AGVS在玻纖行業的應用

文/李 偉 謝昊天 李昌臣 祝 薇 周 宇

一、引言

1. AGVS概述

AGVS是自動導引車系統的簡稱，具有工作效率高、結構簡單、可控性強、安全性好等優點。AGV是指裝備有電磁或光學等自動導引裝置，能夠沿規定的導引路徑行駛，具有安全保護以及多種移載功能的運輸車。與物料輸送中常用的其他設備相比，AGV的活動區域無需鋪設軌道、支座架等固定裝置。因此，在自動化物流系統中，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生產。

2. AGVS的總體結構和地面控制部分結構

AGV小車通過無線網絡連接監控機、管理機，AGVS總體結構，圖如圖1所示：

AGVS地面控制部分主要由物流系統管理機、AGV系統管理監控主機組成，其中AGV管理和監控計算機是AGV系統運行的核心，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；控制AGV系統中的多臺AGV小車的交通；處理現場的一些輸入、輸出信號。如圖2所示。

AGVS在某玻纖物流項目中的應用

圖1： AGVS總體結構圖

圖2： AGVS地面控制部分

圖3：柔性曲線產生的包絡線 常規模式產生的包絡線

圖4：未使用Drawing Line的包絡線 使用Drawing Line的包絡線

二、某玻纖物流項目生產工藝流程與AGVS具體實現

1.滿紗車搬運

生產過程中，物流系統下達任務請求給AGV管理系統，AGV管理系統自動調度指定AGV小車空車從待命站運行至對應的鏈條輸送機位置，鏈條輸送機下降到低位，并脫離紗車。交互信號確認后，AGV取上絡紗裝滿紗車，將紗車自動搬運至指定的地面暫存位置上。

2.空紗車返回

機器人取走紗團之后，下發取走空紗車指令，物流系統自動發送任務請求給AGV管理系統， AGV管理系統接收到指令后自動調度AGV小車空車運行至紗車位，取上空紗車，將空紗車自動搬運至物流系統指定的鏈條輸送機上。

三、系統設計的重點問題和項目應用中的技術創新

1.系統優化

（1） 柔性曲線及其優化工具以及Drawing Line Tool工具的使用

由于項目現場物理空間特別狹小，支路通道狹窄，采用常規模式畫線段不能滿足要求。采用柔性曲線，能夠保證在畫一條線段時自動分析線段起點和終點的坐標差距，并且結合小車轉向的最大角速度和最大速度把線段分成若干小段，然后通過優化工具進行優化，使AGV小車占用空間最小。圖3為柔性曲線模式和常規模式產生的包絡線，它們的起點和終點坐標均相同，如紅框所示，柔性曲線模式占用的空間明顯較小。

由于支路通道狹窄，并且某些站臺存在的物理干涉較多，單純地采用柔性曲線難以滿足現有的條件，結合Drawing Line Tool工具，使線段的包絡線占用的空間更小，Drawing Line Tool工具相當于在無法移動的固定“障礙物”周圍加了一層保護，結合優化工具進行優化，使占用空間更小，保證AGV小車可以順利通過。圖4為未使用Drawing Line Tool工具和使用Drawing Line Tool工具產生的包絡線，它們的起點和終點坐標均相同。如圖所示，使用Drawing Line Tool工具占用的空間明顯較小。

（2）復合動作和復合任務的實現

貨叉的升降和小車的行走可以單獨控制，考慮到系統的效率和觀賞性等因素，本項目中AGV小車在行走的過程當中調整貨叉高度，邊走邊升貨叉，邊走邊降貨叉，經過實際的使用，效果比較明顯。

在任務分配和調度方面，根據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AGV小車。AGV完成前一作業任務之后，AGV系統會根據物流系統任務指令，自動調度AGV小車執行取空紗車任務，將空紗車運回，這樣有效地提高了系統的效率。

2.信息交互

AGV小車與其它物流設備有信息交互，為保證安全生產，AGV小車在取貨、卸貨、取貨完成、卸貨完成時均會向上級系統發出請求以及完成確認信息，待上級系統給出指令后，AGV小車方可執行任務，具體流程如圖5所示。

3.取消任務機制

如果上級系統下發指令有誤或者人為干預，導致AGV小車接受到錯誤任務，可以在AGV調度系統上將該任務取消。

圖5：AGV小車執行任務流程

圖6：絡紗區

4.復雜的堵塞

圖6為絡紗區，AGV運行空間特別狹小，取卸貨站臺多，容易造成AGV堵塞，為減少多車在該區域的等待時間和堵塞時間，本項目在路線設計上對系統進行了優化。

5.充電管理功能

由于本項目的生產任務比較繁瑣，設置了5個充電站，AGV小車在正常的運行過程中，時刻監測電池電壓，當電池電壓低于程序中預先所設定的值25v時，AGV小車將會產生一個“低電量報警”信號，待AGV小車執行完當前正在執行的任務后，自動運行到充電站進行充電，待充電完成后，AGV小車可以繼續執行任務。

由于考慮到現場空間有限，為了充分地利用資源，本項目的AGV數量多于充電站數量，在一些極端情況下，會有AGV小車產生“低電量報警”信號后，無法及時分配充電站的情況，本項目的解決方案為：設置了充電等待站，如果AGV小車產生“低電量報警”信號后，無法及時分配充電站，則AGV小車會先去充電等待站等待，待分配充電站后及時去充電。

6.自動門的設計

考慮到玻纖行業的特殊性以及絡紗區恒溫、恒濕的要求，本項目在絡紗區門口設計有自動門。當AGV小車到達門口時，會通過MOXA向自動門發出開門申請信號，此時自動門上升，待自動門上升到達上到位時，向AGV小車發出通過信號，待AGV小車完全通過自動門后，自動門下降。自動門的設計充分滿足了絡紗區恒溫、恒濕的要求。

四、總結

本項目通過對AGVS的研究和技術創新，根據項目現場的實際環境，采用合理的路線設計，更好地優化了系統的效率，有效地減少AGV小車的空跑時間和等待時間，提高了工作效率，使系統更穩定、高效地運行。