自动化、智能化地完成任务，必须要实现AGV自动上下电梯，因此实现AGV与电梯系统之间的有效通信显得尤为重要。为了完成AGV与电梯间的高效通信，本文提出基于Modbus TCP协议的安全交互系统，通过设计以AGV作为客户机，PLC作为服务器的通信方式。文中充分发挥西门子S7200 SMART PLC自由口通信的优势，把PLC作为AGV与电梯通信的枢纽，通过系统编程实现AGV与电梯之间的有效通信。同时，利用PLC强大的逻辑功能，实现电梯的逻辑动作和安全监控，最大程度上保证AGV与电梯交互的安全性和可靠性，具有一定的参考价值。