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程者軍

AGV（Automated Guided Vehicle）是指裝備有電磁或光學(xué)等自動導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有保護(hù)以及多種移載功能的運(yùn)輸車。AGV以輪式移動為特征，具有行動快捷、工作效率高、結(jié)構(gòu)簡單、可行性強(qiáng)、性好等優(yōu)點(diǎn)。與物料輸送中的其它設(shè)備相比，AGV的活動區(qū)域無需鋪設(shè)軌道、支座架等固定裝置。

纖維自動化物流系統(tǒng)，能充分地體現(xiàn)AGV的柔性化特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)高效、經(jīng)濟(jì)、靈活的無人化生產(chǎn)。本文以浙江新鳳鳴集團(tuán)纖維自動化生產(chǎn)流水線為例，介紹了AGV在纖維行業(yè)的技術(shù)應(yīng)用?，F(xiàn)場應(yīng)用情況，如圖1。

一、AGV系統(tǒng)工作原理

AGV系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，包含AGV管理和監(jiān)控計(jì)算機(jī)、物流管理機(jī)、車載控制器、智能充電裝置、遠(yuǎn)程I/O和無線局域網(wǎng)AP等部分。AGV系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，如圖2。

AGV管理和監(jiān)控機(jī)主要負(fù)責(zé)新任務(wù)的下發(fā)、AGV小車的分配、監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、記錄設(shè)備的運(yùn)行信息與日志信息等。

物流管理機(jī)與AGV管理機(jī)進(jìn)行交互，主要負(fù)責(zé)庫存的管理，AGV發(fā)出取貨請求后，允許進(jìn)行取貨，以及在AGV取完貨后確認(rèn)已經(jīng)完成取貨。

車載控制器是AGV小車運(yùn)行的大腦，用來向小車的驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)送信號，并實(shí)現(xiàn)每臺小車和整個自動系統(tǒng)中央控制器的通信，負(fù)責(zé)AGV小車內(nèi)部程序的運(yùn)行和參數(shù)的設(shè)置。

遠(yuǎn)程I/O，可以將其它系統(tǒng)或者設(shè)備的I/O點(diǎn)通過以太網(wǎng)接入到AGV系統(tǒng)，擴(kuò)展了AGV系統(tǒng)的功能與靈活性。目前常用的MOXA遠(yuǎn)程I/O模塊支持OPC/Modbus等協(xié)議。

智能充電裝置在AGV小車電量較低時，進(jìn)行AGV小車蓄電池的自動充電。

無線局域網(wǎng)AP負(fù)責(zé)AGV管理和監(jiān)控機(jī)、物流管理機(jī)及AGV小車之間的互聯(lián)互通。

二、纖維生產(chǎn)系統(tǒng)的構(gòu)成

某廠纖維生產(chǎn)平面圖，如圖3。

站臺1為空紗車存放點(diǎn)，在滿紗車中的纖維送上貨運(yùn)車并運(yùn)輸走以后，空紗車需要人工放到站臺1，為下一次生產(chǎn)做準(zhǔn)備。

站臺4到站臺9主要存放滿紗車，通過自動化流水線生產(chǎn)出來的纖維，都存放在滿紗車上，需要通過人工將滿紗車?yán)偷秸九_2或站臺3。

站臺2和站臺3上的滿紗車，會經(jīng)過貨車運(yùn)輸，送給需要的用戶。

這樣周而復(fù)始，循環(huán)生產(chǎn)，為市場和客戶源源不斷輸送需要的纖維產(chǎn)品。

在該纖維生產(chǎn)過程中，需要大量的人力取送紗車，在產(chǎn)量較大時，需要的人力成本會*高。采用AGV實(shí)現(xiàn)和自動化流水線的對接，自動完成空、滿紗車的取送任務(wù)，可大大提高勞動生產(chǎn)效率，并有效減輕人員的勞動強(qiáng)度，減少因人工*作失誤造成的次品，為生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

三、AGV在纖維行業(yè)的應(yīng)用方案設(shè)計(jì)

1.AGV整體搬運(yùn)方案設(shè)計(jì)

經(jīng)過實(shí)地考察和分析，AGV整體搬運(yùn)方案設(shè)計(jì)如下：

自動化流水線生產(chǎn)完纖維，在裝紗車站臺裝滿一個紗車之后，自動下發(fā)一個滿紗車搬運(yùn)任務(wù)給AGV系統(tǒng)，（在自動裝紗車站臺輸送機(jī)取貨位置安裝有貨），AGV系統(tǒng)自動調(diào)度AGV小車到指定輸送機(jī)位置取貨。

AGV小車先運(yùn)行到1號空紗車站臺取一個空紗車，然后再運(yùn)行到4號9號站臺中的任一站臺，將滿紗車取放到AGV車上，再將AGV車上的空紗車輸送到自動裝紗車站臺的輸送機(jī)上，后用AGV車將滿紗車搬運(yùn)2號或者3號站臺，把纖維存放在放貨區(qū)輸送機(jī)上。AGV小車取放貨作業(yè)時與輸送機(jī)進(jìn)行關(guān)聯(lián)互鎖，AGV小車完成取放貨作業(yè)后，AGV系統(tǒng)通知物流自動化系統(tǒng)完成滿紗車搬運(yùn)作業(yè)。AGV搬運(yùn)設(shè)計(jì)方案，如圖4。

2.AGV系統(tǒng)硬件整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

本案例中，AGV系統(tǒng)主要采用局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)AGV、AGV管理監(jiān)控計(jì)算機(jī)、物流管理系統(tǒng)、各生產(chǎn)流水線及數(shù)據(jù)庫之間的通信，硬件整體架構(gòu)設(shè)計(jì)方案，如圖5。

3.AGV軟件流程方案設(shè)計(jì)

（1）纖維生產(chǎn)AGV軟件系統(tǒng)與自動化生產(chǎn)線物流系統(tǒng)，采用更新數(shù)據(jù)庫接口表的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

（2）自動化生產(chǎn)線物流系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)需要向接口表插入作業(yè)數(shù)據(jù)（包含取空紗車站點(diǎn)、取滿紗車站點(diǎn)、卸滿紗車站點(diǎn)，取卸貨作業(yè)類型等必要數(shù)據(jù)）。

（3）AGV系統(tǒng)根據(jù)自動化生產(chǎn)線物流系統(tǒng)插入接口表中的作業(yè)數(shù)據(jù)分配AGV執(zhí)行任務(wù)，在指定任務(wù)階段采用更新任務(wù)狀態(tài)字段值的方式，與自動化生產(chǎn)線物流系統(tǒng)進(jìn)行交互，直到任務(wù)完成。

（4）自動化生產(chǎn)線物流系統(tǒng)在任務(wù)流程中需要在指定階段采集輸送線狀態(tài)，并根據(jù)AGV流程對輸送線執(zhí)行鎖定/解鎖動作，在工位就緒時向AGV發(fā)送指定的指令。

AGV軟件流程，如圖6。

四、結(jié)論

自動化集成制造的發(fā)展，使AGV的研究進(jìn)入一個高潮。AGV在制造業(yè)的生產(chǎn)線中大顯身手，高效、準(zhǔn)確、靈活地完成物料搬運(yùn)任務(wù)。并且可由多臺AGV組成柔性的物流搬運(yùn)系統(tǒng)，搬運(yùn)路線可以隨著生產(chǎn)流程的調(diào)整而及時調(diào)整，使一條生產(chǎn)線上能夠制造出十幾種產(chǎn)品，大大提高了生產(chǎn)的柔性和企業(yè)的競爭力。采用多臺AGV集成到自動化流水線中，可以大大減少生產(chǎn)搬運(yùn)時間，生產(chǎn)事故也會大大減少，縮短投資回收時間，減少使用勞動力。目前，AGV除了在纖維制造業(yè)中有應(yīng)用，在通用、豐田、克萊斯勒、大眾等全球主要的汽車廠的制造和裝配線上也得到了普遍應(yīng)用。不斷和完善AGV系統(tǒng)，研究和探索AGV系統(tǒng)和自動化流水線無縫對接知識的有效獲取和恰當(dāng)?shù)膶?shí)現(xiàn)方法，仍然是發(fā)展AGV技術(shù)的重要課題。