AGVS在现代生产物流系统中的应用 - 文章

AGVS在现代生产物流系统中的应用

作者：金于萍向光义

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物流系统是指在一定的时间和空间里由所需位移的物资包装设备、装卸搬运机械、运输工具、仓储设施、人员和通信联系等若干相互制约的要紊所构成的具有特定功能的有机整体。上物流系统的目的是实现物资的空间效益和时间效益，使物流速度加快、物流所花费时间缩短、占用空间缩小，大大节省成本从而增加利润、实现各种物流环节的合理衔接并取得最佳的经济效益。

为了实现工厂生产的高度自动化、提高生产效率、降低生产成本，上海印钞厂在经过长期而广泛的市场调研和综合考虑之后，采用北京机科发展科技股份有限公司引进的以瑞典NDC公司技术为核心的激光自动导引车系统AGVS (Automatic Guided Vehicle System)作为生产过程中的物料搬运系统。实现了快速及时、低成本、规模优化和易于库存控制管理等目的。它的原理是在AGV小车上安装发射激光的扫描器、在工作现场的四周安装反射板，AGV在行进过程中不断发射激光并接收反射信号通过所检测得到的反射板的精确位置，再通过车载计算机的计算得到AGV当前所处的位置，并确定运行的方向。激光导引AGV可以在导引区内自由行走和精确定位，行走路面不需其他任何定位措施，小车的行走路径可根据实际需求随时改动。

AGV系统组成

上海印钞厂AGV控制系统(包括硬件和软件)主要分为车载控制和地面控制两部分。车载部分硬件主要由车载计算机、控制驱动转向电机模块、与主站的通讯模块、传感器信号处理模块等组成。这些硬件与车载计算机运行的软件相结合，主要完成以下功能：在收到指令后，负责路径选择、AGV的导引、小车行走、装卸操作等功能。

地面控制部分硬件主要由AGV系统地面控制管理主机、企业上位管理主机、以及处理现场外部某些信号的信号集中器、智能充电机等组成。硬件与软件相结合主要完成以下功能：搬运任务的分配、车辆调度、交通管理、蓄电池充电等。

上海印钞厂AGV系统是一个包含企业上位管理机、AGV管理主机及AGV小车、智能充电机和现场信号集中器等组成部分的集成系统。将AGV系统的各个组成部分有机地组合到一起来满足企业实际生产需要的系统。

在上海印钞厂AGV系统中，AGV系统的管理主机是与企业的信息数据库管理机相交互的。它们交互的信息包括企业的信息数据库向AGV的管理主机发送各种命令的信息，AGV管理主机则将AGV系统所接收到的任务的执行完成情况报告给企业的管理主机，企业管理主机根据不同的情况将各种应答信息反馈给AGV管理主机。

上海印钞厂激光自动导引车(LGV)系统框图如图1所示。

图1 上海印钞厂AGV系统框图

AGV的任务是由仓库管理系统数据库发给AGV管理主机的。进而由AGV管理主机调度AGV去执行相关任务AGV管理主机将任务的执行情况返回给数据库服务器。

系统的各组成部分的功能简介如下：

（1）物流信息系统管理

主要根据生产作业和各操作机台的呼叫情况向AGV自动输送系统管理主机发送运输任务的指令信息、并接收AGV自动输送系统的任务执行情况信息。

（2）LGV管理系统

主要负贵任务分配车辆调度、交通管理、电池充电等功能。它主要由AGV管理主机的主控服务软件和现场信号集中器、智能充电机等组成。其功能为AGV自动输送系统管理主机负责处理命令接收、命令执行、相关参数的传输和小车的监控，这些命令可从物流信息管理系统AGV自动输送系统图形监控工作站、各种现场的数字信号如按扭等进行发送。包括：

分配或再分配AGV小车；
AGV小车最优行进路径的搜索；
取货、卸货操作；
AGV小车的监控；
多台AGV小车的交通管理；
无任务AGV小车的处理；
AGV小车异常情况的处理；
AGV自动输送系统监控工作站等。

其中，AGV自动输送系统监控工作站采用一独立的监控工作站，可全动态实时显示AGV自动输送系统中各台AGV的工作位置及运行状态并实时报告AGV自动输送系统出现的故障信息。此外也具有AGV自动输送系统仿真运行的功能。在紧急情况下也可通过AGV自动输送系统监控工作站指派特定的AGV执行特定的任务。

（3）操作台呼叫终端

可根据实际需要配备操作终端的数量。操作终端完成机台操作人员和AGV自动运输管理调度系统的信息交互。该终端的主要功能如下：

生产任务的显示；
生产要料的出库请求；
生产退料的入库请求；
生产完的半成品的入库请求等。

系统部分功能简介

硬件系统

车载AGV硬件系统组成采取模块化设计，每个模块都定义了相关的接口，这种模块化架构的首要的优点是系统能快速地被集成在一起。AGV车载系统的硬件系统模块功能如图2所示。

图2 硬件系统功能图

车载计算机硬件采用模块化的设计方法，由底板联接起来的板卡所组成每个板卡(除了电源卡)都有自己的CPU和ROM及相应的运行软件以执行每个模块的特殊功能，每个板卡上运行的软件分为系统软件和用户编制的特殊表格应用软件。系统软件通过运行在DOS下的传输程序传给板卡上的EPROM和FLASH EPROM中而表格应用程序则集中存储在特殊的存储卡上。各个板卡通过底板的总线相连并具备一个存储卡。这些卡除了存储卡的位里固定外，其他板卡的位置可随意放置。

软件系统

软件部分包括系统软件和应用软件可用如下的示意图(见图3)来表示。

图3 软件体系结构图

在车载计算机硬件外围有三个环包围着的软件操作系统驻留在车载计算机的各功能板卡的存储区中。语言编译系统通常是放置在编译计算机中由用户在计算机上进行用户应用程序的设计然后进行编译，编译后生成软件操作系统所能识别和执行的代码，经由下载程序下载到车载计算机的存储卡中从而实现车载计算机的控制功能。

软件也采用了模块化的设计方法将小车的控制分为若干功能模块。图4是小车的导航模块示意图。

图4 导航模块示意图

如上图所示车载计算机定义程序由若干功能模块组成。下面就路径规划功能模块作简单描述。

小车的行走路径主要是依赖于电子地图数据库.这个数据库包含小车行驶的站台和运动的线段，这个电子地图被AGV主控计算机和车载计算机用来通过路径网络进行导航。

路径规划模块的主要功能是指引小车沿着根据生产需要所设定的路线网络行进。车载计算机路径规划模块在路线网络中根据当前的任务信息计算出从当前位置所有可能到达目的地的路径所需时间最短的路线，定义的速度和线段的长度在计算中使用所选择路径上的点和线段被列表列出，用来指引小车去所希望的目的地。

AGV系统路径规划和设置

上海印钞厂是由多台AGV小车组成的AGV系统.为了提高生产效率。对运行路线进行系统规划是至关重要的和必须的。由于AGV系统是一个动态系统.影响生产效率的因素很多系统规划主要考虑以下几个方面：

AGV系统物流线路布局以及系统中装卸站点的位里安排；
小车的调度规则；
交通管理与运行线路规划；
AGV系统中AGV数量的规划。

车间物流路线布局应遵循以下一些基本原则：

在公共主干道上应避免设置物料装卸站以保证主干道物流的通畅以避免发生交通堵塞；

各个区域内装载站应位于卸载站之前；

尽量使同一区域内的物料装卸量保持平衡从而减小AGV空车运行的时间，提高AGV的利用率；

不同区域的物流强度应尽量保持平衡，避免出现AGV集中运行的情况，这样可减少交通堵塞既可以简化交通管理，又可提高系统的工作效率；

AGV能通过一条以上的线路到达目标地；

交通拥挤的"瓶颈"路口应有AGV会让通道以安全行车。

根据实际现场物流的需要对AGV小车的行进路线和站点进行规划、设计和定义以使AGV小车能在整个系统中高效、有序流畅地运行，从而提高整个物流系统的效率和AGV小车的使用率，是进行路线规划设计的出发点和目的。

首先，根据上海印钞厂AGV运行实际环境相关设备布置进行导航系统的安装布置和相关参数的确定，如AGV的行进路线(包括设置位置点、线段站台等)以及参数(包括AGV行进的线段的类型和AGV的速度等)。在这里要根据企业环境的设备布置情况规划出AGV行进的路线图，并设置合适的取货、卸货站台的位里、充电站的位置、车库站的位置，对于具体的情况应做具体的分析。

在上海印钞厂AGV系统中小车的行走运行轨迹网络图是通过软件来对其进行设计的它由点线段和相应的站台等组成。线段和站台都具有不同的类型和属性，可根据不同的需要使用相应的线段和站台来实现其目的。

为了提高多台AGV在同一区域运行的使用效率，在进行路线优化的同时.通过控制AGV的文通流和相互避让通过软件的设盖来进行相应小车调度控制来调度控制小车在线段上行进。AGV管理服务程序中的交通管理器使用调度信息来对小车进行调度，从而可避免多台小车的碰撞。图5为上海印钞厂实际中的AGV运行路线的局部电子地图。

图5 上海印钞厂AGV运行路线

(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (1/10/2006)


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