重庆索利亚电气设备有限公司

西门子PLC模块6ES7231-5PD32-0XB0

西门子PLC模块6ES7231-5PD32-0XB0

在工控领域，公司以精益求精的经营理念，从产品、方案到服务，致力于塑造一个“行业专家”品牌，以实现可持续的发展。

西门子485模块的接头采用了标准9 针D型插孔式连接器。为了将驱动器和PLC连接起来，我们要购买DB9接头，并用信号线将两个头连接起来。这里我们只利用两个信号线即可。值得注意的是，西门子的485接口定义和常规的485不一样，常规485的信号收发是1、2头，而西门子的485则是3、8头（参考手册的第1769页）。所以在连线时，要按照 3-2、8-1的对应顺序焊接，如下图所示。

3. 移动机构

  AGV要想实现搬运、移载就要有移动机构，通常采用的移动机构有舵轮、差速轮和麦克纳姆轮。它们各自有什么特点呢？什么场合又该使用哪种轮子呢？

　　麦克纳姆轮的优点是运动精度高，但是结构复杂，磨损严重，对地面挑剔，虽然麦克纳姆轮问世超过30年了，但是实际应用并不多，这也说明它不是一个实用的产品。下面我们主要讲解舵轮。

　　舵轮是个高度集成的移动机构，由车轮、回转支撑、齿轮箱、驱动电机、转向电机、编码器、限位开关、制动器等部件组成，它既能提供牵引力，也可以主动转向，因此一个舵轮有两个自由度。AGV 使用一个或以上的舵轮就可以实现全向移动：原地旋转、斜行、横移等等。舵轮一般用于室内环境，所以轮面的材料多为聚氨酯。根据电机的安装位置可以将舵轮分为两种：卧式和立式，分别如下两图所示。卧式舵轮的驱动电机横向安装，因此整体高度很低，有些AGV对高度有要求（例如潜入式的AGV要很矮才能钻到货物底下），这时就适合使用卧式舵轮；立式舵轮的驱动电机竖着安装，其整体高度偏高，它的优点是方便将电机隔离起来，在有些场合（例如危险品工厂），要求舵轮电机与外部环境隔离，这时就适合使用立式舵轮。国外主要的舵轮生产厂家有：意大利的 CFR 和德国的 schabmuller（夏伯穆勒），后来从CFR中又独立出来了一个厂家——马路达。这些舵轮生产厂家一般只卖舵轮，不提供驱动器，驱动器则由代理商提供。一台AGV上贵的部件就是舵轮，以一台成本10万元左右的AGV为例，如果配备两个舵轮，就需要4~5万元，占整车成本将近一半。不过好消息是，国内的舵轮厂家开始参与竞争，这将降低AGV的成本。

4. 磁导航

4.1 磁条

　　AGV被称为自动导引车，因此自动沿导引路径运动是其基本的功能。目前，磁条导航是 AGV 使用多的导引方式之一，其采用磁条作为导引路径。只需要预先在地面铺设好磁条，AGV 就会沿着磁条形成的路径运动。磁条一般宽3~5cm，它像胶带一样，一面光滑、一面带有粘性，将粘性的一面粘贴在地面即可完成铺设。磁条具有极性，在购买时注意是N极还是S极，磁条的极性对应磁导航传感器的极性，但有些传感器两种都兼容。磁条质地较软、不抗压，所以如果被轮子反复碾压可能会压扁或挤脱落。多数 AGV 为了避免压坏磁条会将驱动轮布置在车体的两侧（差速形式）或者斜对称的位置上。

名称 型号 价格

磁条 任意 3~5元/米

4.2 磁导航传感器

　　磁导航传感器也叫磁循迹传感器，它用来帮助AGV巡线行走。磁导航传感器一般安装在AGV车体或者驱动轮组上，在AGV运动时始终保持在磁条上方一定高度内。磁导航传感器相对于车体的安装位置一般在对称中轴线上，通常对称安装，例如前后各一个或者左右各一个。磁导航传感器的原理很简单，传感器上有若干个探头，每个探头都能检测磁场，位于磁条上方（一定高度内）的探头有信号输出，超出磁条的探头则没有信号。探头通常俗称为“点”，点越多表示传感器的分辨率越高，当然价格也越贵。传感器通常的点数有：6点、8点、16点几种。磁导航传感器并不是什么神秘的东西，笔者曾经拆解过一款磁导航传感器，这里所说的探头无非有两种，一种是霍尔元件、还有一种是地磁传感器。霍尔元件的特点大家大学的时候应该都学过，它能感应磁场，价格低但是精度通常不高；地磁传感器基本都采用美国 PNI 公司的产品，例如 SEN-XY[1]^{[1]} 

[1]

 ，它要搭配的驱动芯片 PNI-12927，这个芯片是3.3V供电，所以传感器内部要设计3.3V稳压电路，而且这个驱动芯片采用 SPI 总线，要对其信号进行处理和电压变换，这通常由单片机来完成。磁导航传感器的输出方式有DI纯数字量输出的，也有总线型数据帧输出的。对于点数多的传感器来说一般用总线型，因为如果使用数字量需要很多根信号线。假设一个 AGV 使用4个传感器，每个传感器的分辨率是16点，那就要有4×16=644\\times16=644×16=64个输出，相应的 PLC 应该有 64 个数字量输入口，其接线将非常繁琐，也容易出故障（例如某根线连接不牢固）。

　　磁导航方式实现简单，价格便宜，但是缺点也不少，其中一个严重的问题是干扰。笔者在调试 AGV时发现，即使传感器并不在磁条上方（有时甚至周围根本没有磁条），传感器依然有输出。经过一番思考，笔者发现了问题所在。AGV 前方有一条铁轨，而铁是容易被磁化的。不仅是铁制品，通电的导线也可能会使传感器误报。所以，使用磁条导航要排除这些干扰。

　　磁导航传感器的输出可以是IO，也可以是数值（代表传感器偏离磁条中心的距离值）。

　　磁导航传感器如何与 PLC 连接？如上所述，如果传感器采用总线（例如485）传递数据，直接将总线连接到相应的（485）通信模块即可。如果传感器采用数字量接口，那么就要连接到 PLC 的数字量输入口。这里有个很重要的问题：你要清楚传感器输出的信号是 PNP 型还是 NPN 型，它对应了三极管的类型，它们的区别在于有信号时 PNP 输出高电平（例如24V），而 NPN 输出低电平（例如0V）。在 S1200 上每组输入输出口旁边都有一个 COM 口，它的作用就是选择输入是 PNP 型还是 NPN 型。如果是 PNP 型，COM 口就要接 24V ，如果是 NPN 型就要接 0V。你可以找个磁条用万用表测试一下，如果放到磁条上输出显示是24V那说明是 PNP 型。以后你会知道，很多传感器都分 PNP 型和 NPN 型，它们的接法是一样的。

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