隨著傳感器技術、無線通信技術以及車輛自動導航技術的快速發展，現代物流和倉儲可以更好地結合多種智能裝置設備提高運行效率。本案例使用無線數傳模塊、超聲波傳感器、單片機和PLC等設備構建庫位感應系統，把探測到的庫位狀態通過無線數傳模塊發送至PLC，上位機與PLC通信獲取庫位狀態，并通過車輛調度系統向自動導航叉車發送指令，實現貨物的自動搬運。

如圖1所示，系統體系結構主要由傳感器模塊、PLC和無線模塊、上位機系統和AGV設備構成，其中傳感器模塊用來感應庫位中是否有貨物并將測得數據上傳至PLC；無線模塊為433MHz數傳模塊可以透明傳輸報文，目前市面上的無線數傳模塊技術已經比較成熟可靠，便于在庫位中快速安裝部署；PLC主要用來發送和接收報文，通過處理報文獲取每個庫位的狀態，并可以外接設備擴展使用功能；上位機系統一方面和PLC通信獲取庫位狀態，另一方面可以通過調度系統控制AGV設備將庫位中的貨物搬運入庫。

圖1 系統體系結構   下載原圖

(1）傳感器模塊

傳感器選用倍加福的M50超聲波模組UCC2500-50GK-B26-8MOL，此模組響應迅速穩定可靠且具有多種模式可以配置，使用靈活便捷。本次采用UART模式接線，采用直流2.5V～5V供電，需要TTL轉串口模塊配合無線數傳模塊使用。測量時具有三種聲束可選，根據其響應曲線所示的距離和范圍，選擇中等聲束模式，其響應曲線及報文結構如圖2所示。

圖2 響應曲線及報文結構   下載原圖

(2）無線數傳模塊

無線數傳模塊采用的澤耀AS100DS頻率433MHz，功耗100m W，是一款高穩定性、低功耗、高性價比的數傳模塊。模塊采用GFSK調制方式無線透明數據收發，不改變客戶的任何數據和協議，完成無線透明傳輸數據功能。該模塊相較于一般模塊具有尺寸小、靈敏度高、傳輸距離遠、通訊數率高、內部自動完成通訊協議轉換和數據收發控制等特點。

(3）單片機系統

單片機采用宏晶STC12C5A60S2主要用于采集傳感器的數據，并將采集到的數據通過無線模塊傳給PLC。由于倍加福的超聲波傳感器自身地址位只有3位，最大值為7，顯然不能滿足更多的庫位需求，因此采用單片機與傳感器通信采集距離數據。單片機可以根據當前的庫位編號增加發送的報文字節數，這樣就可以擴展庫位的地址，同時還可以外接信號指示燈作為庫位燈用。

(4）可編程邏輯控制器及通信模組

PLC處理器選用西門子S7-1200系列的CPU 1211C，其本身具有輸入和輸出點位可外接按鈕、光電開關、聲光報警等設備，并可根據需求搭配相關模塊進行功能擴展。通信模組選用CM1241-RS232，與無線數傳模塊直接連接收發報文。所選用的PLC及通信模組穩定可靠，并且開發軟件博途V14SP1功能強大，適合現場設備的開發。

程序主要是完成報文的收發和處理，采用輪詢方式對每個連接傳感器的單片機輪詢進而取得測量數據，并根據所收到的報文分析得到庫位的狀態。編程語言采用梯形圖和SCL，如圖3所示，梯形圖主要用于收發報文的指令，SCL主要用來處理收發報文的數據。對于收發報文的通信指令，由于其輸入輸出參數比較多，宜使用梯形圖編程，方便直觀，便于維護；由于報文數據的處理經常會有運算或流程控制，所以宜使用SCL編程。

圖3 梯形圖和SCL編程   下載原圖

PLC作為主站對所有的傳感器模塊進行輪詢，得到檢測距離并根據此距離判斷傳感器所在的庫位有沒有貨物，將貨物的有無狀態記錄在DB塊中，每一個庫位信息對應DB塊中的一個字節數據，上位機可通過以太網讀取此DB塊的數據，程序流程圖如圖4所示。

圖4 程序流程圖   下載原圖

西門子S7-1200組態好后轉至在線狀態，DB塊顯示收到的報文為16#3A 0D 3B FD FC。根據實際測試結果，可以看到地址為16#0D的傳感器所測數據為16#3B，表明13號庫位中的貨物距離庫位頂端的距離為59cm，而每個庫位高度為120cm，表明13號庫位已經有貨物存放，AGV不能再將貨物放置在13號庫位。

實際庫位和庫位管理系統如圖5所示，上位機系統畫面顯示ACFG緩存區已經有貨物，可以命令AGV叉車將緩存區的貨物入庫至貨架庫位。

圖5 庫位狀態和庫位管理系統   下載原圖

傳感器利用無線數傳模塊實現和PLC的無線通信，經實際測試具有良好的效果，已經投入生產運行中。目前無線傳輸模塊應用比較廣泛，如果所傳輸的數據更復雜也可以用ZIGBEE或LORA模塊以組網的方式實現大數據傳輸。AGV設備目前已經在物流和倉儲行業中逐漸體現出運行智能化和高效率的巨大優勢，多種傳感器、無線設備、工控設備和IT系統的交互使用將是今后智能倉儲和智慧物流大的趨勢。