自动导向运行小车输送系统(AGV)应用简述

自动导向运行小车输送系统（AGV）应用简述

装配（物流）工程所李书远

摘要自动导向运行小车输送系统（AGV）是国际上普遍采用的一种介体承载输送形式，在国内汽车行业的装配车间也已经被普遍采用，并且已经在实践中证明了其使用价值。

关键词 AGV 供电系统 运动控制

前言

随着大规模集约化生产在国内的广泛采用，各类先进的自动控制输送系统不断出现，自动导向运行小车输送系统（AGV）就是其中一种先进实用的系统并已在实际使用过程中体现出了非常明显的优点——故障率低，现场维护简单易行，能根据不同的需要实现不同的运行速度和动作，可以大大提高生产效率，实现柔性化生产的扩展。

运行小车的组成及功能

与其他输送系统相比较，自动导向运行小车输送系统中的每台小车能根据要求在不同的位置实现以不同的输送速度运行、在不同的工作位置实现对所输送的物件安装高度和角度的调节，以满足生产对输送工件的节拍和位置要求。

在输送系统上的运行小车由传送电源组件、传送信号源的组件、控制器和电气元件以及驱动系统、载物输送架组成。

自动导向运行小车传送电源组件主要是由电流获得器、调整器、频率变极器和电缆组成，通过电流获得器感应地面预埋导线磁场，获得直流电，经过直流调整器和频率变极器，使小车控制器获得电源。自动运行小车传送信号源组件主要是由数据接收器和导线组成，通过接收预埋地面信号线附近的位置感应器发出的信号，使小车控制器获得信号源。小车的控制器是小车运行的大脑，用来向小车的驱动系统发送信号和实现每台小车和整个自动系统中央控制柜的通信，同样在小车上的电器元件用来监控每台小车的运行状态，并传送回小车的控制器，然后由小车控制器反馈给中央控制柜。小车的驱动系统由马达、变速箱和驱动轮组成。小车上的载物输送架用于放置被输送的物件。从组件来说，输送线由供电系统、信号传送系统组成。从功能来说，由输送段、工位段和检测+维修段组成。

输送线的供电系统是靠Wampfler 感应供电装置或IPT传送的。轨道电源控制柜能产生高频持续循环的交流电源。轨道电缆以两根铺设，一根是输出电流，一根是返回电流。作用是使电流呈反向流动。这样能导致在两根电缆之间形成双倍强烈的磁场，而在两电缆外部没有磁场。自动导向小车由感应供电装置，最理想的状态是感应供电装置平行与轨道电缆并且在其正上10毫米处。如果

置偏离轨道就会使一侧的电源消失，直到电流获得器与轨道电缆保持一致。同时在动力电缆旁铺设了一根信号电缆，按照生产和节拍要求，定点在信号电缆附近±5mm埋设定位感应器。

图1 供电系统

图2 小车控制器与中央控制柜之间的关系

运动控制

从图2中我们可以初步了解小车控制器与中央控制柜之间的关系。AGV系统是通过无线的profibus把系统的中央控制柜内PLC 和每个自动导向运行小车内的控制器连接起来的。除了轨道供电电缆之外，还有一个和整个AGV路径一样长的IDAT电缆。它是一种扁平的双导体的电缆，铺设在右侧动力电缆的内侧。这一感应通讯的装置是由IDAT master 控制的。系统PLC的 profibus

端口是MASTER，与IDAT master 相连。IDAT 电缆铺设在AGV的整个路径上，在末端终止。每一台AGV有两个导向/驱动机构。一个在前,一个在后。每一个都带有给控制器提供导向、位置数据的IDAT 感应器。导向信息是指左电缆、右电缆以及中心的估计值。位置信息是指从沿轨道安装的位置感应器上读到的MARKER信息。每一个位置感应器都有唯一的编码。MARKERS被沿轨道放置在已经设定好的位置上。AGV小车前IDAT 感应器也有独立的通道用来传输profibus 数据，它被直接连接到处于从站的AGV 控制器上的profibus 端口上。状态信息在系统控制柜与每个AGV 小车PLC之间进行传输。

图3 小车运行速度变化的控制系统

从图3中我们可以看出，在位置感应器A、B、C中间速度可以变化，并且在感应器A、B之间速度可以恒定，也可以变化。在特定工作区域（匀速区域）中央控制可以给每台AGV 小车下达到达感应器A都以同样的速度运行的指令，同时每台小车也可以自己设定到感应器B速度为多少（弯道速度）。位置感应器A、B之间间距可以根据具体的工艺要求设定，也可以自由设定。当设定距离小于小车自身长度时，当小车进入该速度范围时，后面小车可以等待前小车完全出离此速度范围，也可以同速进入。当同时进入时，一般两小车不会碰撞，并且每个小车前端装有感应器，可以预测

两车间距，避免碰撞。

图4 载物架升降的控制系统

小车除了在系统中以不同的速度运行外，根据生产工艺要求，小车上的载物架有升降功能。现以小车的载物架在DE间升降为例介绍其控制的实现（见图4）。在地面预埋位置感应器D和E，当小车到达命令上升位置感应器D时，根据预先程序设定，每台AGV小车到达此位置，载物架都上升，当上升到每台AGV小车内部设定的高位开关时，AGV小车不再升高，并以此高度运行到命令下降位置感应器E时，AGV小车下降到内部设定的低位开关。

运行状态监控

由于输送系统中同时有多台或几十台AGV小车同时运行，为了维修方便和及时，我们需要知道AGV小车在输送线中的运行状态。

有时一条输送线长达百米，小车在任何一个地方发生故障就会引起整个输送线不能正常运行，所以为了能及时发现小车发生故障的区域和具体故障原因，需要对小车在输送线的区域和故障原因进行定义。

从图2中可知，每台小车上的控制器对小车的运行状态始终进行着监控，一旦小车在输送线中发生故障，将由小车上的控制器发出一个故障信号，并通过无线的profibus，把故障信号传送到中央控制柜的PLC中，这样就能在中央控制柜上显示出哪个小车在哪个区域发生了故障。这样，维修人员就能很快确定故障区域，同时，小车上的控制器会显示预先设定在控制器上显示故障代码，以便维修人员方便地知道具体的故障原因，快速排除故障。

为了能有效降低信息传送量和PLC的信息处理量，由小车控制器检测到的各种故障被归纳到一个故障信号，所以在中央控制柜只能显示在某区域段有某小车发生故障，而不能显示具体的故障原因，具体的故障原因需要到现场后，通过小车控制器才能知道。

为了最大限度地保证生产线的正常运行，维修人员应当定期对AGV小车进行检测，并建立小车检测档案。如果AGV小车在输送线中有故障时，维修人员可以利用外部电源直接接通故障AGV小车，手动把AGV小车拖到检测+维修段，或者用叉车直接把故障AGV小车运到检测+维修段，进行全面检测和维修。

自动导向运行小车输送系统（AGV）是国际上普遍采用的一种介体承载输送形式，在国内汽车行业的装配车间也已经被普遍采用，并且已经在实践中证明了其实际的使用价值。相信在整个制造行业，该输送系统都会找到自己的“用武之地”。

参考文献：

[1] Inductive Power Transfer IPT, Wampfer Company

[2] Further Information About Factory Automation, Pepperl+fuchs Company

[3]《工厂自动化传感器》，西门子公司，2004年