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:
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
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
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"
基于任务优先级的调度
伪代码
// 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
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
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
数据结构设计
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
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
安全逻辑
死锁解除
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
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。