重庆索利亚电气设备有限公司
西门子PLC模块6ES7231-5ND32-0XB0
西门子PLC模块6ES7231-5ND32-0XB0
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。
车载控制器是电气控制系统乃至整个 AGV 的核心,那么车载控制器是什么呢?国家标准GBT 30030-2013《 自动导引车(AGV)术语》中定义AGV为“由计算机控制的运输工具”,所以车载控制器本质上就是一个计算机。然而计算机也可细分为好多种。根据笔者的经验,从硬件角度划分,AGV目前采用的车载控制器基本分为以下三种:
1. PLC:代表产品如西门子公司的 S7-1200和1500系列,使用的 AGV 厂家有佳顺、嘉腾。PLC 以稳定性好、可靠性高著称,但是它的强项是逻辑控制,一般只能做简单的运动控制和数值计算,开发难度不大,但是PLC开放性差(不容易扩展自己的软件功能和硬件模块)。西门子 PLC 的价格大概在2000~14000元左右。
2. 工控机:代表产品如倍福公司的 CX5130、CX5020,使用的厂家有昆船、新松、艾吉威、罗伯特木牛流马、成都航发。工控机本质上就是一台个人电脑,只不过经过特殊的设计使其具有很强的抗*力,可以用于振动、电磁辐射等恶劣的工业环境。工控机结构紧凑、体积小巧,其可以运行通用的操作系统,比如 Windows、Linux。以倍福为例,安装它的 TwinCAT 控制软件后,会在 Windows 操作系统中插入实时内核,将电脑变成适合工业控制的实时控制系统。由于采用了通用的硬件和操作系统,工控机的灵活性好(例如新松就购买了倍福的软PLC核,硬件则使用了研华的工控机),开发难度较小。倍福工控机的价格昂贵,一般在5000~30000元左右,而且收费项目繁多,例如你用一个小的软件功能(例如TCP/IP通信)都要额外付费。
3. 单片机:一般是各AGV厂家基于ARM、DSP等芯片自己开发,使用的厂家有海通、艾吉威、机科。PLC和工控机的价格昂贵,仅仅一个CAN总线通讯模块可能就要数千元。相比而言,单片机就低廉得多,采用好的芯片,加上外围器件硬件成本多也不过数百元左右。但是单片机的方案对开发人员的要求较高,需要一定的开发投入。PLC编程一般采用梯形图,而工控机可以安装软PLC采用梯形图开发也可以采用C++等高级语言开发,单片机当然也可以安装软PLC系统或者直接用C语言开发。而且你还要花费很多精力设计调试各种底层通讯程序,开发难度大。
上面的分类并不意味着三者是泾渭分明的,例如 PLC 的内部电路就是一个单片机;而工控机的编程语言很可能就采用了 PLC 常用的梯形图、ST等语言;单片机上面也可以装载嵌入式实时操作系统,从而形成一个强大的多任务计算机。所以,虽然它们各有自己适用的领域,但是相互之间也会取长补短,演变成你中有我我中有你的局面。
当然,现在市场上有专门的AGV控制器(或者叫导航控制器),例如美国NDC的CVC600,瑞士BlueBotics的ANT、浙江科聪智能的 MRC5000,上海仙知机器人的SRC。与通用的工业运动控制器或PLC相比,这类控制器集成了成熟的导航和运动控制算法(例如激光定位算法、麦克纳姆轮控制算法),为用户省去很多工作,而且它们的稳定性和防护等级更高,但其价格也较高(1万~6万元)。
1.2 西门子 S7-1200 PLC
笔者选择西门子的 S7-1215C 型 PLC 作为 AGV 的车载控制器(以后简称为S1200),如下图所示。由于西门子的产品型号非常丰富,各个型号在接口种类、性能等方面有细微的差别,在购买时为了准确描述具体是哪个型号,使用订货号。西门子每种产品都有一个一的订货号,在采购时只需要提供这个编号即可。在西门子的编程软件中也可根据订货号查找对应的型号。当然,使用西门子的产品也有一些缺点,比如它的PLC是通用产品,并不是针对车辆控制而专门设计的。低端开发板都具有的RS485、CAN、以太网等通讯接口,西门子PLC却要付出昂贵的代价。而且西门子的产品开放性非常差,想实现函数复用和调用第三方库、可视界面定制设计基本没门。所以,西门子PLC并不适合作为车载控制器,也可以说西门子PLC并不是为机器人控制而生的,以后的AGV也会逐步淘汰西门子PLC,本文仅利用其稳定可靠的性能的较低的价格作为功能验证。在实际的工程项目中,笔者会选择Codesys的PLC或者自己从底层开发,这样可以实现自己想要的诸多功能。
名称 订货号 价格
西门子1200 CPU 6ES7215-1AG40-0XB0 3400元
想了解 S1200 的功能特性和参数设置可以阅读书籍《S7-1200 PLC 编程及应用》或者文档《S7-1200可编程控制器系统手册》。让笔者感到奇怪的是,网上竟然找不到这个手册的完整版本(全长1862页),所以我把它上传了供大家免费下载,点击这里下载。
想对PLC进行设置或编程,需要使用网线将 S1200 与上位机连接,只需要将上位机的 IP 地址设置为与 PLC 同一网段即可。S1200 一般出厂默认的 IP 地址是 192.168.0.1,所以可以将你的电脑的 IP 设置为 192.168.0.2。
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