Upravljacki Sistem AGV

Univerzitet u Tuzli Mašinski fakultet Mehatronika

FLEKSIBILNI TRANSPORT Seminarski rad Tema: Upravljački sistem AGV

Student: Dizdarević Zulfo

Profesor: Dr.Sc. Alan Topčić, van. prof.

Br. Indexa: III-338/12

SADRŽAJ

Fleksibilni transport

1. Uvod......................................................................................................................................3 2.1 Funkcije AGV sistema.........................................................................................................4 2.1.1 Vođenje (navigacija)................................................................................................4 2.1.2 Usmjeravanje...........................................................................................................4 2.1.3 Kontrola(upravljanje) saobraćajem.........................................................................5 2.1.4 Pretovar tereta.........................................................................................................6 2.1.5 Komunikacija i dispečiranje....................................................................................6 2.2 Konstrukcioni moduli AGV...............................................................................................7 2.3 Upravljanje sistemom AGV...............................................................................................8 2.3.1 Upravljanje vozilima................................................................................................8 2.3.2 Upravljanje saobraćajem..........................................................................................9 2.3.3 Upravljanje sistemom(upravljački sistem) AGV....................................................9 2.3.3.1 Centralizovani upravljački sistem................................................................10 2.3.3.2 Decentralizovani upravljački sistem............................................................11 2.4 Literatura............................................................................................................................12

Upravljači sistem AGV

Page 2

Fleksibilni transport

1. Uvod Automatski vođena vozila (AGV-automated guided vehicle) su vozila kojima se upravlja na automatski način, primjenom različitih upravljačkih sistema vođenja. Ova vozila eliminišu potrebu za vozačem, pa u suštini prestavljaju mobilne robote. Ona se obično pogone pomoću baterija ili električnih motora. Senzori na infrastrukturi i na vozilu daju podatke o lokaciji i brzini vozila na osnovu kojih upravljački sistem šalje vozilu odgovarajuće komande kako bi moglo da prati određene trajektorije i da se kreće odgovarajućom brzinom. Osnovne funkcije AGV sistema su:  Usmjeravanje (eng. Routing)  Upravljanje/regulacija saobraćaja (eng. Traffic managment)  Pretovar (eng. Load transfer)  Upravljanje sistemom (eng. System managment) Upravljanje sistemom obuhvata: - Metode kontrole sistema (dispečerske metode, ručno s terminalom na vozilu, centralni operater, centralni računar) - Metode monitoringa AGV sistem se sastoji od vozila, on-board kontrolera, upravljačkog, komunikacionog i navigacionog sistema. On-board kontroler je zadužen za uključivanje i isključivanje vozila, rukovodi pogonom, upravljačkim i kočionim sistemom vozila, kontroliše njegov rad i izdaje neophodne komande za korekciju greške. Upravljački sistem služi za optimizaciju putanja (ruting problemi) i vremensko planiranje operacija koje treba izvršiti (scheduling). Komunikacioni sistem prenosi podatke između vozila i centralnog upravljačkog sistema i obratno. Navigacioni sistem obezbjeđuje upravljanje i vođenje vozila pri radu.

Upravljači sistem AGV

Page 3

Fleksibilni transport

2.1 Funcije AGV sistema Za funkcioniranje AGV sistema isti moraju imati sposobnosti ostvarivanja nekoliko bitnih funkcija. To su funkcije vođenja (navigacije), usmjeravanja vozila, upravljanja saobraćajem, pretovara te komunikacije i dispečiranja. 2.1.1 Vođenje (navigacija) Vođenje AGV vozila može se podijeliti u dvije osnovne kategorije, odnosno dva osnovna principa. Prva kategorija je po principu fiksnih puteva. Vođenje je postavljeno na određena fiksna mjesta i ne može se lako mijenjati, a da bi se promijenili pravci kretanja mora doći do manjih zahvata ili čak kompliciranijih građevinskih radova. Druga kategorija je po principu slobodnih puteva. 

Principi vođenja fiksnim putevima

-

Mehaničko vođenje Indukcijsko vođenje Optičko vođenje



Princip vođenja slobodnim putevima

-

Bežični prijenos Lasersko vođenje

2.1.2 Usmjeravanje AGV vozila također moraju imati sistem određivanja puta kretanja po recimo skladištu u kojem mora obaviti više radnji. Taj problem se rješava na više različitih metoda. Usmjeravanje vozila je odlučivanje puta kretanja u smislu odabira optimalne rute do određene destinacije. Općenito, postoje dvije metode usmjeravanja automatski vođenih vozila: a) metoda izbora frekvencije b) metoda izbora prekidačem Jednostavan layout na slici 15. demonstrira ta dva koncepta. Postoje dvije lokacije na kojima se staza dijeli u dva smjera – tačke odlučivanja. Također postoje dvije tačke gdje se ove dvije staze spajaju u jednu –tačke spajanja.

Upravljači sistem AGV

Page 4

Fleksibilni transport

U komparaciji, metoda izbora frekvencije oslanja se na samo vozilo koje bira odgovarajući put određene frekvencije, dok metoda izbora prekidačem koristi kontrole na podu koje uzrokuju praćenje određenog puta od strane vozila.

2.1.3 Kontrola (upravljanje) saobraćajem

U mreži puteva s više vozila jedna od funkcija sistema svakako je i kontrola (upravljanje) saobraćajem, s ciljem izbjegavanja sudara, a ujedno maksimizirajući saobraćaj(protok vozila). Principi kontrole prometa mogu se podijeliti u kontrolu zona, senzorsku kontrolu i kombiniranu kontrolu. Unutar kontrole zona moguće su centralna i distribuirana kontrola zona, te kontrola zona vozilima. Kombinirana kontrola saobraćaja, kao što ime kaže, je kombinacija kontrole zona i senzorske kontrole. Kontrola zone najpopularniji je i najšire korišteni tip regulacije saobraćaja. Layout staza podijeli se u zone (shema na slici 18.).

Upravljači sistem AGV

Page 5

Fleksibilni transport Princip regulacije saobraćaja kontrolom zone je da samo jedno vozilo može zauzeti određenu zonu, dok se slijedeće vozilo koje želi ući u tu zonu mora zaustaviti i pričekati dok vodeće prvo vozilo ne napusti tu zonu. Unutar jedne zone može biti više mjesta zaustavljanja, i vozilo u toj zoni nesmetano može voziti od jednog do drugog mjesta. Postoje tri metode kojima se ostvaruje regulacija saobraćaja kontrolom zone: a) metoda distribuirane kontrole zone b) metoda centralne kontrole zone c) metoda kontrole zone vozilima

2.1.4 Pretovar tereta

Pretovar tereta s/na AGV vozila, odnosno veza vozila s okolinom u ostvarivanju tokova materijala, može se izvesti na razne načine, od najjednostavnijeg ručnog pretovara tereta do na razne načine izvedenog automatskog pretovara.

2.1.5 Komunikacija i dispečiranje

Obavještavanje je vrlo važno za AGV vozila. Obavještavanje AGV vozila poprilično sliči obavještavanju taxi vozila iz glavne radio stanice. Obavještavanjem se brine da korisnik dobiva brzo i na vrijeme uslugu koju je zatražio, što znači da se bez dispečerske funkcije ne bi ništa kretalo. Dakle ako imamo AGV vozilo koje je obavilo početni zadatak i nalazi se u velikom skladištu od prilike na sredini, te u tom trenutku ne dobije zadatak da krene na drugu lokaciju ili da se vrati u početnu tačku rada stat će i neće se više ništa dešavati. S nevještim dispečiranjem sistem ne može napraviti svoj maksimum te se tu može javiti upitna isplativost sistema. Daljinska i lokalna komunikacija se najviše upotrebljavaju kod ovih sistema. Komunikacija uključuje poruke i komande kao što su gdje ići, kada krenuti, kada usporiti i kada ubrzati. To također može sadržavati javljanje krivog položaja. Računarski sistem za nadzor kontrole, budući da daljinski objekti trebaju sredstvo za podnošenje komandi i u mnogim slučajevima potvrđuje odgovor između nadzornog računara i objekata koji se kontroliraju. Ovisno o namjeni postoje četiri tipa osnovnih komunikacijskih medija koji se koriste kod AGV(Radio komunikacija, komunikacija infracrvenim zrakama, žični prijenos podataka, komunikacija induktivnom petljom).

Upravljači sistem AGV

Page 6

Fleksibilni transport

2.2 Konstrukcioni moduli AGV

Konstrukcioni moduli: - noseća konstrukcija sa točkovima, upravljačkim mehanizmom i sigurnosnim uređajima, - pogonski modul (vlastiti izvor energije-baterije, glavni pogonski mehanizam za kretanje vozila; pomoćni pogonski mehanizmi: za upravljanje vozilom i dodatnim uređajima za utovar-istovar tereta itd. ), - upravljački sistem (centralna jedinica, upravljačke jedinice: pogona, vožnje, vođenja, pozicioniranja, komuniciranja sa okolinom, utovarno-istovarnog uređaja za vozilu na koja je ugrađen itd. )

Upravljači sistem AGV

Page 7

Fleksibilni transport

2.3 Upravljanje sistemom AGV Postoje 3 nivoa upravljanja sistemom AGV a to su : -

Upravljanje vozilima Upravljanje saobraćajem Upravljanje sistemom AGV

2.3.1 Upravljanje vozilima Upravljanje vozilima obuhvata : - vođenje AGV određenom putanjom (otkrivanje, identifikacija i praćenje) - skretanje, regulacija brzine, zaustavljanje, sprječavanje sudara, otkrivanje i praćenje drugih vozila,... - povezivanje sa utovarno-istovarnim stanicama i drugom opremom za rukovanje materijalom Postoje dva načina realizacije upravljanja AGV: 1. Zahtjevi za detaljnim voznim i navigacionim instrukcijama od viših upravljačkih nivoa kako bi AGV mogao da se kreće između dvije tačke. 2. AGV u potpunosti ima mogućnost navigacije i upravljanja sopstvenim kretanjem između dva odredišta bez detaljnih instrukcija od nadređenih nivoa upravljanja. Sistem referentnih tačaka služi za identifikaciju položaja vozila pri navigaciji :  Pasivni uređaji – na sporednim kolosijecima (magneti, metalnepločice, žice,..)  Aktivni kodni uređaji (transponderi) – antena+mikročip Algoritam vođenja transportnog sredstva Referentna trajektroija

komandni signal

Sistem za vođenje

Upravljački sistem

+

Senzor navigacije

Upravljači sistem AGV

Page 8

Dinamika vozila

stvarna trajektorija

Fleksibilni transport

2.3.2 Upravljanje saobraćajem Obuhvata rješavanje sledećih zadataka:   

Prolazak AGV kroz raskrsnicu, Dvosmjerni saobraćaj sa putevima sa jednom saobraćajnom trakom, Sprječavanje i izbjegavanje zgušenja u sistemu

Uglavnom se oslanja na sistem blokiranja zona primjenom referentnih tačaka koje određuju zone: - Blokiranje lokalnim upravljačkim jedinicama - Blokiranje centralnom upravljačkom jedinicom - Blokiranje upravljačkim jedinicama vozila - Kontinualno blokiranje 2.3.3 Upravljanje sistemom(upravljački sistem) AGV Centralni računar za upravljanje sistemom je najviši nivo moguće kontrole. AGV vozila će odgovoriti na naredbe centralnog računara za kojim treba da idu i šta treba da rade. Upravljački sistem služi za optimizaciju putanja i vremensko planiranje operacija koje treba izvršiti. AGV upravljačka jedinica kontroliše sve veze sa hardverom, i određuje stepen detaljnosti kontrole, koja se može koristiti za vođenje AGV-a. AGV upravljačka jedinica omogućuje vođenje AGV-a po segmentima: vozilo se može zaustavitit na svakoj stanici, gdje može dobiti instrukcije za promjenu pravca. AGV upravljačka jedinica ima mogućnost pružanja sledećih komandi za vođenje vozila: -Kretanje: mogućnost kretanja vozila duž datih segmenata, dok ne stigne do sledeće stanice. -Zahvatanje: mogućnost kretanja vozila duž datih segmenata i zahvatanje tereta na stanici. -Odlaganje: identično kao i zahvatanje, s tim što odlaže teret koji vozilo nosi. -Parkiranje: mogućnost kretanja vozila duž datih segmenata i parkiranje na stanici, na kraju segmenta. -Punjenje: mogućnost kretanja vozila duž datih segmenata i početak punjenja baterija na stanici, na kraju segmenta. -Slanje-emitovanje poruka: emitovanje poruke korištenjem bežične komunikacione infrastrukture. -Slanje unicast poruka: slanje date poruke datom prijemniku. Takođe, AGV upravljačka jedinica se koristi i za provjeru statusa AGV-a: -trenutna pozicija: određivanje tačne pozicije vozila. -stanje baterije: očitavanje preostalog energetskog nivoa baterije vozila. -poruke: čuvanje sledeće poruke u inbox AGV-a, gde se čuvaju sve primljene poruke. -prisustvo tereta na vozilu: provjera da li je vozilo trenutno natovareno. -vrsta akcije: provjera vrste akcije koju AGV trenutno izvršava, npr. Vožnja, zahvatanje, odlaganje. Upravljači sistem AGV

Page 9

Fleksibilni transport

Postoje dva načina upravljanja sistemom AGV:  Centralizirani upravljački sistem  Decentralizirani upravljački sistem

2.3.3.1 Centralizirani upravljački sistem Glavni računar

Upravljanje

Digitalni

sistemom

ulazi i izlazi

Upravljanje saobraćajem

Upravljanje vozilima

AGV1

AGV1

AGV1

AGV1

Centralizovani upravljački sistem

Prednosti centraliziranog upravljačkog sistema: - AGV i aktivnosti unutar sistema moguće pratiti u realnom vremenu (kontinuirana komunikacija ) - Izmjene u upravljačkom sistemu se lakše realiziraju - Moguće instalirati složene mreže puteva za vođenje Nedostatci: - Broj AGV ograničen zbog potrebe kontinuirane komunikacije na relaciji AGVcentralna upravljačka jedinica - Centralna upravljačka jedinica u hardverskom smislu kod velikih sistema hardverski „snažna“

Upravljači sistem AGV

Page 10

Fleksibilni transport

2.3.3.2 Decentralizirani upravljački sistem GLAVNI RAČUNAR

Upravljanje sistemom

Digitalni ulazi i izlazi

Lokalna upravljačka jedinica 1

Digitalni ulazi i izlazi

Upravljanje saobraćajem

Lokalna upravljačka jedinica 1

Upravljanje saobraćajo m

Upravljanje zonama

Upravljanje zonama

Komunikacion a petlja

Komunikacion a petlja

Decentralizirani upravljački sistem

Prednosti decentralitiranog upravljačkog sistema: - mogućnost postavljanja i testiranja sekcija puteva za vođenje po fazama, prije povezivanja sa lokalnim i centralnim upravljačkim jedinicama, - lokalne upravljačke jedinice olakšavaju izmjene u sistemu (izmjena, dodavanje jedinica, dok sistem neometano radi), - upravljanje saobraćajom nezavisno od centralne upravljačke jedinice i u potpunosti podržano na nivou lokalnih upravljačkih jedinica, - mogućnost korištenja manjih centralnih računara- dio odluka se donosi na lokalnom nivou, - mogućnost efikasnog upravljanja većim brojem AGV. Nedostatci: - induktivne petlje za komunikaciju između AGV i loklanih upravljačkih jedinicadodatni građevinski radovi - komunikacija AGV sa loklanom upravljačkom jedinicom na ograničenom broju tačaka- tačna lokacija AGV nepoznata

Upravljači sistem AGV

Page 11

Fleksibilni transport

2.4 Zaključak Upravljački sistem je osnovna komponenta svakog AGV, to je praktično mozak automatski vođenih vozila koji ima funkciju da vrši upravljanje hardverskim dijelom i daje instrukcije vozilu.

Upravljači sistem AGV

Page 12

Fleksibilni transport

2.5 Literatura 

Testiranje AGV-s u dinamičkom skladičnom okruženju- Alexander Helleboogh, Tom Holvet i Yolande Berbers



Završni rad, Fakultet strojarstva i brodogradnje u Zagrebu, Matija Vidak



Predavanja „Fleksibilni transporti“ sa Mašinskog fakulteta u Tuzli



Development od control system for automated guided vehicle (AGV) –Syed Mohd Safwan Bin Sayed MD Saifuddin

Linkovi: http://www.agvsystems.com/agvs-basics/basics-agvs/ http://en.wikipedia.org/wiki/Automated_guided_vehicle#System_management http://www.rocla-agv.com/en/agv-technology/control-system

Upravljači sistem AGV

Page 13

Fleksibilni transport

Upravljači sistem AGV

Page 14