雙舉升裝配型AGV信號(hào)失效分析

李永盼，劉靜，張文濤，李洪濤

(長(zhǎng)城汽車(chē)股份有限公司生產(chǎn)技術(shù)開(kāi)發(fā)中心，河北保定 071000)

雙舉升裝配型AGV信號(hào)失效分析

李永盼，劉靜，張文濤，李洪濤

(長(zhǎng)城汽車(chē)股份有限公司生產(chǎn)技術(shù)開(kāi)發(fā)中心，河北保定 071000)

分析生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的主要問(wèn)題得到雙舉升裝配型AGV信號(hào)失效的幾個(gè)主要原因，總結(jié)其解決方法和預(yù)防對(duì)策，以保證設(shè)備的可動(dòng)率。

AGV；信號(hào)失效；故障診斷

0　引言

整車(chē)廠總裝車(chē)間承載車(chē)身與發(fā)動(dòng)機(jī)前后懸合裝的工位，目前很多整車(chē)廠均采用AGV進(jìn)行合裝。AGV即無(wú)人搬運(yùn)車(chē)，工業(yè)應(yīng)用中不需駕駛員的搬運(yùn)車(chē)。以可充電的蓄電池(或非接觸式供電形式)為其動(dòng)力來(lái)源, 裝備有電磁或光學(xué)等自動(dòng)導(dǎo)引裝置，一般可通過(guò)電腦來(lái)控制其行進(jìn)路線以及行為，依循電磁軌道所帶來(lái)的信息進(jìn)行移動(dòng)與動(dòng)作。如果信號(hào)丟失將會(huì)導(dǎo)致小車(chē)不可控制，造成報(bào)警停線，甚至將發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)身頂起，其損失難以估量。由于問(wèn)題發(fā)生時(shí)間不可控，生產(chǎn)過(guò)程中隨時(shí)可能造成停線，給正常的生產(chǎn)帶來(lái)較大的隱患，故文中主要針對(duì)雙舉升裝配型AGV信號(hào)丟失問(wèn)題進(jìn)行分析。

1　AGV電器組成及功能

1.1基于WiFi 的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

雙舉升AGV 通過(guò)無(wú)線WiFi 與上位控制臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在現(xiàn)場(chǎng)，WiFi全面覆蓋以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的實(shí)際需求。AGV 的工控機(jī)通過(guò)車(chē)載WiFi 模塊與現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線路由器建立連接，實(shí)現(xiàn)與控制臺(tái)監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)交換，以確保無(wú)線通信系統(tǒng)的運(yùn)作[1]。

電氣控制艙里安裝有AGV的控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器及各種控制用電氣件，車(chē)體電氣結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖1。

1.2主要電氣元件

VCU 300(Vehicle Control Unit)是AGV主控制單元,可連接LCD顯示屏作為AGV的顯示終端，進(jìn)行人機(jī)交互和狀態(tài)顯示；網(wǎng)口連接無(wú)線SA電臺(tái)可以與上位機(jī)進(jìn)行無(wú)線以太網(wǎng)聯(lián)機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)AGV的調(diào)度。

MCU50是基于CAN總線通信方式的分布式運(yùn)動(dòng)控制器，具有兩路增量式編碼器信號(hào)的反饋輸入，通過(guò)對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器的調(diào)節(jié)，以達(dá)到對(duì)AGV車(chē)體運(yùn)動(dòng)的精確控制。每個(gè)MCU50能夠完成兩個(gè)軸的伺服控制，即一個(gè)MCU50可以控制一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪單元(一個(gè)舵輪電機(jī)和一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪電機(jī))。

雙舉升AGV 動(dòng)力輪采用位置環(huán)的閉環(huán)伺服系統(tǒng)，使得AGV 在重負(fù)載的情況下能與流水線上的汽車(chē)車(chē)體保持高同步精度[2-3]。雙舉升AGV伺服驅(qū)動(dòng)器主要包括：輪電機(jī)伺服、舵電機(jī)伺服、舉升電機(jī)伺服、后舉升變軸距電機(jī)伺服。伺服驅(qū)動(dòng)器是直接驅(qū)動(dòng)AGV的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，即控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，由運(yùn)動(dòng)控制單元MCU50輸出控制信號(hào)作為伺服放大器的給定，從而使電機(jī)按照理想方式工作，每個(gè)輪電機(jī)裝有測(cè)速機(jī)和編碼器，反饋速度電壓值和編碼器脈沖，分別完成速度環(huán)和位置環(huán)的反饋控制。舵電機(jī)只裝有編碼器，完成位置環(huán)的反饋控制。

2　信號(hào)失效的3種故障分析與解決

2.1信號(hào)源故障

故障描述：AGV的VCU WCB(無(wú)線網(wǎng)橋)通信中斷，與AP電臺(tái)和控制臺(tái)均鏈接不上，小車(chē)不受主控臺(tái)控制，小車(chē)無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行(見(jiàn)圖2)。

故障分析：經(jīng)過(guò)檢測(cè)，9號(hào)AGV的IP、網(wǎng)關(guān)、子網(wǎng)掩碼以及其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)置均正常，故排除小車(chē)故障。檢測(cè)控制臺(tái)的程序，發(fā)現(xiàn)程序里尚未分配新增AGV的IP，導(dǎo)致與小車(chē)的VCU通信不上。

問(wèn)題處理：(1)在程序里增加9號(hào)AGV的IP地址，重新鏈接，設(shè)備通信正常。(2)在AGV開(kāi)機(jī)后進(jìn)入運(yùn)行頁(yè)面后，點(diǎn)擊人機(jī)界面下方鍵盤(pán)上的“Sys”按鈕，點(diǎn)擊下一項(xiàng)至“系統(tǒng)管理”進(jìn)入此頁(yè)面后更改IP地址。此處的IP地址不能單獨(dú)設(shè)置，此IP必須是電腦控制臺(tái)的IP地址，保證所有小車(chē)在此處的IP都是一樣的。此處設(shè)置錯(cuò)誤同樣會(huì)導(dǎo)致此類(lèi)問(wèn)題，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)通信中斷。

2.2信號(hào)傳送途徑故障

2.2.1機(jī)械原因?qū)е滦盘?hào)無(wú)法傳送

故障描述： 5號(hào)AGV在線體運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，AGV后驅(qū)動(dòng)輪將輪電機(jī)到伺服之間的線路壓斷，導(dǎo)致航空插頭損壞，小車(chē)無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)。后重新更換線束和航空插頭后，舉升系統(tǒng)異常，而且前驅(qū)動(dòng)輪與后驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速不同。

故障分析：

(1)AGV在轉(zhuǎn)彎路段和校舵時(shí)需要舵電機(jī)來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，舵電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中與線束卡扣發(fā)生干涉，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)后造成線束卡扣斷裂線束掉落在地面上，在行走過(guò)程中被車(chē)輪碾壓，線束(信號(hào)線和電源線)和航空插頭損壞(參見(jiàn)圖3)，小車(chē)無(wú)法正常行駛。

(2)更換線束時(shí)，舉升系統(tǒng)ECU到舉升伺服的信號(hào)線虛接，導(dǎo)致信號(hào)無(wú)法從ECU正常發(fā)送至舉升電機(jī)伺服，舉升異常。信號(hào)線虛接原因有：①AGV生產(chǎn)制造時(shí)線路焊接不良；②非規(guī)定區(qū)域行駛因顛簸導(dǎo)致線路接觸不良。

(3)電纜線斷裂時(shí)導(dǎo)致編碼器短路，編碼器損壞(見(jiàn)圖4)，編碼器無(wú)法將轉(zhuǎn)速信號(hào)反饋到至電機(jī)，導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)速異常，與前舵輪不一致，小車(chē)無(wú)法正常行走。

問(wèn)題處理 :(1)將線束卡扣更換成不銹鋼材質(zhì)；改進(jìn)線束繞行路線，避免舵電機(jī)與線束發(fā)生干涉；將問(wèn)題橫展排查，其余AGV小車(chē)作同樣的更改。

(2)重新焊接虛接的線路，保證信號(hào)能夠正常傳送。

(3)更換新的編碼器，使信號(hào)能夠正常反饋至MCU-50。

(4)對(duì)AGV行駛區(qū)域進(jìn)行嚴(yán)格要求，嚴(yán)禁AGV在非規(guī)定區(qū)域行駛。

2.2.2車(chē)體漏電干擾傳輸信號(hào)

故障描述：2號(hào)AGV在運(yùn)行到29號(hào)站點(diǎn)時(shí)停車(chē)，軸距變化異常，報(bào)錯(cuò)為：位控軸失速(見(jiàn)圖5)。重啟后小車(chē)正常運(yùn)行，在運(yùn)行3～4圈后，同樣故障出現(xiàn)，如此反復(fù)。

故障分析：

(1)出現(xiàn)故障站點(diǎn)為軸距復(fù)位的站點(diǎn)，首先排查軸距伺服是否發(fā)生故障，更換后故障仍存在，排除此原因。

(2)軸距報(bào)錯(cuò)的位置變化無(wú)常(參見(jiàn)圖6—8)，CAN碼盤(pán)狀態(tài)錯(cuò)誤。排查軸距電機(jī)編碼器和MCU50-5，對(duì)調(diào)MCU后，小車(chē)軸距變化速度恢復(fù)正常，但信號(hào)燈閃爍異常。結(jié)論：MCU50出現(xiàn)問(wèn)題，需要更換，信號(hào)線有故障。

(3)排查軸距變換相關(guān)的電源線和線是否有斷路。經(jīng)過(guò)逐一排查：所有線路通信均良好，無(wú)斷路現(xiàn)象，信號(hào)線路正常。

(4)排查信號(hào)是否受到干擾，車(chē)體是否漏電。電源負(fù)極與車(chē)體電壓顯示電源電壓50 V。結(jié)論：車(chē)體正極漏電，出現(xiàn)電壓差，產(chǎn)生磁場(chǎng)干擾信號(hào)。查找車(chē)體漏電具體位置，發(fā)現(xiàn)后舵輪電源線磨損(參見(jiàn)圖9)。

(5)分析車(chē)體漏電原因：①電源線缺少保護(hù)措施；②在非規(guī)定區(qū)域行駛AGV，AGV車(chē)體顛簸和大角度轉(zhuǎn)彎時(shí)對(duì)電源線造成損壞。

問(wèn)題處理:

(1)更換MCU50-5，軸距變換速度恢復(fù)正常。

(2)更換磨損電源線，對(duì)電源線纏繞蛇皮管進(jìn)行保護(hù)，更換后AGV運(yùn)行正常。

(3)對(duì)其他所有的小車(chē)進(jìn)行逐一排查，并對(duì)線路纏繞蛇皮管進(jìn)行保護(hù)。

2.3信號(hào)接收器故障

故障描述：AGV小車(chē)在安裝調(diào)試過(guò)程中，8輛小車(chē)軸距變換機(jī)構(gòu)在不同時(shí)間段發(fā)生異常，無(wú)法正常調(diào)節(jié)軸距。

原因分析：

(1)測(cè)量軸距變換相關(guān)的信號(hào)線，信號(hào)線均正常，排除信號(hào)線故障。

(2)由于是批量性的問(wèn)題，考慮到不是車(chē)體漏電等故障。對(duì)軸距伺服進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)軸距伺服損壞。更換軸距伺服后，小車(chē)軸距變換正常，無(wú)問(wèn)題。

(3)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使用后問(wèn)題重復(fù)發(fā)生，確定軸距伺服有缺陷，無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)AGV的正常使用。

問(wèn)題處理：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)AGV軸距變換系統(tǒng)，對(duì)軸距伺服進(jìn)行升級(jí)處理，問(wèn)題解決。

3　總結(jié)

如需保證AGV設(shè)備的信號(hào)通信可靠運(yùn)行，消除因信號(hào)問(wèn)題導(dǎo)致停機(jī)的現(xiàn)象，除在選擇設(shè)備選型時(shí)，首先要選擇有較高抗干擾能力的產(chǎn)品,尤其是抗外部干擾能力，如采用浮空技術(shù)、隔離性能好的控制系統(tǒng)和設(shè)備，還需保證以下幾個(gè)方面：

(1)確保信號(hào)源及接收器通信正常

①使用前檢查設(shè)備的IP、網(wǎng)關(guān)、子網(wǎng)掩碼以及其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)置是否正常，確保設(shè)備能夠正常發(fā)出通信信號(hào)。

②伺服信號(hào)器要經(jīng)過(guò)多次驗(yàn)證，保證其性能穩(wěn)定可靠，避免因性能不穩(wěn)定導(dǎo)致設(shè)備停線。

(2)對(duì)電源線增加保護(hù)措施

①選用隔離性能較好的設(shè)備，選用優(yōu)良的電源線、動(dòng)力線和信號(hào)線，對(duì)于易磨損的電源線增加纏繞蛇皮管等保護(hù)措施，確保不會(huì)因線路磨損導(dǎo)致設(shè)備漏電，產(chǎn)生干擾信號(hào)的問(wèn)題。

②接線要牢固，投入使用前對(duì)線路的焊接進(jìn)行全面排查，確保線路無(wú)虛接現(xiàn)象。

(3)規(guī)定區(qū)域運(yùn)行

設(shè)備使用過(guò)程中要嚴(yán)格按照要求在規(guī)定區(qū)域內(nèi)使用，因?yàn)殡p舉升裝配型AGV對(duì)地面平整度要求精度較高，禁遷出規(guī)定區(qū)域使用設(shè)備，非規(guī)定區(qū)域行駛可能因顛簸導(dǎo)致車(chē)體漏電或信號(hào)線接觸不良造成信號(hào)無(wú)法正常通信。

【1】徐文斌.基于工控機(jī)的AGV裝配機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2013(7)：131-133.

【2】陳無(wú)畏，李碧春，孫海濤，等.基于視覺(jué)導(dǎo)航的AGV模糊-最優(yōu)控制研究[J].中國(guó)機(jī)械工程，2006(24):2546-2550.

【3】?jī)?chǔ)江偉，王榮本.基于機(jī)器視覺(jué)引導(dǎo)的兩輪差速轉(zhuǎn)向AGV控制問(wèn)題的研究[J].機(jī)械與電子，2010(10) ：51-55.

Signal Failure Analysis for Double Lifting Assembly Type AGV

LI Yongpan, LIU Jing, ZHANG Wentao, LI Hongtao

(Technical Center of Great Wall Motor Co., Ltd., Baoding Hebei 071000,China)

The main questions about double lifting assembly type AGV signal failure occurred in work field were analyzed. Several main reasons were gotten. The solution and prevention countermeasures were summarized, in order to ensure the moving rate of the equipment.

AGV；Signal failure；Fault diagnosis

2015-06-05

李永盼(1987—)，男，本科，主要從事汽車(chē)總裝車(chē)間生產(chǎn)設(shè)備選型安裝調(diào)試工作。E-mail：liyongpan369@163.com。