1、*苏州工业职业技术学院自科与社科培育项目（2022kypy10）我国智能运输车的研究和应用较晚。20世纪90年代，清华大学计算机技术应用系研制出了用于邮政中心的智能运输车。目前，大部分智能运输车多采用磁条导航、色带导航、激光导航视觉自然导航等，主要应用于车间生产、原材料和仪器设备的搬运，虽然自动化生产及搬运生产效率高，但受限于其昂贵的市场定价（普通款相当于至少两台叉车价格），企事业单位或中小企业一直未大量使用。苏州工业职业技术学院汽车工程系新能源汽车技术专业团队，为系部实验实训室发展，拟研发设计一款经济价值高、运输能力强的远程遥控智能运输车，其中加装的5G功能，可连接手机等远程网络设备，进行远
2、程无线控制，方便实验实训室的仪器设备设施运输。随着我国国民经济的快速发展以及与全球产业链、供应链的持续稳定契合，企业工厂都需要成熟可靠的智能运输系统，而智能运输车则是现代企业智能运输系统的核心设备。现阶段，相对于国外运行速度普遍在4 m/s以上、可进行复杂路径规划，国产智能运输车运行速度在2 m/s以下，智能化程度较低，并且大多的路径规划要依靠立库系统软件辅助完成，极大制约了整个生产流程的有效工作。因此，设计研发一款稳定、高效、价廉、通用性好的智能运输车，具有重要的意义。1智能运输车研发设计的整体思路本项目提出了一种通用的5G智能运输车系统方案。智能运输车的控制系统采用信捷PLC编程工具软件进
3、行编写，使得智能运输车在特定的情况下，实现具有各工况的行驶功能。加装5G Wi-Fi模块，操作者可远程遥控智能运输车实现前进、后退、左转、右转、刹车等不同工况动作，并能让其按照遥控指令执行规定的操作作业；运输车动力电池选择三元锂电池，其具有行驶里程数高、体积小及易充电等特点，适合在仓库中的运行使用。智能运输车功能设计流程图如图1所示。1.1硬件系统的设计根据智能运输车预期承载力的需求、行驶速度和行驶单次里程数的工况要求，需提前对自动控制系统硬件的选型与配置、接线安装和PLC控制系统的组态进行静态选项。1.2软件系统设计软件系统的设计包括PLC控制程序设计和人机交互系统设计。PLC控制程序通过用
4、信捷PLC编程工具软件进行编写，使得智能运输车在特定的情况下，实现具有各工况的行驶功能。采用模块化设计思路，逐步实现相应功能（转向模块、行进模块、传感器信号处理模块、停车制动模块、报警模块、CAN通信处理模块等），各个功能模块的设计和验证，再综合到一起，形成完整的控制程序。人机交互系统采用信捷PLC自带的数据线与电脑COM接基于 PLC 的 5G 智能运输车设计*陈应超马俊李洪群崔传真魏婕（苏州工业职业学院，江苏 苏州215104）Design of 5G Intelligent Transport Vehicle Based on PLC摘要：随着高职院校的百万扩招，在校生对实训室仪器设备的
5、需求也与日俱增。苏州工业职业技术学院汽车工程系为解决实验实训室仪器设备的运输问题，研发设计一款基于PLC线控技术，加装了5G Wi-Fi功能模块的智能运输车。该智能运输车控制系统采用信捷PLC编程工具软件进行编写，使得智能运输车在特定的情况下，实现具有各工况的行驶功能，操作者可远程遥控智能运输车实现前进、后退、左转、右转、刹车等不同工况动作，并能让其按照遥控指令执行规定的操作作业。关键词：PLC；5G；智能运输车Abstract:With the million enrollment expansion of high vocational colleges,the demand of stu
6、dents for training room in-struments and equipment is also increasing.In order to solve the transportation problem of instruments and equipment inthe experiment and training room,the Automotive Engineering Department of Suzhou Polytechnic developes and designs anintelligent transport vehicle based o
7、n PLC wire control technology and equipped with 5G Wi-Fi function module.The controlsystem of the intelligent transport vehicle is compiled with the software of the Xinjie PLC programming tool,the intelligenttransport vehicle can realize the driving function of each working condition under specific
8、circumstances.The operator canremotely control the intelligent transport vehicle to achieve forward,backward,left,right,brake and other actions under dif-ferent working conditions,and enable it to perform the specified operations according to the remote control instructions.Keywords:PLC,5G,intellige
9、nt transport vehicle图1智能运输车功能设计流程图基于PLC的5G智能运输车设计146工业控制计算机2023年第36卷第1期口相连接。采用组态王编辑软件对人机界面设计，通过人机界面，可以对智能运输车的当前工作状态进行实时监控，可设置最大速度限制、起步速度电压、速度刷新间隔、速度遥控值、转角速度、转角数据、右转向灯数据等。1.3智能运输车系统调试智能运输车的调试包括硬件调试、软件调试、软硬件统调和路试。硬件调试是将智能运输车的硬件通讯模块、YTN控制器和信捷XD5等进行接线安装。智能运输车的软件调试，主要是通讯模块和PLC模块的调试，通过对智能运输车上电，将其与电脑检测系统连接
10、。将实际的检测数据与标准的检测数据进行对比，来校验是否正常。软硬件统调主要进行通讯模块的配置与调试和PLC程序与人机界面统调；通过人机界面对智能车进行控制与设置，实现对中、左转或右转等各参数设置，在PLC程序监控界面查看是否正确到位。路试是在智能运输车的软、硬件调试和统调都完成后进行的路面行驶试验，通过远程遥控操作智能运输车，进行多种行驶工况的控制。2智能运输车的研究方法和实验方案2.1智能运输车的硬件系统设计2.1.1智能运输车机械系统设计1）车身设计（弹性元件和紧固件的设计）。车身通过弹簧与底盘连接，弹簧需要满足载重要求下的弹性变形。箱体螺纹紧固件的作用主要是将运输车车身固定到车架上，承受
11、主重力；当转弯时，螺纹连接必须有压紧力从而产生摩擦力，防止车厢与车架产生相对滑动。2）制动系统设计。智能运输车制动系统采用鼓式制动器，在制动时液压泵输出的压力油进入制动器内的液压缸，推动两端活塞顶向左右制动蹄实现制动。3）转向系统设计。智能运输车采用电机驱动的蜗轮蜗杆转向系统。4）传动系统设计。智能运输车采用前轮驱动，驱动电机输出动力经过一级齿轮减速，然后通过差速器将动力传输到左右前轮。2.1.2控制系统设计方案智能运输车控制系统设计方案图2。该方案硬件系统主要有各类驱动电机、液压泵、电磁阀组、物理传感器和显示器等。图2智能运输车控制系统设计方案图2.2智能运输车人机交互系统设计人机界面的设计
12、有工况状态界面、设置界面1、设置界面2以及密码的修改等。人机交互系统，通过连接信捷PLC自带的数据线与手提电脑端口，实时监控和更新人机界面，进而对智能运输车实时工况做出有利判断，在运行速度、最小转弯半径、停位精度和连续工作时间等参数进行阈值设置。2.3智能运输车调试2.3.1硬件系统调试1）运动中断。通过检测X-Y双轴上的加速度测量值是否在规定的阈值内来判断运动中断。对每一次的采样值，如果没达到阈值将会被忽略；一旦达到阈值，即触发运动中断，并产生标志位，直到计数器降到零，标志才会被清除；计数器的取值范围在零和规定的阈值之间。加速度计的测量值都要通过一个可配置的数字高通滤波器，通过高通滤波器后的
13、值如果大于事先规定的阈值，则被认定是有效的。对每个有效的采样值，计数器加1，而对无效值则计数器减1；产生运动中断的坐标轴及其方向可以在寄存器中读出。2）静止中断。采用数字高通滤波器以及同样的阈值和计数机制。每根轴上的测量值通过高通滤波器后必须小于事先规定的阈值；计数器值加1时，当达到设置的计数器阈值时，则产生静止中断；与运动中断不同的是，当第一次检测到静止以及不再检测到时，静止中断都会被触发。此外，运动中断的标志位在读取后会被清零，而从寄存器读取的静止标志位后不会清零。2.3.2触发及IO控制触发采集模式分为内触发和外触发模式两种。其中内触发模式即连续采集形式；外触发模式包括软件触发和硬件外触
14、发。内触发模式与外触发模式通过Trigger Mode下的On/Off开关进行切换，Off状态为内触发模式，On状态为外触发模式。软件触发、硬件触发都属于外触发模式。同时计数器可对外部输入的触发信号进行分频，光耦输出信号可以用于控制闪光灯、喇叭等外部信号。输入输出端口分配如表1所示：表1I/O端口分配表2.3.3路试当智能运输车的软、硬件调试都完成后，进行路面行驶试验。通过5G Wi-Fi遥控操作运输车运行，控制运输车各工况。苏州工业职业技术学院汽车工程系校园平台内，展示智能运输车调试样车，如图3所示：图3智能运输车样车3智能运输车研发设计的保障条件本项目研究团队在前期项目的资助下，对汽车智能
15、技术的理论、PLC控制器设计理念方法及相关硬、软件设计研发过程等进行了分析研究和理论知识的储备。此外，项目研究有着良好的（下转第150页）147（上接第147页）企业合作平台，与和县隆盛精密机械有限公司、苏州扬明实业有限公司、苏州新马净化科技有限公司、金龙联合汽车工业（苏州）有限公司、苏州中迪汽车销售服务有限公司都有合作，项目研究团队的研究一直得到上述企业的大力支持，现合作已完成了智能电动运输车、CRH380B(L)动车组商务座椅MCU控制系统、过滤器打胶流水线和快速卷帘门风淋系统等项目的设计研发。本项目研究所需的硬件、软件条件基本具备。4智能运输车研发设计的创新点根据智能运输车的功能需求，采
16、用模块化设计理念，以工业控制器（PLC）为控制核心，加装5G无线控制模块，遥控运输车完成规定操作。该运输车采用工业控制器，比一般单片机原理的板式控制器，性能更稳定可靠，依靠工业遥控器和开放的CAN通信模块。同时，运输车具备与轿车同规格的刹车和驻车系统，提供可靠的安全保障。运输车动力方面采用超电容量的三元锂电池，利用“PC+组态软件”的人机界面，可实现系统参数设置和运输车实时工作状态的监视。运输车的电动转向机构设计有软、硬件多重保护与警示，具备碰撞急停和紧急制动等功能。该智能运输车可加装5G无线模块功能，体型小，轻松实现货物运输，生产实效高，在工业企业物流运营中扮演着重要角色，提高仓储库存能力并节约成本。5结束语不久的将来，智能运输车可以从无线网络等一系列的信号发射和收集装置进行信号的发送与接收、自动进行导引、路线的优化、车辆的调度和自动的作业，可实现有效避免碰撞、自动充电和诊断等功能，彻底实现智能运输车的信息化、网络化、标准化。智能运输车将朝着机械结构模块化、功能部件标准化、控制系统开放化、智能传感器互联化发展；单套设备价格将逐渐下降，不仅能运用在高等院校的实验实训室中，更多的中小企业