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AGVS在造紙行業的應用

來源: 時間:2020-12-29 08:45:37 次數:

AGVS是自動化物流係統中的核心組件之一,在生產線的各組成部分之間起到了銜接樞紐的作用

AGVS是自動化物流係統中的核心組件之一,在生產線的各組成部分之間起到了銜接樞紐的作用,隨著工業生產自動化程度提高,AGVS的應用發展前景廣闊。本文針對造紙行業對AGVS功能的需求,對係統規劃設計進行了總結,並依據實際的項目需求,對路徑規劃部分進行了優化,實現了在已經規劃好全局路線的情況下進行動態避障的功能,更好地優化了係統效率與安全性。


AGVS是“自動導引車係統”的簡稱,具有工作效率高、結構簡單、可控性強、安全性好等優點。AGV是集機械裝置、電控設備、安全防撞設備、數據信息采集傳感器、現場總線等技術於一體的集成化智能物流搬運設備,在車身上可以擴展添加其他功能,如機械手、滾筒、電子秤平台等。在上位機調度規劃下,令AGV按其規劃好的路徑進行路徑跟蹤,精準達到目的站台並執行取卸貨的要求,實現取卸貨搬運等作業功能。在自動化物流係統中,AGVS最能充分地體現其自動性和柔性,實現高效、經濟和靈活的無人化作業。

一、AGVS的軟硬件組成

AGVS硬件控製部分主要由車載控製器、驅動器、舵輪、編碼器、導航傳感器、供電係統、激光避障傳感器、觸摸屏等組成,如圖1。

AGV硬件控製部分結構圖



1 AGV硬件控製部分結構圖


AGVS軟件控製部分主要由ERP/MES/WMS主機和AGV係統管理監控主機組成(如圖2),其中AGV管理機和監控機是AGVS運行的核心,主要功能有:執行任務命令;為不同的運輸任務分配最優的AGV小車;為每個運輸任務安排運輸路線;控製AGVS中的多台AGV小車的交通;處理現場的一些輸入、輸出信號等。

2 AGVS軟件控製部分結構圖


二、AGVS在造紙行業的應用

通過AGV小車,從原紙車間向加工車間輸送原紙,然後由加工車間向原紙車間回送芯軸,加工車間同時包含卷紙和抽紙加工設備。該係統由一定的程序進行控製,達到AGV統一調度、在線計量、數據存儲及查詢等功能的綜合實現。

1.紙卷的輸送

物料輸送係統主要負責進行原紙及芯軸的輸送任務,係統根據原紙卷類型及後續加工機台要紙申請,自動匹配並調度控製桁架機械手、AGV完成原紙卷的輸送。具體流程為:

原紙卷卷曲時,卷紙機通過傳感器判斷紙卷是否達到下線的條件,達到下線條件後發起用車指令,係統調度AGV前往指定位置接貨,AGV到達指定位置後,卷紙機自動終止卷曲動作,由桁架機械手將原紙卷吊裝在AGV上,同時發送原紙卷相關信息至上級管理係統,完成錄入和吊裝後AGV記錄當前紙卷重量,並傳送AGV管理係統保存記錄,並等待係統下一步調度指令。同時,加工車間設備自動發起要紙指令。原紙卷下線吊裝完成後,如果有加工機台申請了該類型的原紙卷,則係統調度控製AGV將該紙卷送至申請機台對應的位置,由對應的桁架機械手將原紙卷取下後進行加工,AGV完成原紙卷的輸送任務。原紙卷下線吊裝完成後,如果均沒有加工機台申請該類型的原紙卷,則係統根據機台設備信息,自動將該原紙卷送至默認位置等待,並向係統操作人員發出警報信息,由操作人員指派該原紙去向。如果加工機台申請紙卷時,AGV上沒有合適的原紙卷,則係統先記錄申請信息,等有合適的原紙卷下線時,再根據申請的先後順序或其他分配原則進行分配,將原紙卷送至指定位置。

2.芯軸的輸送

原紙生產機台根據生產需要,通過上級管理係統發出芯軸需求,AGV小車自動行駛至加工車間機台,桁架機械手自動將芯軸放在AGV小車上,AGV小車自動送至需求工位。

三、係統設計的重點問題和項目應用中的技術創新

1.任務分配優化

在任務分配和調度方麵,根據各AGV小車的實際位置、是否有在執行任務、執行任務的距離和時間等因素,自動將任務分配給某AGV小車。AGV完成前一作業任務之後,AGV係統會根據物流係統任務指令,自動調度AGV小車執行就近任務,這樣有效地提高了係統效率。

2.安全的信息交互

為保證安全生產,AGV管理係統在AGV取貨前、卸貨前、取貨完成、卸貨完成等各階段均會向上級管理係統發出交互信號,待上級管理係統確認後,AGV小車會進入取卸貨機台,並根據不同機台,向當前對接的生產設備發送當前狀態信息,待對接設備根據收到的信息,協助完成取卸貨動作。待取卸貨動作完畢後AGV管理係統還會自動將生產相關的物料信息反饋至上級管理係統,待上級係統給出下一步指令後,AGV小車方可繼續運行(如圖3)。

AGV小車執行取貨任務流程

3 AGV小車執行取貨任務流程

3.取消任務的機製

如果上級係統下發指令有誤或者人為幹預,導致AGV小車接受到錯誤任務從而無法繼續執行該任務時,可由現場操作人員在AGV觸摸屏上選擇任務取消,或由控製室人員在調度係統上將該任務取消,係統接收到取消指令後,將操作人員及該任務的狀態信息記錄,並調度AGV前往指定位置進行卸貨操作,待卸貨完成後,將任務自動取消。如果AGV小車還沒有取到貨物,任務直接取消無需卸貨。取消成功後AGV自動接收後續任務指令。

4.路徑規劃(以客戶實際的需求定製)

AGV小車通行路線案例

案例一

AGV小車通行路線案例

案例二


4 AGV小車通行路線案例

目前項目中的AGV全局路徑規劃是依據小車到取卸貨站台的行駛時間最短的條件來為小車規劃路徑(如圖4),以AGV當前位置節點為中心向外層擴展,直到擴展到所需到達的取卸貨站台節點為止,計算從AGV當前位置節點到任務站台節點的最短權重路線,通過不斷選擇距離起點最近的節點,來逐漸擴大最短權重路徑,直到覆蓋任務站台節點,這裏權重所代表的是行駛時間,行駛時間依據地圖規劃好的節點間距離除以地圖中規劃好的節點間行駛的最大速度可求得。但造紙行業AGV運行空間狹小,取卸貨站台較多,容易造成多車擁堵,為解決多AGV在狹窄通道相互運行不受幹擾,新訊網在全局路徑規劃基礎上進行了優化。

5.充電管理功能

由於造紙行業的生產任務比較繁瑣,設置了若幹個充電站,AGV小車在正常的運行過程中,AGV會實時監測電池電壓及SOC等信息,當電池電壓或SOC低於程序中預先所設定的值時,AGV小車將會產生一個“低電量報警”信號,它會向AGV管理係統發出充電請求指令,待AGV小車執行完當前任務後,AGV管理係統會調度AGV小車去就近的充電站進行充電。AGV充電過程中的一些狀態信息和故障信息會實時發送至AGV管理主機和地麵智能充電站,待電量充滿後自動結束充電,AGV小車會繼續接受新的任務或到待命站台等候下一個任務。假如發生故障,故障信息會顯示在用戶圖形操作界麵上,以方便故障時維修。

四、總結

項目現場AGV使用情況


項目現場AGV使用情況

    圍繞造紙行業AGV項目,通過對AGVS的研究和技術創新,根據項目現場的實際環境,采用全局路徑規劃與局部路徑規劃相結合的方式,有效地減少AGV小車堵塞等待時間,也有效防止了AGV與人、物體等發生碰撞,使係統更穩定、高效、安全地運行。





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