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西门子PLC多台环循穿梭车防撞及排队算法!
发布时间:2025-09-10        浏览次数:7        返回列表

在西门子 PLC 控制的多台环循穿梭车系统中,防撞防撞及排队算法是确保系统高效、安全运行的核心。以下是针对该场景的解决方案设计:

一、防撞机制设计

  1. 空间分区与位置监测

    • 将环形轨道划分为若干逻辑区段(Segment),每个区段只能允许一辆穿梭车占用

    • 采用编码器 + 接近开关组合定位,通过 PLC 高速计数模块实时获取各车位置

    • 为每辆车设置安全距离阈值(如 2 米),当小于该距离时触发预警

  2. 硬件联动防护

    • 每车配备激光雷达或红外传感器,检测前方障碍物

    • 关键位置安装防撞挡板和紧急停止按钮

    • 电机驱动器集成过载保护,遇阻自动切断动力

  3. PLC 逻辑防护

    梯形图逻辑示意


// 车A与前车B的距离检测
LD  "车A运行中"
A   "车B运行中"
A   "车A与车B距离<安全阈值"
=   "车A紧急停止"
=   "声光报警"

// 区段占用检测
LD  "区段1被占用"
A   "车C请求进入区段1"
=   "禁止车C进入"


二、排队算法实现

  1. 基于任务优先级的调度

    伪代码

  2. // 任务队列排序逻辑
    FOR "队列中所有任务" DO
      IF "当前任务优先级>下一任务优先级" THEN
        交换任务位置
      END_IF
    END_FOR


    • 为每个运输任务分配优先级(如紧急 > 常规 > 低优先级)

    • PLC 内部建立任务队列,按优先级和到达时间排序

  3. 动态路径规划

    • 采用最短路径优先算法,结合实时交通状况调整

    • 当某段轨道拥堵时,自动分配替代路线

    • 通过数据块存储各车位置、速度和目标点信息

  4. 负荷均衡策略

    • 统计各车的任务负载量,避免单台车任务堆积

    • 新任务分配时优先选择当前负载最轻的穿梭车

    • 空闲车辆自动停靠在预设待避区,减少轨道占用

三、西门子 PLC 实现要点

  1. 数据结构设计

    • 使用 PLC 数据块 (DB) 存储车辆状态矩阵:

      plaintext

    DB1: 车辆状态数据库
      - 车号1状态: 位置、速度、状态字
      - 车号2状态: 位置、速度、状态字
      - ...
      - 轨道区段占用表
      - 任务队列

  2. 通信机制

    • 采用 PROFINET 实现 PLC 与各穿梭车的实时通信

    • 利用西门子 S7-1200/1500 的 IRT(等时实时)功能确保数据传输确定性

    • 主从通信架构:PLC 为主站,各穿梭车为从站,周期交换状态信息

  3. 安全逻辑

    • 采用双通道设计,关键控制逻辑在两个独立 CPU 中冗余实现

    • 安全信号通过 PROFIsafe 协议传输,满足 SIL2 安全等级

    • 定期执行自检程序,检测传感器和执行器状态

四、异常处理

  1. 死锁解除

    • 当检测到车辆相互等待超过设定时间(如 10 秒),自动触发死锁解除程序

    • 按预设优先级强制某一车后退至最近待避区

  2. 故障降级运行

    • 单台车故障时,自动将其任务分配给其他车辆

    • 轨道某段故障时,自动切换为单循环模式运行

  3. 紧急情况处理

    • 任何车辆触发急停,系统整体进入安全状态

    • 恢复运行前执行全系统位置校准

通过以上方案,可以在西门子 PLC 系统中实现多台环循穿梭车的安全防撞和高效排队调度。实际应用中需根据轨道布局、车辆数量和任务特性进行参数优化,并通过仿真测试验证算法有效性。

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