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自动引导运输车AGV无线网络系统

2020-03-04  来自: 上海鋆锦信息科技有限公司 浏览次数:2081

一、行业背景

自动导引运输车(Automated Guided Vehicle,简称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,具有安全保护以及各种移载功能的运输车。在现代化的大型制造车间中,为节省人力、提高车间工作效率,大量企业都为生产车间和立体仓库引入了AGV系统。

AGV以轮式移动为特征,较之步行、爬行或其它非轮式的移动机器人具有行动快捷、工作效率高、结构简单、可控强、安全好等优势。与物料输送中常用的其他设备相比,AGV的活动区域无需铺设轨道、支座架等固定装置,不受场地、道路和空间的限制。因此,在自动化物流系统中,充分地体现其自动和柔,实现、经济、灵活的无人化生产。根据适应场景和技术的不同,AGV还可分为牵引潜伏型AGV、平台背负型AGV、叉车型AGV、全向AGV等。 

AGV无线

图1 汽车行业AGV系统

二、需求分析

AGV的关键技术包含了如下几个问题:“我在哪”也就是定位问题,然后是“我要去哪”这是调度问题,接着是“怎么去”这个是导航问题。而这些数据的传输都依赖于AGV与调度中心之间的无线通讯。整套系统采用标准以太网通讯方式,后台调度软件可实时连接到整个系统网络中,实现对 AGV 的监控,同时操作人员也可以通过监控画面实时操作每台 AGV。主站与远程从站之间通过以太网进行连接。

目前,AGV的无线网络面临着以下几个重要挑战:

1、广泛的WiFi覆盖:无线网络规模大,AGV行驶线路中不能有死角,同时要考虑同一环境下多个AP的相互干扰问题;

2、无线漫游的高可靠:小车行驶过程中在不同AP间漫游,与前一个AP断开、与后一个AP连接,中间的切换过程必然存在断线的问题,如何实现快速漫游、保证数据低丢包、低延时,且在漫游过程中保证连线的可靠,是对无线技术很大的挑战;

3、车内设备要求体积相对精简:AGV小车内部结构复杂,车体较小,无线终端需设计紧凑,并在小体积的前提下仍保证工业级设计,耐高温、抗电磁干扰等;

AGV无线

图2 AGV内部简单网络结构

4、抗震抗衰防护:小车行驶过程中产生的震动、颠簸,对无线终端、连接器、天线等有抗震抗衰的要求;

5、跨品牌的兼容和集成:AGV内控制系统传统上大部分为PLC,西门子、AB、欧姆龙、三菱等多个厂家的PLC协议、接口的不同,也对无线终端能处理的协议、提供的接口有不同的要求;另外,现场AP主站通常为业主IT部门布置,为现有网络,其品牌多样,华为、思科、Moxa等,无线终端与现有主站的兼容,也是一大挑战。

6、无线抗干扰能力:无线网络受环境因素影响大,密集的钢结构、大型设备阻挡、电机启动的瞬时电压、环境内其他同频无线网络的干扰等,都会对无线产生信号干扰,现场无线网络如何布点、天线如何选配、频段信道如何配置、安装位置如何选定等,对现场方案人员有非常高的无线经验要求。

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图3 工业现场密集的钢结构遮挡

三、鋆锦方案

传统供应商为客户提供设备方案和单个设备的技术支持,在很大程度上不能解决客户的现场问题,特别是对不熟悉无线通讯这种新兴技术的集成商和业主。

鋆锦是工业通讯行业集成化方案的服务商,我们从前期需求开始,为客户量身定制集成化的方案,现场方案的设计、现场效果勘探、无线产品的选配、天线/连接线的选配、与其他网络和设备的兼容测试、现场排错和问题解决、培训和技转等。

客户反馈,无线网络因其各个现场的不确定、技术的专业、对方案人员经验的要求,鋆锦作为服务商,而非设备供应商,为客户实实在在地解决了问题。

基于以上无线网络规模大、现场钢结构干扰多、数据完整和稳定要求高、漫游切换要求高等挑战,鋆锦经过市场调研、方案沟通和多次现场测试,为客户提供了一套稳定的无线解决方案。

1、快速无线漫游技术

鋆锦推荐的无线漫游技术,与传统瘦AP架构、后台控制器实现漫游不同,以客户端发起、计算和实现漫游,在同一品牌下实现100ms快速切换,保证数据的完整和实时。

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图4 AGV系统无线网络架构图

2、规避无线干扰

(1)通过现场图纸初步设计、现场勘测和调整,选择合适的位置布置AP主站;

(2)通过频段、信道的设置,减少同频干扰;

(3)通过设置VPN、QoS等,实现对多个业务数据的隔离和优先级设置;

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图5 2.4G和5.8G信道

3、双链路冗余技术

该技术在以太网基础上支持多路径传输,为标准无线产品提供无切换、多路径冗余的网络平台。在分布式AP接入点之上部署EOE网络,EOE网络的拓扑方式和EOE交换机数量可以根据用户对网络冗余的要求、接入点AP数量进行灵活的设计。EOE交换机可以兼容标准以太网设备,将源数据帧一份变成两份相同的帧在EOE网络中同时沿不同的两条路径传给两个AP接入点。在两个Client端和移动设备之间部署一个EOE多路径接入模块,接入模块兼容标准以太网设备,将从两个Client端收到的两份相同的帧变成一份(丢弃一份)后再传给移动端应用设备。

当应用设备在移动过程中,2.4G-Client连接2.4G-AP接入点,5G-Client连接5G-AP接入点。当2.4G-Client需要进行切换连接到下一个2.4G-AP接入点时,5G-Client和5G-AP没有切换动作,仍在保持通信。反之当5G-Client需要进行切换连接到下一个5G-AP接入点时,2.4G-Client和2.4G-AP没有切换动作,仍在保持通信。EOE网络由EOE—server构成。将EOE—client的双份数据,进行校验,还原成一份数据后,发送给应用服务器。

该技术从根本上打破了无线wifi的技术限制,提高了网络可靠。

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图6 无线双链路冗余技术 

4、多样的设备选配

根据客户项目的数据稳定要求、系统丢包率要求、设备防护等级、安装要求等,经由多年经验的项目经理把关,分享包括杭州费力罗工厂PLC联网、上汽郑州基地工厂AGV、首钢钢(铁)包一体化项目、上海地铁停车场无线传输项目等多个不同行业的无线项目实施经验,与客户讨论和选配合适的工业级无线AP。

5、专业的功率测算和天线选配

通过功率的预算,结合无线模块发射功率、项目传输距离、无线频段、天线接口、固定方式、安装要求等,为客户推荐和选配合适的天线。

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图7 功率预算

四、典型案例

2017年,鋆锦为上汽乘用车某生产基地提供AGV无线网络方案。据规划,该基地目标产能为30万台/年,其自动化程度高,多通道螺栓拧紧、自动铆接和电阻焊接机、高精度底盘拼装生产线、无人驾驶搬运车(AGV)、高密度机器人等,大大提高了生产线率。

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图8 上汽乘用车郑州基地总装厂

整套系统采购标准以太网通讯方式,后台调度软件可实时连接到整个系统网络中,实现对 AGV 的监控,同时操作人员也可以通过监控画面实时操作每台 AGV。主站与远程从站之间通过以太网进行连接。

该生产车间面积巨大,大量AGV小车在总面积约10000平方米的区域内自动行走,因小车为移动设备,无法布置有线以太网网络,必须通过无线来实现通讯,因此面临着无线网络规模大、无线漫游要求高、车内设备安装空间小、抗震抗衰防护、无线干扰严重、需与其他网络兼容和集成等多方面的调整。

举例来说,小车行驶过程中在不同AP间漫游,与前一个AP断开、与后一个AP连接,中间的切换过程必然存在断线的问题,如何实现快速漫游、保证数据低丢包、低延时,且在漫游过程中保证连线的可靠,是对无线技术很大的挑战。鋆锦的无线漫游技术,确保了网络的通畅,提高了数据的可靠和完整。如下图网络无线漫游架构所示。

鋆锦是工业通讯行业集成化方案的服务商,我们从前期需求开始,为客户量身定制集成化的方案,现场方案的设计、现场效果勘探、无线产品的选配、天线/连接线的选配、与其他网络和设备的兼容测试、现场排错和问题解决、培训和年技转等。经过数月的调试和陪产,鋆锦为客户提供了一套稳定的无线解决方案,得到了客户的好评。

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图9 工程师现场调试

五、鋆锦优势

鋆锦作为工业通讯集成化方案的服务商,立足华东,服务全国,旨在为客户提供成熟的方案和专业的服务。我们在EMS能源管理系统的数据采集方案中积累了多年的技术沉淀和丰富的项目经验,为客户提供数据采集、数据处理、数据通讯和数据显示4个方面的完整解决方案,和方案设计、工程实施、售后运维等全生命周期的服务。

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 图10 鋆锦全生命周期服务

 

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