基于AGV與MES數據集成的智能倉儲系統設計與實施

企業MES系統與AGV
AGV無人搬運車，一般可通過電腦來控制其行進路線以及行為，具有很強的自調整性，且自動化程度高、準確便捷，能有效避免人為錯誤且節省人力資源。在自動化物流系統中，以可充電的蓄電池為其動力來源，可實現其柔性，實現高效、經濟、靈活的無人化工作以及管理。MES 制造執行系統是一套面向車間的生產信息管理系統，從工廠的數據流來看，一般處于中間層級，主要將工廠的生產數據采集、存儲和分析。要實現個性化的柔性生產，MES 在未來的智能化工有著舉足輕重的作用，從目前來看，可以提供的主要功能包括計劃排程、生產管理調度、數據追溯、工具管理、質量控制、設備/任務中心管理、過程控制、安燈看板、報表分析、上層系統數據集成等。從企業運營方面來看，業務升級不僅僅是產業鏈的不斷擴充，更可以進一步實現個性化與定制化的自主追求；從行業上來看，還可以按照不同的需求，為企業設計一個高效、全面并且可靠的生產管理系統，以滿足未來智能化的需求。目前，MES系統已經快速應用到大部分制造企業，幫助工廠進行高效和快速的信息化管理。在當前大部分的生產企業里，車間的計劃和生產都配有企業級MES，利用MES的生產數據來解決物流系統價值流角度的痛點，比如多系統差異造成額外的確認工作，操作流程只基于員工的經驗等等。充分利用 MES 與 AGV 調度數據互聯，整合部署在不同服務器的系統數據，這樣不僅降低了企業的運維成本，也給現場的操作人員帶來了極大的便利，所以在MES系統下進行AGV系統的研究有很強的現實意義。硬件系統
1、工業服務器與AGV服務器端采用了惠普DL388G9， CPU2.1G 至 強E5-2620v4/8 核，內存 512GB，硬盤 HP 146 GB 10K SAS 2.5，OS 操作系統為Window Server2012，數據庫選擇Oracle 2012企業版關系型數據庫系統，可移植性好、可靠性高、穩定性強、具備處理海量數據能力，結合NET平臺使用具有很大的便利性。AGV 采用?？低?MR-Q3-600-C型，最大舉升高度為60mm，額定負載能力為 600kg，停止位置精度為 ± 10mm，額定工作時間為8h，在電量低于設定值且無工作任務時自動前往充電樁進行充電，這些特性能夠滿足大部分工廠通用的一日三班的工作要求。從成本優化和項目適用性角度，系統采用了磁條導航的方式。2、智能倉庫工作站智能倉庫設備方案如圖1所示，該設備為AGV應用展示設備。通過MES將庫房端與物料需求端連接起來，實現庫房與物料需求端物料輸送的自動對接。

設備控制系統由AGV料車、待料架 、物料架、卸料架和MES 組成。設備控制采用西門子 1500 系列全自動集成控制，相比于S7-300/400，西門子1500處理速度更快，聯網能力更強，診斷能力和安全性更高，不僅可節省成本，提高生產效率，而且安全可靠，支持的數據類型更為廣泛。智能倉庫設備由本地局域網連接，設備具有更強的聯網能力，有利于提高該設計整體系統的穩定性。軟件系統

1、MES和倉儲工作站的數據互聯當貨架缺料時，貨架設備向 MES 系統發出缺料請求信息，報文中包括缺料的型號。MES系統通過隊列將RCS創建任務所需的信息傳遞給RCS系統。當RCS創建AGV小車任務成功，將命令下達給AGV小車，AGV根據規劃好的路徑向倉庫移動。到達指定地點后，AGV通過透傳任務將信息傳達給倉庫PLC。倉庫工作站通過向MES系統發送信息，確認送達的物料型號準確，并通過報文向MES系統傳達任務已完成的信息。在 MES 系統的工作系統層面，當卸料架發出缺料信息后，將指令發給AGV管理系統RCS，主要內容有目的地+身份ID 、物料類型 、物料數量等；AGV管理系統接受好任務后將狀態反饋給 MES，并駛向待料架 PLC1；AGV 到達待料架PLC1，AGV將到位和準備信號告知待料架PLC1，同時將身份ID + 物料類型 、物料數量傳至待料架PLC1。AGV收到待料架PLC1反饋的準備信號之后開始接收物料架，待判斷接收好物料框并同時收到待料架PLC1的完成信號后，載著物料框開始駛向卸料架 PLC2；AGV 到達卸料架PLC2，將到位和準備信號告知卸料架 PLC2，收到卸料架PLC2 反饋的準備信號之后開始輸送物料框，待收到卸料架PLC2收料的完成信號后，回到充電樁或進行下一個工作周期。AGV 與線邊 PLC1&2 的數據交換，數據通訊采用 OPC 客戶端與服務端的方式，如圖2所示。

2、MES和RCS通信Web Service是一種基于Http和XML技術，并使用網絡服務描述語言描述和使用SOAP協議傳輸的異構系統解決方案。AGV任務生成的順序工作流如圖3所示。MES端將任務生成所需信息通過消息隊列發送給 RCS系統，RCS系統生成對應的AGV任務。

AGV系統主要由機器人控制系統（Robot conrol system，RCS）、平臺系統和多臺AGV小車本體組成，上層RCS平臺作為小車搬運系統的大腦，主要負責AGV小車的任務分配及調度，而AGV小車則作為任務的執行者，直接和系統中的機臺對接，自動完成搬運任務。當系統需要將機臺 A 的貨物接送到機臺B時，首先由MES 生成相應的任務發送至 RCS，RCS 根據智能算法選取最近滿足需求的AGV，行進至機臺A，到位后，上層執行機構進行動作；執行機構完成動作后，AGV再進行移動至機臺B。為了保證動作的可靠性及AGV整體的安全性，在AGV移動過程中，上層執行機構不進行動作。而當上層執行機構動作時，AGV底盤保證自身位置固定，通知執行機構完成相應的任務，主要業務流程如圖4所示。

3、AGV故障實時監控AGV所在位置為充電樁位置，當電量低于設定值時，小車將自動前往充電樁。AGV小車的電量顯示及故障報錯信息都會在界面顯示，便于工作人員排查，如圖5所示。

4、過程行為追溯唯一識別碼由物料型號、日期和計數器組成，方便識別。在取料完成后任務狀態變為OK，如果任務沒有完成，任務狀態會顯示為無結果。過程數據記錄了任務創建、AGV到達待料架、AGV到達物料架和任務完成這4個時間點、數量和步驟次序，完成了整個運料過程的數據追溯，如圖6所示。

結束語
近年來，生產和物流的需求急劇增長，車間的數據集成化變得越來越重要，AGV和MES系統整合后，極大地避免了由人工失誤造成的產能降低，能更大地發揮 MES 系統的效力，從而提高車間物流的智能化程度，提高企業的運營效率。通過MES與 RCS系統互聯，在車間的任務調度和管理層面，滿足了物料數據和配送的可視化，并保證了數據的準確率和實用性，實現了智能倉儲系統動態自動化補料的智能化。

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