今日頭條
官方微信
官方抖音
案例頻道
沈治 （1977-）
男，常州人，講師，江蘇大學在讀碩士，主要研究領域為控制理論及自動化控制工程。
摘要：AGV是一種無人駕駛的激光導引運輸車，A G V小車系統涉及機械、電子、光學、計算機等多個領域，廣泛應用于自動化現代物流系統中。本文重點描述了以 44B0XAGV為核心的AGV控制系統的軟硬件設計以及AGV小車與計算機的通訊協議。在已經投入使用中的AGV小車的良好性能證明了其控制方案的合理性和先進性。
關鍵詞：現代物流；自動導引；通訊
Abstract: With the rise of modern logistics and the development of automatic storage
technology, the automatic guided vehicles (AGV) are applied more and more. The paper
describes the front control function, characteristics in the system of AGV, and the
solution to some problems in AGV. At the same time, the paper describes the hardware
and software design in the control system which considers 44BOXAGV as a core, as well
as the communication protocol between the AGV and control computer. Now the AGV have
been widely put into use, and had good performance, which proves the control function
reasonable and advanced.
Key words: Modern Logistics; Automatic Guide; Communication
自動導引小車AGV(Automated Guided Vehicle)是一種自動化物料搬運設備,它具有自動化程度高、應用靈活、安全可靠、無人操作、施工簡單及維修方便等諸多優點，因而廣泛應用于汽車制造業、煙草行業、工程機械行業、機場等物資運輸場所。AGV同時也廣泛應用于柔性生產系統（FMS）、柔性搬運系統和自動化倉庫中。AGV是現代物流系統的關鍵設備，它對于提高生產自動化程度和提高生產效率有著重要意義。
1 AGV系統構成
自動導向車系統（以下簡稱AGVS）是無人控制的自動化系統，主要由自動導車（以下簡稱AGV）、地面管理系統（VSM）導引系統、地址編碼系統、通讀系統、停車站、充電站和周邊設備等基本單元組成。其中AGV是自動導向車系統的主要部分之一。AGV的優點是：能實現柔性運輸、使用靈活、運輸效率高、節能、系統工作可靠、無公害可以改善工作環境。
2 AGV小車控制系統概述
AGV控制系統是AGV的直接控制中樞，它將電機系統、傳感器信號處理、驅動器控制、AGV的定位算法、電子地圖及無線通訊等功能整合在一起。其完成的主要功能是通過無線通訊系統接收主控機或AGV車載控制機或AGV操作面板上操作按鈕下達的任務完成AGV運動方向和運動速度的控制，以及AGV運動過程中障礙物的探測，安全報警及狀態指示，同時通過無線通訊系統向主控機報告AGV自身的狀態（如AGV的目前位置、當前工作狀態、當前速度及方向等）。
2.1 AGV小車控制系統硬件框圖
AGV小車控制系統采用三星公司ARM7內核芯片 44B0X來實現核心控制，附帶各種外圍擴展模塊，實現高速實時的對小車控制，與計算機控制軟件通信。
S3C44B0X提供了豐富的內部器件，包括：8K字節的CACHE，內部SRAM，LCD控制器，自動握手的兩通道UART，4通道DMA，代用PWM功能的5通道定時器，豐富的I/O端口，RTC，8通道10位ADC，IIS，IIC，同步SIO接口等。
芯片內部結構如圖1所示：
本控制系統采用S3C44B0X作為核心處理的CPU，并且在板上帶了2M字節的FLASH，8字節的SDRAM構成最小系統。帶有10/100M自適應網卡芯片，USB接口芯片，IIC存儲芯片構成完整的應用系統。
為了更適用于AGV小車控制系統領域，本控制系統除了核心控制板之外，還帶有一塊LCD，鍵盤擴展控制板。LCD為松下256色彩屏，8寸640×480象素，更直觀的將小車狀態實時表現；20個鍵組成的鍵盤陣列能讓操作者更方便的輸入各種配置信息和路徑信息。擴展板上帶有豐富的狀態表示發光管，所有發光管可根據用戶的要求編程，除了已經應用于當前小車的A/D，D/A，還留有足夠的備用A/D，D/A接口，方便用戶自己擴展功能。
小車控制系統硬件結構圖如圖2如下：
2.2 小車控制軟件介紹
小車控制軟件主要功能為小車配置，小車路徑輸入，小車行走狀態表示等。小車配置能配置小車的各種參數，包括小車地址，小車各檔速度，小車控制方式等，并且能預覽小車行走地圖，減少錯誤的路徑信息。小車行走狀態圖能顯示當前小車的所有狀態，比如地址，控制方式，運行方向，障礙信息，當前路徑的ID號，當前遵循的導引線號，停車倒計時等信息。小車路徑表能在小車上輸入或者顯示計算機傳送的路徑信息，共可預設27條路徑信息.其主要流程圖如圖3所示。
2.3 AGV小車計算機通訊協議
在無線通信的設計中，筆者制定了簡單有效的通信協議來進行通信，具體實現方法如下：
通信方式：異步半雙工，1位起始位＋8位數據位＋1位停止位，無奇偶位，無流控；
波特率：9600 bps；
協議格式：協議頭為AAH + BBH ；
小車地址：00H-07H，由于本系統只有一臺小車，所以小車地址默認為00H。
功能號：01H—計算機輪訊小車是否在線；
02H—小車應答計算機的輪訊；
03H—計算機發送路徑信息；
04H—小車應答路徑信息，接收成功并請求下條路徑；
05H—計算機要求小車開始運行；
06H—小車應答啟動指令，開始運行 ；
07H—小車完成當前路徑；
08H—小車完成當前路徑表內所有路徑，到達永久停車站
09H—小車被人為中斷執行路徑，非正常停車。
協議尾： 0DH + 0AH；
具體格式如下：AAH + BBH + 小車地址 + 功能號 + 0DH + 0AH。
（1）計算機輪訊小車是否在線：
AAH + BBH + 00H + 01H + 0DH + 0AH，
（2）小車應答計算機的輪訊：
AAH + BBH + 00H + 02H + 0DH + 0AH，
（3）計算機發送路徑信息：
AAH + BBH + 00H + 03H + 路徑編號 + 導引線號 + 小車速度 + 小車方向 + 目的地址卡號 + 停車時間分 + 停車時間秒 + 滾筒閥動作 + 0DH + 0AH，
路徑編號從 0-27，最大只能輸入28條路徑來組成完成的路徑表；
導引線號從 0-2，一共只有3條導引線，小車總是在三條線路上不斷切換，實現各種行走方向；
小車速度從 0-4，分別代表一個速度檔位，0為靜止，4位最高速；
小車方向從0-1，0為正向前進，1為反向前進；
目的地址卡號：小車進行路徑切換是通過讀取地面上的RF射頻卡來實現，地址卡號為射頻卡的編號。
停車時間分從0-59 代表0分鐘-59分鐘；
停車時間秒從0-59 代表 0秒鐘-59秒鐘；
兩者結合，能實現停車 59分59秒，當停車時間分和停車時間秒為 88分88秒，代表小車永久停車，當前路徑為整個路徑表的最后一條路徑。
滾筒閥動作00代表不動作，01 代表正轉，02 代表反轉，滾筒閥動作只能在小車臨時停車時才能有效，所謂臨時停車就是有時間限制的停車。
（4）小車應答路徑信息，接收成功并請求下條路徑：
AAH + BBH + 00H + 04H + 0DH + 0AH
（5）計算機要求小車開始運行：
AAH + BBH + 00H + 05H + 0DH + 0AH
（6）小車應答啟動指令，開始運行：
AAH + BBH + 00H + 06H + 0DH + 0AH
（7）小車完成當前路徑：
AAH + BBH + 00H + 07H + 0DH + 0AH
（8）小車完成當前路徑表內所有路徑，到達永久停車站：
AAH + BBH + 00H + 08H + 0DH + 0AH
（9）小車被人為中斷執行路徑，非正常停車：
AAH + BBH + 00H + 09H + 0DH + 0AH
3 結束語
AGV的研發是一項綜合多學科、具有多種先進技術的創新應用項目，具有較高的實際應用價值。按照本文所述的設計與實現方法而研制的AGV滿足了設計要求，達到了預期的效果，并且已成功地應用于多個現代物流實訓系統中。
其他作者：朱麗霞（1977-），女，常州人，講師，江蘇大學在讀碩士，主要研究領域為嵌入式系統技術。
參考文獻
[1]葉菁. 磁導式AGV控制系統設計與研究[D]. 武漢: 武漢理工大學， 2006.
[2]張智勇，關宏等. AGV整體集成系統結構設計[J]. 物流技術，2004(4).
[3]儲江偉，郭克友. 自動導引車輛(AGV)引導技術分析[J]. 起重運輸機械. 2002，1(11).
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號