2022-09-09 14:13
[导读]引 言
传统仓储作业方式原始，体力劳动强度大；管理主要依靠人工，以纸张为管理凭证，不仅效率低下，还浪费了大量的人力、物力、财力。离散型企业为应对日益激烈的市场竞争，对仓储数据在企业内部各环节之间的信息传递效率有较高要求，传统仓库管理模式越来越成为制约企业健康发展的重要因素。基于上述背景，本文设计了一个基于AGV的智能仓储管理系统，采用新型“货到人”拣选方式代替传统“人到货”拣选方式，这种方式利用AGV及配套的信息系统来代替低效的人工运输，明显提升拣选作业的效率，降低错单率，大大降低企业的运作成本，促使企业向着规范、准确、高效的信息化管理方向发展。
一、AGV简介
AGV是指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，并具有安全保护以及各种移载功能的运输车。AGV以可充电之蓄电池为动力来源，依靠多元化信息技术，在无人驾驶的情况下进行自主搬运。AGV以轮式移动为特征，较之步行、爬行或其他非轮式的移动机器人具有行动快捷、工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优势。来代替低效的人工运输，促使企业向着规范、准确、高效的信息化管理方向发展。
二、总体设计
基于AGV的智能仓储管理系统主要由上位机系统、AGV、仓库终端装置和拣选工作站构成，该系统完成从入库到领料出库的完整的仓储物流闭环系统。系统总体结构如图1所示。
图1 系统总体结构图
仓库终端装置采用工业触摸屏方案，通过上位机系统与工作站及AGV通讯，仓库人员可以通过终端装置发出作业任务，也可以查询设备状态。
上位机系统与AGV小车和拣选工作站相互间通过无线通讯装置进行实时通信并获取相关信息。上位机系统将任务转化为指令格式，向AGV、工作站发送相应货位的出入库作业指令，同时也实时接收AGV和工作站的作业方式、状态信息及报警信息，并动态显示于终端装置。
拣选工作站两端分别接驳仓库人员和AGV小车：仓库人员把货放到工作站，由AGV小车取走并放到货架上；或AGV把货物送到工作站，交给员工分拣。
三、主要硬件设计
3.1 AGV控制系统设计
AGV小车的控制系统由控制器、驱动器、电机、传感器、安全保护装置等部分组成。本案基于可编程逻辑控制器（PLC）搭建的AGV控制系统，以PLC为核心，依靠传感器识别路线及障碍物，通过驱动器带动电机控制AGV运动。如图2所示。
图2 基于PLC的AGV控制系统
PLC通过无线通讯模块与上位机系统保持通讯，通过传感器读取地面标识，报告AGV小车的运行位置和工作状态，执行上位机的指令，把工作节拍和工作量及时传递给上位机；给驱动器发出指令，驱动电机运转，带动AGV车体做出相应的动作（改变速度、转向、定位和停车等），从而实现AGV系统调度、站点定位、存取货物等功能。
安全保护装置主要由激光雷达组成，主要功能包括雷达探测AGV小车前行方向障碍物的距离信息，并将信息传递给系统，帮助系统及时采取相应措施以避免碰撞。
3.2 拣选工作站控制系统设计
拣选工作站的控制系统主要由PLC、触摸屏、驱动器、路由器、开关及传感器组成，如图3所示。
图3 拣选工作站控制系统结构图
工作站控制系统主要流程：
（1）出料：AGV小车把待出库物料在工作站入料口的滚筒线首端，PLC接收到入料感应信号，通过驱动器带动入料电机，滚筒线上的滚筒旋转将物料移动至入料滚筒线末端。
（2）入料：仓库人员将待入库物料放置工作站出料口滚筒线的首端，PLC接收出料感应器的信号，通过驱动器带动出料电机，滚筒线上的滚筒旋转将物料移动至出料滚筒线的末端。
（3）报警：PLC接收到电机故障信号或传感器反馈的物料错位信号，会立即停止滚筒线输送物料，并发出报警信号。
四、软件设计
上位机系统采用B/S(Browser/Server)软件系统体系结构，基于VB6.0和MySQL数据库进行编程。本案的上位机系统主要包括仓储管理子系统、AGV调度子系统。仓储管理子系统通过AGV调度子系统实现对AGV及工作站的控制。如图4所示。
图4 上位机系统
仓储管理子系统功能主要包括仓储业务管理，包含入库管理、出库管理、盘点管理、可视化库位管理等，并负责分配库位，把出入库任务按优先等级排序，然后下发给AGV调度系统。
AGV调度子系统功能AGV小车的管理，包括场地建模、动态路线规划、设备通信对接、交通管制等功能。AGV调度子系统接收仓储管理子系统的作业指令，经过整理、组合、拆分，形成各AGV小车控制系统的作业指令，分发给小车，指导小车完成任务。同时，将AGV小车的状态及任务执行结果，反馈给仓储管理系统。
其中，出入库主程序流程图分别如图5、图6所示。
图5 入库主程序流程图
图6 出库主程序流程图
五、结语
该系统已实际应用于某电子股份有限公司，目前的运行情况表明，系统性能良好，智能化水平高，提高了仓储运作效率、大大降低了企业管理成本，较好地实现了仓储作业的信息化、自动化和智能化。
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作者:无锡信捷电气股份有限公司高平
来源:<<电子元器件与信息技术>>
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