自动导引车(AGV)循环系统的优化及设计硕士论

1、精品文档分类号 密 级 UDC 学校代码 10500 硕士学位论文全日制专业学位题 目：自动导引车(AGV)循环系统的优化及设计英文题目：Optimization and Design on AutomatedGuided Vehicle Circulatory System学位申请人姓名： 申请学位学科专业：计算机技术指导教师姓名： 二一五年十月分类号 密 级 UDC 学校代码 10500 硕士学位论文题 目 自动导引车(AGV)循环系统的优化及设计 英文题目 Optimization and Design on Automated Guided Vehicle Circulatory Sy

2、stem 研究生姓名签名 指导教师姓名签名 职 称 申请学位学科名称 学科代码 论文辩论日期 学位授予日期 学院负责人签名 评阅人姓名 评阅人姓名 二一 年 月 日学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出奉献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承当。学位论文作者签名：         

3、0;                     日期：     年   月   日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保存、使用学位论文的规定，即：学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖北工业大学可以将本学位论文

4、的全部或局部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文作者签名：          指导教师签名：日期：     年    月    日          日期：     年    月

5、60;    日欢迎下载精品文档欢迎下载精品文档摘 要随着物流系统的迅速开展,AGV的应用范围也在不断扩展，能够广泛运用于工业、军事、交通运输、电子等领域，具有良好的环境适应能力，很强的抗干扰能力和目标识别能力。现在汽车产业的不断开展壮大，运送物料也越来越多，引进AGV小车的数量越来越多，使用过程中循环系统也会出现很多问题。例如：AGV小车元器件不兼容，通信系统信号不稳定，物料运输错误，以及中央管理系统监控信息不全面等等。那么循环系统如何进行优化和设计也提上了日程。针对研究内容本文做了如下三个方面的工作： (1)电气方面提出了RFID和AGV的设计方案和系统配置，

6、分别从集成方式，阅读器选型，电子标签选型，天线配置等方面描述了RFID和AGV集成系统。改良的后扫码技术比原来的条形码扫码技术在工作效率，扫码出错率上面明显的改善。 (2)通信系统方面提出一种方案，实现PLC 之间及其它控制装置之间的通讯，不仅可以提升PLC控制能力，同时便于计算机对系统装置的有效管理和对系统数据的有效处理，大大提高设备自动化程度，为实现工厂自动化、智能化提供技术支持。(3)计算机方面设计AGV中央管理系统，编写系统所用的语言是基于开放性源编程语言TCL，建立运算和逻辑来自定义显示画面和SCADA (数据采集与监控系统)系统，从根本上解决了AGV小车的管理难的问题，为AGV车辆

7、的监控提供了平安、稳定、高效的保障。关键词：自动导航车，射频识别，中央管理系统，无线网络通信AbstractWith the rapid development of the logistics system, AGV also expanding range of applications. Can be widely used in industrial, military, transportation, electronics and other fields, it has a good environmental adaptability, strong anti-interfer

8、ence ability and target identification capabilities. States in many industries have been widely used. Now the continuous development and expansion of the automobile industry, the transportation of materials more and more, the introduction of an increasing number of AGV, the circulation system will u

9、se a lot of problems. For example: AGV car components incompatible communications systems jitters, Material Handling errors, and central management system to monitor the information is not comprehensive and so on. So how the circulatory system optimization and design also put on the agenda. Research

10、 done for the content of this work the following three aspects: (1) Electrical aspects of proposed RFID and AGV design and system configuration, respectively, from the integrated approach, the reader selection, the electronic tag selection, antenna configuration, etc. AGV describes RFID and int

11、egrated systems. Improved technology after the scan code than the original barcode scan code technology in the work efficiency, scan code error rate significantly improved above. (2) Proposed a scheme in communication systems, to achieve communication between the between the PLC and other contr

12、ol devices, not only can enhance the PLC control, while allowing the computer system means effective management and efficient data processing systems, greatly improving degree of automation equipment for the realization of factory automation, intelligent provide technical support.(3) computer-relate

13、d design AGV central management system, preparation of system used language is based on the open source programming language TCL, establish arithmetic and logic to customize the display screen and SCADA (SCADA) system, a fundamental solution to the AGV manage difficult problem car, to monitor AGV ve

14、hicles provide a safe, stable and efficient protection.Keywords: AGV, RFID, Central control system, Wireless network communications目 录摘 要IAbstractII目 录III第1章 绪论61.1 引言61.2 国内外研究概况与趋势71.2.1 国外AGV研究概况与趋势71.2.2 国内AGV研究概况与趋势81.3 AGV关键技术81.3.1 导航技术81.3.2 AGV的定位技术121.3.3 AGV的导引121.4 AGV适用性131.4.1 物料搬运131.

15、4.2 柔性装配线、加工线13 特殊场合用141.5 课题来源及研究意义141.6 论文研究内容及布局14第2章 AGV小车控制系统162.1 AGV小车单台162.2 AGV的外观及人机接口设计162.2 PLC控制系统172.2.1 PLC 工作原理172.2.2 PLC输入/输出设计182.3工位定位控制原理192.4 本章小结20第3章 循环系统中的电气优化213.1 AGV循环系统213.2 RFID与条形码的区别223.3 RFID技术233.4 RFID安装位置说明233.5 RFID和AGV集成系统设计243.6 RFID和AGV集成系统设计实现253.7 集成系统实现图示27

16、3.8 实验结果273.9 本章小结29第4章 循环系统中通信系统优化304.1通信系统组成304.2 PLC无线网络通信研究314.2.1 PC 与 PLC 通信的数据命令格式314.2.2 上位链接通信协议324.2.3 PLC数据传输协议及程序编写334.3工程方案344.3.1 工程原方案344.3.2 工程改良方案344.4实验步骤354.5 实验结果394.6 本章小结40第5章 循环系统中管理系统设计415.1 AGV中央管理系统415.2 中央管理系统的组成415.3 循环管理系统设计42设计原理42中央管理系统配置425.3.3 TCL脚本程序455.3.4 中央管理系统演示

17、效果475.4 本章小结48第6章 总结与展望496.1 全文总结496.2 展望49参考文献50致 谢53欢迎下载精品文档第1章 绪论1.1 引言 AGV，也就是自动控制型小车，它是一类依靠电池发动，装备有非连接式导向设备与自动搜索地址体系的无人控制完全自动化的工作设备。它有以下几点主要特征：具备小车程序、开启选择设备、平安保障和多种荷载方式，并且能够在工控系统的管理下，按照既定的指示进行工作，自动按照规定好的路线行驶，到达目的地之后，开始进行各种的搬运工作。AGV体系的相关技术手段与产品类型已经开展成为生产流水线、配置操作线、存储系统化的关键设施与技术保障1。 近些年来，各大企业都在研发创

18、新各种全新的AGV 小车，AGV 的科学技术逐渐得到完善和进步，进而使得高效、平安、自动的生产流水线，自动化水平很高的物流分配体系开展成为现实，从而大大提升了工厂自动化的水平以及制造加工的综合效率。新世纪以来，人们越来越关注现代化的制造速率，对各大生产流水线工作、物流分配的技术要求也在不断提升。在种类很多的产品综合制造流水线工作、提高生产总量、组合生产流水线等角度，AGV的崛起和进步很大，和其有关的各类应用也得到了社会的认可和应用，这不单单是高效化工业式开展运营的实际要求，更主要是由于AGV 自身所特有的属性所决定的2。研究资料显示：在生产制造的整个流程里，只有远远低于5的时间是用在产品加工和

19、生产中，其余的95都是用在了商品的存储、运载以及等待停留中。在西方很多国家中，直接人工的费用占制造总费用的比重还不到9，同时上述比重还在进一步降低，然而，商品的存储、运载所消消耗用的比重却占据了制造总费用比重四成以上。因此，目前全球所有工业国都在把提高物流水平、减少物流费用当作公司在市场竞争里存活盈利的重要法宝，为了进一步到达高效化的制造加工要求，物流储运正在一步步朝向高效化，平安化以及智能化的角度进步。AGV小车不单单能够对外界条件的适应性强、平安性好，同时还能够完成制造与运输作用的现代化与智能化，在世界领先的制造加工企业中都得到了广泛的应用3。本文所研究的循环系统中所涉及的方面众多，我们这

20、里主要从电气，通信，计算机这三个方面优化和设计，通过优化与设计大大提高了工作效率，降低人工本钱。逐渐完成智能化、系统化与现代化。循环系统中的电气优化，主要从RFID与AGV集成系统设计与实现方面着手对循环系统优化。循环系统中通信系统的优化，主要研究无线通讯设备如何放置才能使信号强度最优，最稳定，通过实验得出最正确位置。最后把结论全面推广实行，使其被群众广泛使用。循环系统中的管理系统设计，解决了多量AGV小车难以管理，导致循环系统工作效率较低的问题，提升物流工作的现代化，系统化水平，为今早的完成彻底的现代化，系统化，奠定良好的根底准备。1.2 国内外研究概况与趋势1950年之后，国外著名电器公司

21、巴雷特集团，退出了全球首个使用磁条电磁感应方式的以定位跟踪为目的的全自开工作车。二十世纪七十年代后期，具有运载物料功能的AGV在当时兴旺的欧洲投入生产并被成功引入美国。在二十世纪八十年代初，AGV的应用领域不断扩大并且工作条件也变得多种多样4。二十一世纪以来，多种全新模式的AGV被广泛应用于各种行业中。 国外AGV研究概况与趋势在国外,AGV技术的应用主要有如下两类：第一类就是完全自动化，通常都是西方兴旺国家，上述技术力求实现AGV的完全自动化，几乎没有人工的参与，途径方案与制造流程比拟简单，几乎可以满足各种产品输送条件5。上述类别的AGV作用较为繁多，技术方面也较为成熟领先，与此同时，为了进

22、一步完成整体化的设计需求，减少制造投入费用。推出本行业的相关标准，展开批量化、模块化生产加工的。西方兴旺国家的AGV设计中，放弃了对产品包装方面的苛刻要求，运用大组件安装的形式展开规模化生产加工。系列产品的覆盖面广：种类多样的行驶方式，牵引模式会议及载荷体系，上述类别的AGV商品的载荷总量能够从六十公斤到六十五吨左右。尽管这样做，由于技术和功能的受限，这类AGV的售价依然没有明显下降。这类产品在国内仅有的很少一局部的企业可以制造，但是产品的功能和国外的比拟起来还是存在一定的差距的6。第二类是实用型的AGV方式通常也被称之为AGC，更为亲切合理，根本上都是日本生产加工的，上述方式是以实用、方便、

23、快捷为设计目的，尽可能的让使用者在最短时间之内收回前期投资费用，上述AGV方式被广泛使用在日本与台湾区域的生产车间中，从运用总量方面分析，日本公司制造的AGV产品根本上都是这一类。这种产品主要应用在单一的加工条件既定的路线，系统的顺序，AGC只是简单的产品进行传送工作，并不表达出AGC对产品的储存作用，在牵引方面，主要都是使用十分方便的磁带牵引模式。因为日本的生产加工行业比拟先进，AGC加工行业可以为其装配上非常方便的系统模块，令AGC的费用最大程度的减少，这也促进了AGC技术的快速开展和进步7。 国内AGV研究概况与趋势我国的AGV技术研究及应用开始的比欧美国家要晚一些。1976年，三轮式A

24、GV在我国运输设备研究所研发成功，之后，使用在系统化储存室里的AGV是由首都机械制造研究院研发成功，1992年，生产流水线首次运用国产AGV。我国生产AGV比拟知名的企业有：云南昆船和上海卓。国内生产加工的AGV通常划分为如下两类：装配型和搬运型。国内公司生产的AGV在功能实现方面还是和欧美AGV存在巨大差距的。为了更好的到达国际水平追赶欧美国家，合肥井松自动化公司已经成功自主的研发了第一代激光导航叉取式AGV，同时后叉式AGV也在加紧研发8。1.3 AGV关键技术之前，有世界知名学者对AGV控制体系迫切需要解决的问题，打了个十分贴切的比喻：Where am I?我在哪里？Where am I

25、 going?我要去哪里？How can I get there?我怎么去？，那么这三个问题指的就是：AGV的导航Navigation，AGV的路径规划Layout designing，AGV的导引控制Guidance。另外还有一些关键技术例如：移栽技术，电池技术，智能化，以及避障技术9。 导航技术AGV小车的控制技术已经慢慢成熟起来，其导引技术俨然已成为AGV小车是否能够更好的适应复杂、恶劣工作环境的关键技术。表1.1 牵引技术主要内容类别根据牵引数据的来源根据牵引线路的方式牵引方式外导式内导式有线式无线式电磁导引坐标导引电磁线路超声波导引牵引方法激光/红外线导引自主导航色带线路坐标识别光学

26、导引网格线路惯性导引根据AGV小车牵引信号的来源方式划分，牵引方式可以划分为外导式与内导式两类。前者指的是在自动牵引车运行轨道上安装导引信号设备例如具有变频感应作用的导线、色带以及胶带等，由于装置在AGV中的感应设备使用实时检测牵引数据信号例如周期、温度、电流等，再把收集到数据信号经过处理运算之后，指挥自动牵引车按照预先设定好的路线工作。后者指的是在自动牵引车上安装好预定路线坐标，在自动牵引车工作的时候，及时检测AGV小车的具体位置并和初始设定数值比照，进而改变调整AGV小车的工作方式，也就是运用坐标定位的手段，所以后种导引模式也经常被称之为参考定位法。除此之外，根据AGV牵引路线的多种方式，

27、牵引模式又被划分为两类：有线方式和无线方式10。如上表1.1所示。（1） 直接坐标导引技术Coordinate Guidance)使用定位板块把AGV小车运行的范围区分为多个小范围，对每一个小范围的计数工作进行牵引，通常是光电式把每个小范围划分为两类颜色，使用光电设备计件与电磁式把每个小范围使用金属块划分开，使用电磁感应设备计件两类模式，优势在于路线更改方便，牵引平安性很好，对周围环境要求不高11。缺点在于路面检测、配置等处理工作众多，牵引作业的准确性与精度不高，此外，不能在条件差的路面中工作。（2） 电磁导引(Electromagnetic Guidance)电磁导引目前在很多体系中都有广泛

28、的应用，它的根本工作原理是将金属线预先安装到AGV小车前进的路线中，与此同时，负载牵引频率到金属线中，使用区分牵引频率进而完成对AGV的牵引工作。其优势在于牵引模式较为隐蔽，不容易被破坏，牵引工作原理比照来说，较为简单平安，控制管理与数据通信及时有效，对声光等外界的干扰可以不计，投资费用少。缺点在于调整运行路线麻烦，施工复杂难度大。（3） 磁带导引(Magnetic Tape Guidance)与电磁导引十分类似，在路面贴磁带取代将金属线安装在行进路线的下方，使用磁感应原理实现导引工作，它具有良好的灵活性和稳定性，调整已经延展路线十分简单，磁带安装迅速而且效果好，但是本方法对路线四周的金属物的

29、干扰较为敏感，同时对磁带的物理破坏十分敏感，所以这项牵引模式最大的问题就是受外界环境影响比拟大12。（4） 光学导引(Optical Guidance)指的是使用预先涂抹油漆或者贴色带在AGV运行的路线上，根据对录像机保存的图像信息展开运算处理进而完成牵引工作，其优势在于灵活性、可操作性比照来说好很多，路面轨迹设定简单而且操作方便，该项牵引模式对色带的破坏与设备老旧十分敏感，同时对周围环境条件要求比拟高，而且工作准确性与可靠性不高，难以完成准确定位的工作要求13。（5） 激光导引(Laser Guidance)激光导引，指的是将激光控制板安置到AGV工作路线的周围，AGV小车使用发射出激光束，

30、同时接收控制板反射的激光束，从而准确定位AGV小车的行驶位置，之后使用一系列的数据计算来实现对AGV小车的牵引。本项牵引模式的优势在于，AGV定位效果好，路线周围没有其他定位设备，运行路线多样，可以使用在各种的实际工作条件下。它是目前外国大局部AGV生产厂家优先选择的先进导引方式，但是由于核心技术掌握在个别少数公司的手里，我国还没有这方面完整的民用技术14。（6） 惯性导引(Interial Guidance) 惯性导航，指的是把陀螺仪装配到AGV小车中，将定位设备安置都工作区的路面上，AGV根本上是通过运算陀螺仪收集到的数据信号来定位自身的方位和朝向，进而完成导引。这项技术手段最早被应用在军

31、方，其根本特征就是技术手段较为成熟，导航精度很好，适应性很强，重组与容和都十分简单，在多个领域都被广泛应用，欧美很多的AGV制造厂商都开始使用该项牵引模式。它的最大问题就是前期生产费高，而且其工作的准确性与平安性都是由陀螺仪的生产质量和工作时间直接影响的15。（7） 图像识别导引(Image Recognition Guide)对AGV小车工作的实际条件进行实时记录和区分，完成AGV小车的自动运行工作，这项牵引方式具有一定的开展实力，截至目前，本项工作方式已经被几个欧美兴旺国家采取了军方垄断，将本项技术手段使用在民用设备中还依然停留在研究阶段，至今，使用该项导航手段的民用性AGV还没有推出16

32、。（8） GPS全球定位系统导引(GPS(Global Positioning System) Navigation)对于非固定道路体系里的操控对象，通常都是在追踪与制导的时候使用卫星来实现的，就目前情况来看，这项技术手段还不够成熟，需要进一步完善改良，一般都是用在户外远距离的追踪与制导，其准确性是由卫星在高空中的准确性与数目决定的，以及控制对象周边的环境等因素。对全球多个AGV企业的主要AGV产品所使用的牵引方式的调研数据结果可知，电磁感应牵引、惯性牵引、光学检测牵引、地点预定牵引、检测牵引依次所占据的比重是32.2%、27.9%、16.9%、13.8%与7.69%。电磁感应牵引方式的使用最

33、为广泛，这说明电磁感应方面的专业手段已经十分成熟。但是设备视觉牵引方式的使用不是很多，这说明该项牵引技术有待进一步的研究。另外，我国自主导引技术仍然处在科研攻坚阶段，还有许多技术问题急需解决17。牵引方式是AGV的“眼睛，因此，根据上文中的论证，笔者总结出多种常见的引导模式的特点，如下表1.2所示。表1.2几种常用的导引模式比照导引模式投入费用检修费用灵活度抗干扰准确性成熟度调整地图电磁导引高低无差低成熟困难磁带导引高中无中低成熟困难光学导引低高高中低成熟困难激光导引高低高高高成熟容易惯性导引高低高高高成熟容易视觉导引低低高差 低不成熟容易GPS导引低低高差中成熟容易导引技术的不断进步、开展，

34、更多的AGV小车也开始把多传感器信息融合技术和复合导引技术引入。在未来，GPS导引，视觉导引，激光导引和复合导引技术将是AGV导引下一步科研的重点和应用的宠儿。针对本文中的工程使用电磁牵引模式。本文根据本钱，性价比，技术成熟度等方面的考虑，决定选用电磁导引方式。1.3.2 AGV的定位技术AGV理论的关键就是定位和导航，这也是AGV技术手段不断开展前进的推动力。定位是即通过定位传感器来感知信息，再结合有效的算法，估算出装置在现场布局中的位姿。具体来说就是可以控制AGV在路径中的位置，定位是AGV导航中最根本的环节，只有准确掌握AGV的实时位置信息，才能在分配任务时做出最优方案18。根据感应设备

35、可以接收到的数据类别，主要有地标定位、经纬定位以及全球定位等。在地标定位中，RFID定位、视觉定位和激光定位是较为常见的、比拟先进的技术；经纬定位中具备十分独立完善的定位作用，但是必须定期对累积附加的各种定位误差展开修正工作，从而保证之后定位的精确性；全球定位精度高、地面监控系统庞大，但信号非常弱，受空间、气候、环境影响大，且昂贵。1.3.3 AGV的导引AGV的导引工作是按照AGV定位所获得的具体位置数据，根据GV的方式所供给的理论值推算出AGV的具体值，也就是推算出AGV必须的转速与转动角，这也是AGV操控手段的核心19。AGV的导引控制就是AGV轨迹跟踪。这对与电磁以及磁带等有线式导引来

36、说，没有很多的冲突问题，但是对于激光以及惯性等无线式引导来说，却是困难重重的。图1.1 AGV运行的路径轨迹AGV的路线方案是按照AGV工作的具体条件制定出AGV工作的道路示意图1.1 AGV工作的道路轨迹，AGV设备根据地面操控体系指示的道路是一种自动运行模式20。AGV的牵引操控模式就是处理段表指示之后AGV的参照点，怎样沿着固定路线运行，通常要求完成直线式或者曲线式的牵引操控。针对不同运行模式的AGV，因为它的理论模型不一致，与之对应的牵引操控运算方法也是不一致的。这里简单讨论SDSteer Driving型AGV的导引算法:操控目的就是AGV的参照点，主要在于令AGV可以顺利地按照规定

37、好的路线运行。对于SD类型的AGV分析，能够操控的仅有AGV轮轴的转速与角度，使用模型分析：参照点的行动路线仅与前轮的旋转角度有关系，因此，想要完成对参照点路线定位的操控，本质上就是实现对前轮旋转角度的监控。在实际的设计思路里，使用一类“定位牵引模式，也就是在AGV的行动路线上的参照点，一直监控路线上的模拟控制点，上述的模拟控制点AGV永远赶超不了，但又一直位于AGV前方不远的位置；AGV行进的方向一直朝向模拟控制点，使用上述规律性的调整工作，就能够令AGV小车按照规定的路线向前行驶，并且产生很小的误差21。1.4 AGV适用性AGV应用范围广泛，大致可以分为物料搬运，柔性装配线、加工线，特殊

38、场合使用等几个方面。 物料搬运 在当代物料搬运的时候，在搬用工人和运输设备的总费用与运用AGV小车的费用大体相同或者更少的时候，AGV的社会认同程度就会逐渐的提高。由于兴旺国家的人力费用较高，因此，AGV的应用就十分广泛，大量使用在各类自动化生产厂中22。大量用于以下几个方面：化工的原料及成品；仪器仪表行业的元器件；印刷出版业的纸张；电子工业的芯片、计算机；食品工业的罐头、饮料；纺织工业的棉纱、布匹；汽车工业的零部件；金融系统的纸币、硬币、黄金；药品制造业的原料、成药；国防平安里的装配、军用产品等的运输工作。 柔性装配线、加工线 过去常用的加工流水线都是使用一根连续的运送装置构成，短的有几米长

39、，长的可以到达几千米，例如车辆连接线、发动机安装线等。存在许多突出问题：所有工序之间必须实现节奏一致，不然就会由于其中某一工序的问题而耽误了整条加工流水线的工作，例如缺少原料、废品废物以及各类突发状况等。厂房的空间必须大、长、高方便大型的行车工作，因而土建投资费用很大。连续的加工流水线间断了各种通道，致使供给线路过长，人与车辆通往麻烦。连续的加工流水线必须使用各种设备，前期投资费用很大。刚性加工流水线可以使原来能够同时开展的生产工作失去可能。这些问题不解决，必然导致生产进度缓慢，生产效率低下23。 AGV使用以来，不单单可以作为自开工作设备来运用，还可以被作为是一个个随时随地移动的工作平台，它

40、不仅可以单单独动地工作，还可以人工的组合排列在一起工作，之间没有空间距离，但又可以发挥实时调整作用。广泛应用在：车辆连接线，发动机配置线、车床生产线以及家用电器制造线等24。 特殊场合用 AGV自动运输的特色在于，不单单只为了降低工人的劳动量，更关键在于处理解决了很多不适合人工操作或者工作条件比拟恶劣等实际问题25。防止工人在其中产生的平安隐患。主要用于：核物质、危险品有毒类物质、腐蚀性物质、易燃物品等。1.5 课题来源及研究意义本课题是来源于机电研究设计院的工程?东风日产郑州工厂总装内饰线KIT装置?，重点研究设计AGV的中央管理系统，该工程已经成功运用于郑州日产乘用车总装车间生产线。研究意

41、义： RFID和AGV集成系统设计使得循环系统货物运输更加精确，防止出现运输货物出错，不仅提高工作效率,同时也减轻工作人员的负担。通信方面提高信号接收强度，确保信息实时交换，保证AGV小车的正常运行。设计AGV中央管理系统可以使工作车间效率变得更高，使得小车更容易管理，方便维修，通过远程监控实时掌握AGV动态，减少人力资源的浪费。整个循环系统的优化设计使得循环系统更加高效，便捷，自动化，智能化。1.6 论文研究内容及布局本文主要研究设计AGV所需的电气原件，构建循环系统需要的其他设备。然后设计AGV与RDID集成系统，进而优化循环系统中的通信系统，使其信号强度最优，最稳定。着重研究设计AGV中

42、央管理系统，通过工具命令语言(TCL)编写程序构建了一个管理系统，使系统内AGV的运行情况，故障情况，小车电量以及运行的大概位置反映在中央管理系统的监控机界面上，实现系统内小车从物料装配区工位物料装配区的无人化操作。论文布局如下：第一章:绪论对AGV的概念，AGV的国内外研究概况及趋势，AGV技术，以及AGV的实用性做出了一定的说明。同时对本次研究的出发点与研究意义进行详细的论述。第二章：对循环系统的组成局部 AGV小车所需要的电器元件做了简单的介绍，主要研究AGV控制中心PLC控制系统以及工位定位控制系统。第三章： 在电气专业角度，提出了RFID与AGV的构思模式和综合方案，依次从合成模式，

43、阅览器型号，标签定位，无线装置等多个角度论述了RFID与AGV的合成体系。第四章：通信系统方面提出一种方案，实现PLC 之间及其它控制装置之间的通讯，不仅可以提升PLC控制能力，同时便于计算机对系统装置的有效管理和对系统数据的有效处理，大大提高设备自动化程度，为完成生产制造厂的现代化、自动化、信息化供给相关的技术保障。第五章: 计算机方面设计AGV中央管理系统，编写系统所用的语言是基于开放性源编程语言TCL，建立运算和逻辑来自定义显示画面和SCADA (数据采集与监控系统)系统。第六章:对循环体系的合理化工作进行汇总，同时对本课题之后的研究工作进行展望。第2章 AGV小车控制系统AGV循环系统

44、是由每台AGV小车组成的，每台AGV小车又是由不同的零部件组成的。本章我们首先研究小车配件，然后研究小车的控制系统中最重的PLC控制系统，最后研究工位定位系统。2.1 AGV小车单台电气元件选型主要涉及到控制PLC，显示界面，操作按钮，障碍物扫描器，扬声器，警示灯，走形感应器，光通讯传感器，走形马达27。表2.1 AGV共通件规格及品牌标号 部件规格指标单位数目1控制PLCCPU224个12显示界面TD400C台13车架金属框架，烤漆个14操作按钮个45障碍物扫描器PX-22+耳朵光电个16扬声器音乐可换个17警示灯DH52RX-UDS-2BRYG个18走形感应器个19光通讯传感器DMS-HA

45、1-V个110走形马达BLK5100个22.2 AGV的外观及人机接口设计根据AGV的功能要求和实际应用环境的考虑，设计为潜伏式AGV，采用潜伏式结构AGV的优点是：车体占用空间小，可在各集配区域的料架下方行走，有效的节省生产线装配区空间28。AGV的人机接口装置在小车前部面板，安装有启动/停止、异常复位、急停按钮，行驶状态指示灯、信息显示屏及电量表。开启/终止、急刹车按键都是体系用作正常启闭与紧急刹车的，停止按键使用 AGV 的控制进行停车，按下停止键之后能够使AGV普通停止，不需要切断工作电源，紧急刹车按键用在突发事件中，快速切断 AGV 的工作，当紧急停车按钮按下后，AGV 切断一切设备

46、的动力供给，启动制动器并报警，直到排除紧急停车原因且按下启动按钮之后 AGV才重新运行29。复位按键是针对产生意外故障之后的复位作用。人机界面的信息显示屏可以对AGV运行状态和故障信息进行实时的监视，操作人员可以根据显示信息实时掌控AGV小车的状态。实物图如图2.1所示： 图2.1 自动AGV小车的示意图2.2 PLC控制系统 2.2.1 PLC 工作原理根据?可编程序管理设备标准?里，把PLC定义作：PLC是一类能够编程代码的储存设备，可以使用在工业管理中，具备数据处理作用的工作体系。PLC和PC机具备相似的构成方式，都是由工作电源、中央管理设备CPU、储存设备体系、传输端口、通讯板块以及系

47、统功能板块构成。内部使用可以编程代码的储存设备，具备数据处理作用、程序编码作用、通讯作用、逻辑管理作用等等，运转能力很强，使用范围也十分广泛30。PLC是根据重复扫描的根本原理，其运作流程通常被划分为如下三个步骤：刷新时期、使用者程序运行以及传输刷新结果31。在刷新时期里，PLC使用依次扫描的模式处理传输的信号资料，传输时期进展完之后，就开始进行使用者程序，对系统图组成的管理路线展开逻辑处理，且扫描按照先左后右、先上后下的顺序。当使用者编程读取完之后，PLC就展开传输更新，按照录入I/范围之内所有的信号资料，统计得出最终数据资料，并开启外部设备，完整整个逻辑管理工作。完整的执行一次工作过程所需

48、要的时间被称为扫描周期，三个阶段工作过程如图2.2所示。用户程序输入端子输入光耦输入暂存区输出暂存区输出状态锁存器输出继电器输出端子外部输入输出输入刷新阶段输出刷新阶段用户程序执行阶段图2.2 PLC三个阶段的工作过程2.2.2 PLC输入/输出设计PLC输入单元主要由人机界面控制按钮、导引及避障检测装置、电机控制器局部输出、接近开关等，输出端口的连接主要包括故障指示灯报警装置、电机控制器的输出局部等32。PLC输入/输出结构框图如图2.3所示，PLC传输端口连接示意图如下列图2.4所示。图2.3 PLC传输系统示意图图2.4 PLC输入/输出端口接线图2.3工位定位控制原理在汽车装配车间生产

49、线上，AGV需完成将装配工件的料车从集料区和多个特定的工位间的移载，并在弯道和直线路径调整不同的速度，确保AGV小车平安平稳运行，故AGV小车需具备识别工位功能，并完成对应的启动或停止、速度调整、牵引、装卸等动作。故站点工位识别技术是实现AGV的精确定位和有效调度管理的重要保障33 。截至目前，在装配车间中很多都使用地标装配区域点磁条的模式，在工作路径的右边加设了和工作轨道相互垂直排布的、具有一定间隔距离的磁条，磁条的不同组合信息用来区分站点位置，用来实现AGV的定位控制34。站点传感器感应这些不同磁力信号的信息，可以进行相应动作。根据现场的实际情况，路径明确，各工位位置固定，以及规划出何处可

50、以高速行走加快效率，何处需要低速慢行，何处需要停止装卸货物等信息，所以站点传感器只需通过识别地面上已铺设好的不同顺序的三条磁条实现对小车加速、减速、停止等状态的控制35。为了防止磁场干扰，磁条距离不易过近，一般设定为30-40mm为最正确，且粘贴方向垂直于导航磁条方向。在具体工作里，AGV小车的两端都装配有位置感应设备，可以检测并且感应到100gauss之下的磁场，表示出南极和北极。按照磁条的多种分布方式，划分不同的工作点从而实现不同的管理。如下列图2.5所示就是本课题中AGV磁条工作原理图36。图2.5 AGV磁条定位示意图然而这种传统的定位方式使得AGV小车在运行的过程中是完全靠地标来改变

51、车体运行状态的，在实际应用中发现这种定位方式也存在一些缺陷，比方定位磁条一般粘贴在导引运行区域的外部，容易造成人为的机械损伤；当定位站点较多时，实现起来较复杂等37。2.4 本章小结本章主要从循环系统中单独一台AGV小车切入，阐述了组成一台AGV所需要的零部件，重点研究AGV小车的主控制系统PLC的工作原理以及工位定位原理。为实现AGV的精确定位和有效调度管理提供了重要保障 。第3章 循环系统中的电气优化在循环系统中经常以为某个工件送错位置而影响工作效率，进而影响工作进度，甚至导致下面工作无法进行，这一切的源头是人工扫描工件信息错误条形码扫描，虽然说人具有很高的能动性，但是恰恰是这样特性，也导

52、致了出错几率更高，这一章主要从电气方面进行优化，设计研究RFID和AGV的集成系统，通过自动读取方式，降低扫描出错率，提高工作效率，使AGV小车更好的适应循环系统中的工作38。3.1 AGV循环系统如图3.1所示中三条线所围成的区域是三个循环系统，每个循环系统都包括物料装配区，自动充电设备，以B区为例，下列图3.1里白色的部件就是工作中的AGV，AGV使用其装配有的通讯设备和体系管理电脑进行数据传递，汇报其工作情况和运行方位，同时接收各种工作指示。当接收到货物搬运指令后，AGV到达装载货物区域，AGV从物料装配区由工人把所需要的工件配齐，然后按下AGV上的绿色放行按钮，AGV开始匀速行驶，当A

53、GV运行到安装在工位上的定位传感器时，触发定位传感器，AGV自动执行停止动作停下来，这时工位上的工人把所需要的零件取下来，然后按下绿色放行按钮，AGV继续向前匀速行驶，AGV自动运行到下一个工位，依次重复上述动作，直到最后一个工位的工人把零件取下来后，按下绿色放行按钮，AGV自动返回物料装配区，物料配置部门工人再次配置物料，进行二次循环工作。当AGV电量低时，由中央管理系统发出指令，AGV更换备用路线去充电区充电，充电完成后继续返回物料装配区进行工件运送39。图3.1 循环系统示意图3.2 RFID与条形码的区别条形码和RFID方式的不同主要在于：读取数量，读取施行，信息容量，二次使用性，读写

54、水平，可靠性，高速读取能力，正确性，抗干扰能力几个方面有显著差异40，如表3.1所示。表 3.1条形码和RFID方式检测结果的不同传统条形码RFID技术读取数量一个多个读取形式接触式非接触式信息容量容量小，约1-100ytes容量大，约128-8k Bytes二次使用性不能二次使用能够二次使用读写能力只读可读可写平安性低高读取水平运动中一般速度读取能够高速读取数据信息正确率人工操作，正确率不高机器自开工作，错误率很小抗外界干扰水平低污染和破损都不能读取高受外界条件作用小通过表3.1从各个方面的比拟可以清楚地看到RFID与传统的条形码之间存在着明显的优劣，容量、平安方面RFID高于传统的扫描条形

55、码。工作速率也比过去常用的条形码扫描方式高得多。所以接下来我们将进行循环系统中针对AGV小车的读取方式优化，采用RDID方式读取，并设计RFID和AGV的集成系统。3.3 RFID技术从根本原理方面分析，RFID可以说是一种条码，条码技术指的是把已编码完善的条形码粘附在目标物质上，并且运用专门的扫描设备使用光信号把数据资料由条形磁转到读写设备中；RFID那么是利用专门的RFID读写设备以及特别的能够粘附在目标物质上的标签，使用频率数据把数据资料由RFID标签转到RFID读写设备中41。从结构方面来说，RFID是一类操作十分容易的无线体系，仅有两个控制器件，本体系最早应用在监控、管理与定位物品中。体系使用一个询问设备与多个应答设备构成。在刚开始的技术方面，应答设备指的是可以传送数据回复数据的电子装置，近十年来，因为射频技术手段的快速崛起和开展，应答设备开始有了全新的定义，又被称之为智能标签。RFID标签的阅读设备是使用天线和标签开展无线通讯工作的，能够完成对标签数据码以及内存信息的读写工作。RFID技术能够区分出各种物体和标签，工作效率很高42。在今后，我国互联网校企认为，RFID技术的崛起和进步对互联网方面的开展具有十分关键的作用。3.4 RFID安装位置说明RFID读卡设备被安置在AGV中，它的正前