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西門子PLC模塊6ES7231-5PD32-0XB0

西門子PLC模塊6ES7231-5PD32-0XB0

在工控領(lǐng)域，公司以精益求精的經(jīng)營(yíng)理念，從產(chǎn)品、方案到服務(wù)，致力于塑造一個(gè)“行業(yè)專家”品牌，以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展。

西門子485模塊的接頭采用了標(biāo)準(zhǔn)9 針D型插孔式連接器。為了將驅(qū)動(dòng)器和PLC連接起來(lái)，我們要購(gòu)買DB9接頭，并用信號(hào)線將兩個(gè)頭連接起來(lái)。這里我們只利用兩個(gè)信號(hào)線即可。值得注意的是，西門子的485接口定義和常規(guī)的485不一樣，常規(guī)485的信號(hào)收發(fā)是1、2頭，而西門子的485則是3、8頭（參考手冊(cè)的第1769頁(yè)）。所以在連線時(shí)，要按照 3-2、8-1的對(duì)應(yīng)順序焊接，如下圖所示。

3. 移動(dòng)機(jī)構(gòu)

  AGV要想實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)、移載就要有移動(dòng)機(jī)構(gòu)，通常采用的移動(dòng)機(jī)構(gòu)有舵輪、差速輪和麥克納姆輪。它們各自有什么特點(diǎn)呢？什么場(chǎng)合又該使用哪種輪子呢？

　　麥克納姆輪的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)精度高，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，磨損嚴(yán)重，對(duì)地面挑剔，雖然麥克納姆輪問(wèn)世超過(guò)30年了，但是實(shí)際應(yīng)用并不多，這也說(shuō)明它不是一個(gè)實(shí)用的產(chǎn)品。下面我們主要講解舵輪。

　　舵輪是個(gè)高度集成的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，由車輪、回轉(zhuǎn)支撐、齒輪箱、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、轉(zhuǎn)向電機(jī)、編碼器、限位開(kāi)關(guān)、制動(dòng)器等部件組成，它既能提供牽引力，也可以主動(dòng)轉(zhuǎn)向，因此一個(gè)舵輪有兩個(gè)自由度。AGV 使用一個(gè)或以上的舵輪就可以實(shí)現(xiàn)全向移動(dòng)：原地旋轉(zhuǎn)、斜行、橫移等等。舵輪一般用于室內(nèi)環(huán)境，所以輪面的材料多為聚氨酯。根據(jù)電機(jī)的安裝位置可以將舵輪分為兩種：臥式和立式，分別如下兩圖所示。臥式舵輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)橫向安裝，因此整體高度很低，有些AGV對(duì)高度有要求（例如潛入式的AGV要很矮才能鉆到貨物底下），這時(shí)就適合使用臥式舵輪；立式舵輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)豎著安裝，其整體高度偏高，它的優(yōu)點(diǎn)是方便將電機(jī)隔離起來(lái)，在有些場(chǎng)合（例如危險(xiǎn)品工廠），要求舵輪電機(jī)與外部環(huán)境隔離，這時(shí)就適合使用立式舵輪。國(guó)外主要的舵輪生產(chǎn)廠家有：意大利的 CFR 和德國(guó)的 schabmuller（夏伯穆勒），后來(lái)從CFR中又獨(dú)立出來(lái)了一個(gè)廠家——馬路達(dá)。這些舵輪生產(chǎn)廠家一般只賣舵輪，不提供驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器則由代理商提供。一臺(tái)AGV上貴的部件就是舵輪，以一臺(tái)成本10萬(wàn)元左右的AGV為例，如果配備兩個(gè)舵輪，就需要4~5萬(wàn)元，占整車成本將近一半。不過(guò)好消息是，國(guó)內(nèi)的舵輪廠家開(kāi)始參與競(jìng)爭(zhēng)，這將降低AGV的成本。

4. 磁導(dǎo)航

4.1 磁條

　　AGV被稱為自動(dòng)導(dǎo)引車，因此自動(dòng)沿導(dǎo)引路徑運(yùn)動(dòng)是其基本的功能。目前，磁條導(dǎo)航是 AGV 使用多的導(dǎo)引方式之一，其采用磁條作為導(dǎo)引路徑。只需要預(yù)先在地面鋪設(shè)好磁條，AGV 就會(huì)沿著磁條形成的路徑運(yùn)動(dòng)。磁條一般寬3~5cm，它像膠帶一樣，一面光滑、一面帶有粘性，將粘性的一面粘貼在地面即可完成鋪設(shè)。磁條具有極性，在購(gòu)買時(shí)注意是N極還是S極，磁條的極性對(duì)應(yīng)磁導(dǎo)航傳感器的極性，但有些傳感器兩種都兼容。磁條質(zhì)地較軟、不抗壓，所以如果被輪子反復(fù)碾壓可能會(huì)壓扁或擠脫落。多數(shù) AGV 為了避免壓壞磁條會(huì)將驅(qū)動(dòng)輪布置在車體的兩側(cè)（差速形式）或者斜對(duì)稱的位置上。

名稱 型號(hào) 價(jià)格

磁條 任意 3~5元/米

4.2 磁導(dǎo)航傳感器

　　磁導(dǎo)航傳感器也叫磁循跡傳感器，它用來(lái)幫助AGV巡線行走。磁導(dǎo)航傳感器一般安裝在AGV車體或者驅(qū)動(dòng)輪組上，在AGV運(yùn)動(dòng)時(shí)始終保持在磁條上方一定高度內(nèi)。磁導(dǎo)航傳感器相對(duì)于車體的安裝位置一般在對(duì)稱中軸線上，通常對(duì)稱安裝，例如前后各一個(gè)或者左右各一個(gè)。磁導(dǎo)航傳感器的原理很簡(jiǎn)單，傳感器上有若干個(gè)探頭，每個(gè)探頭都能檢測(cè)磁場(chǎng)，位于磁條上方（一定高度內(nèi)）的探頭有信號(hào)輸出，超出磁條的探頭則沒(méi)有信號(hào)。探頭通常俗稱為“點(diǎn)”，點(diǎn)越多表示傳感器的分辨率越高，當(dāng)然價(jià)格也越貴。傳感器通常的點(diǎn)數(shù)有：6點(diǎn)、8點(diǎn)、16點(diǎn)幾種。磁導(dǎo)航傳感器并不是什么神秘的東西，筆者曾經(jīng)拆解過(guò)一款磁導(dǎo)航傳感器，這里所說(shuō)的探頭無(wú)非有兩種，一種是霍爾元件、還有一種是地磁傳感器。霍爾元件的特點(diǎn)大家大學(xué)的時(shí)候應(yīng)該都學(xué)過(guò)，它能感應(yīng)磁場(chǎng)，價(jià)格低但是精度通常不高；地磁傳感器基本都采用美國(guó) PNI 公司的產(chǎn)品，例如 SEN-XY[1]^{[1]} 

[1]

 ，它要搭配的驅(qū)動(dòng)芯片 PNI-12927，這個(gè)芯片是3.3V供電，所以傳感器內(nèi)部要設(shè)計(jì)3.3V穩(wěn)壓電路，而且這個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片采用 SPI 總線，要對(duì)其信號(hào)進(jìn)行處理和電壓變換，這通常由單片機(jī)來(lái)完成。磁導(dǎo)航傳感器的輸出方式有DI純數(shù)字量輸出的，也有總線型數(shù)據(jù)幀輸出的。對(duì)于點(diǎn)數(shù)多的傳感器來(lái)說(shuō)一般用總線型，因?yàn)槿绻褂脭?shù)字量需要很多根信號(hào)線。假設(shè)一個(gè) AGV 使用4個(gè)傳感器，每個(gè)傳感器的分辨率是16點(diǎn)，那就要有4×16=644times16=644×16=64個(gè)輸出，相應(yīng)的 PLC 應(yīng)該有 64 個(gè)數(shù)字量輸入口，其接線將非常繁瑣，也容易出故障（例如某根線連接不牢固）。

　　磁導(dǎo)航方式實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，但是缺點(diǎn)也不少，其中一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題是干擾。筆者在調(diào)試 AGV時(shí)發(fā)現(xiàn)，即使傳感器并不在磁條上方（有時(shí)甚至周圍根本沒(méi)有磁條），傳感器依然有輸出。經(jīng)過(guò)一番思考，筆者發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題所在。AGV 前方有一條鐵軌，而鐵是容易被磁化的。不僅是鐵制品，通電的導(dǎo)線也可能會(huì)使傳感器誤報(bào)。所以，使用磁條導(dǎo)航要排除這些干擾。

　　磁導(dǎo)航傳感器的輸出可以是IO，也可以是數(shù)值（代表傳感器偏離磁條中心的距離值）。

　　磁導(dǎo)航傳感器如何與 PLC 連接？如上所述，如果傳感器采用總線（例如485）傳遞數(shù)據(jù)，直接將總線連接到相應(yīng)的（485）通信模塊即可。如果傳感器采用數(shù)字量接口，那么就要連接到 PLC 的數(shù)字量輸入口。這里有個(gè)很重要的問(wèn)題：你要清楚傳感器輸出的信號(hào)是 PNP 型還是 NPN 型，它對(duì)應(yīng)了三極管的類型，它們的區(qū)別在于有信號(hào)時(shí) PNP 輸出高電平（例如24V），而 NPN 輸出低電平（例如0V）。在 S1200 上每組輸入輸出口旁邊都有一個(gè) COM 口，它的作用就是選擇輸入是 PNP 型還是 NPN 型。如果是 PNP 型，COM 口就要接 24V ，如果是 NPN 型就要接 0V。你可以找個(gè)磁條用萬(wàn)用表測(cè)試一下，如果放到磁條上輸出顯示是24V那說(shuō)明是 PNP 型。以后你會(huì)知道，很多傳感器都分 PNP 型和 NPN 型，它們的接法是一樣的。

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