CN106845889A - 一种智能无轨自导引运输车物料运输信息管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能无轨自导引运输车物料运输信息管理系统，包括本地控制单元、地表导引单元、数据传输单元和远程计算机控制单元，本地控制单元是采用PLC和电气控制部件完成无轨自导引运输车的驱动、停止及转向等电气控制功能，地表导引单元指导无轨自导引运输车循迹行驶，数据传输单元连接本地控制单元和远程计算机控制单元，用于将无轨自导引运输车的车辆信息以及地理位置坐标实时传输给远程计算机控制单元，远程计算机控制单元向用户提供人机交互系统，采用图形化方式显示无轨自导引运输车的实时地理坐标信息。该系统可全程无人干预的远程实时监测车间内所有运输车的运输过程，实现工厂物料输送系统的现代化、信息化和智能化。

Description

一种智能无轨自导引运输车物料运输信息管理系统

技术领域

本发明涉及无轨自导引运输车的技术领域，具体地说是一种智能无轨自导引运输车物料运输信息管理系统。

背景技术

现有的AGV（Automated Guided Vehicle）式自动导引小车，同样能够实现物料运输的自动化过程，但是仅仅局限于点对点模式，即AGV式自动导引小车仅能够按照实现设定好的路线与时间，按照既定的运输路线进行物料的输送，并且单纯的AGV式自动导引小车无法实现地理位置的实时在线监测，同时也无法实现多台AGV小车的综合联动调度与信息智能化管理。因此，迫切的需要一种智能化的无轨自导引运输车物料运输信息管理系统来实现无轨自导引运输车的自动导引物料运输以及对车间内所有无轨自导引运输车的运输过程实现全程无人干预的远程实时监测，从而实现工厂物料输送系统的现代化、信息化和智能化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能无轨自导引运输车物料运输信息管理系统，该系统可实现无轨自导引运输车在整个运输过程中，除去物料配件的装卸过程外，无需人为干预，并借助于无线通信、RFID射频通信技术以及信息化技术实现远程计算机控制终端对运输车位置的实时监控，从而确保安全生产，提高生产效率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为，一种智能无轨自导引运输车物料运输信息管理系统，包括本地控制单元、地表导引单元、数据传输单元和远程计算机控制单元，其中，本地控制单元是采用PLC和电气控制部件完成无轨自导引运输车的驱动、停止及转向等的电气控制功能，地表导引单元以磁导引的方式负责产生导引信号，并传输给本地控制单元，用于指导无轨自导引运输车循迹行驶，数据传输单元连接本地控制单元和远程计算机控制单元，数据传输单元选用无线传输的方式构建，用于将无轨自导引运输车的车辆信息以及地理位置坐标实时传输给远程计算机控制单元，远程计算机控制单元向用户提供人机交互系统，并采用图形化方式显示无轨自导引运输车的实时地理坐标信息。

作为本发明的一种改进， 所述本地控制单元包括多个无轨自导引运输车和充电站，所有无轨自导引运输车上至少设有供电蓄电池、PLC控制终端、动力驱动电机、驱动电机驱动器、转向伺服电机、伺服电机驱动器和行车制动系统，所述供电蓄电池为无轨自导引运输车提供电源，所述动力驱动电机通过驱动电机驱动器连接PLC控制终端，所述转向伺服电机通过伺服电机驱动器连接PLC控制终端，所述行车制动系统连接PLC控制终端；所述充电站为无轨自导引运输车的供电蓄电池进行充电。

作为本发明的一种改进， 所述地表导引单元包括铺设在车间地表的磁导条和地标传感器、设置在磁导条表面的若干个基于RFID的地理坐标射频卡、设置在无轨自导引运输车底盘中轴线上的磁敏传感器和RFID读写器，所述磁敏传感器与磁导条之间磁感应连接，所述基于RFID的地理坐标射频卡与RFID读写器之间为射频通信连接，并在基于RFID的地理坐标射频卡中永久存储有表明无轨自导引运输车当前位置的地理坐标编码；所述磁敏传感器和RFID读写器均与PLC控制终端电连接。

作为本发明的一种改进，所述数据传输单元包括设置在无轨自导引运输车上的收发一体的无线通信终端，所述收发一体的无线通信终端与PLC控制终端电连接。

作为本发明的一种改进， 所述远程计算机控制单元包括联网的远程终端上位机和数据库服务器，所述数据库服务器通过无线网络连接收发一体的无线通信终端，所述远程终端上位机采用数据电缆连接数据库服务器。

作为本发明的一种改进， 所述远程终端上位机采用工控机，工控机上采用触摸屏式人机交互界面，在触摸屏式人机交互界面上设有远程计算机控制终端信息交互系统，在远程计算机控制终端信息交互系统上设有电子地图导引及监控端，一方面用于实时在线监控无轨自导引运输车的行驶路线，另一方面用于预先设定无轨自导引运输车的行驶路线，让无轨自导引运输车按预先设定的行驶路线自动运行而无需人工参与控制。

作为本发明的一种改进，所述无轨自导引运输车上还设有称重装置，所述称重装置包括设置在车体四周的称重传感器和分别连接称重传感器的四路A/D转换模块，所述A/D转换模块与PLC控制终端相连接。

作为本发明的一种改进，所述远程计算机控制终端信息交互系统采用三层客户/服务器模式，该模式在逻辑上将应用功能分为三层：客户显示层、业务逻辑层、数据层，其中，客户显示层是为客户提供应用服务的图形界面，业务逻辑层位于客户显示层和数据层之间，该层次封装了与系统关联的应用模型，并提供客户应用程序和数据服务之间的联系，用于执行应用策略和封装应用模式，并将封装的模式呈现给客户应用程序，数据层是三层模式中的最底层，数据层用来定义、维护、访问和更新数据并管理和满足应用服务对数据的请求；数据层的数据来源是对无轨自导引运输车自动监测所得到的采集数据，或者来源于系统的输入数据。

作为本发明的一种改进，所述收发一体的无线通信终端采用433MHz无线收发模块，该频率下抗干扰能力最强，通信距离最远，且不会与其他无线控制机电装备产生信号干扰或信号互串的现象。采用了收发一体的无线通信终端，因此可以避免在车间内部构建无线433MHz基站，有效的降低了系统开发成本，提高了系统无线通信传输的稳定性与可靠性。

作为本发明的一种改进，所述电子地图导引及监控端是采用Map X地图显示控件构建而成，Map X是具有强大地图分析功能的ActiveX控件产品，通过Map X可分析并直观地显示业务数据，创建或编辑地图图元，并按地理位置显示数据结果。

相对于现有技术，本发明的优点如下，1）系统整体结构设计巧妙，操作、使用灵活方便，可有效实现车间内所有无轨自导引运输车的在线监测与远程控制，生产成本较低，大大提高了工厂物料输送系统的现代化、信息化和智能化；2）运输车行驶定位采用RFID无线射频技术实现地理坐标定位，要将运输车的位置信息实时的传输至远程终端上位机的具体实现方式为：在线路上铺设基于RFID技术的地理坐标射频卡，由安装在运输车底盘的RFID读卡器对轨道中的射频卡信息进行读取，并将地理坐标位置信号由车载终端经无线传输至远程终端上位机；采用基于RFID的无线射频方式，成本低廉，可靠性强，抗干扰能力强且无线通信稳定；3）智能信息管理系统采用无线网络通信实现，可有效避免车间布线的困难，并大大节省了生产成本，并采用433MHz无线收发模块作为收发一体的无线通信终端来实现实时在线监控，将地理坐标信息无线传输至远程终端上位机，同时也能够实现运输车上的PLC控制终端接收来自于远程终端上位机发布的控制指令；4）该系统的远程终端上位机采用工控机+图形化人机交互，可实现对无轨自导引运输车物料运输的实时监测与信息化、智能化的管理，能够保证远程计算机控制终端信息交互系统的可靠性；另一方面，通过专门开发的图形化人机交互界面来实现对运输车位置的图形化实时监测，从而提升了整个系统的管理效率和智能化水平。

附图说明

图1为本发明系统的结构示意图。

图2为本发明的无轨自导引运输车与远程终端上位机间的信息交互示意图。

图3为本发明的远程计算机控制终端信息交互系统的三层客户/服务器模式原理示意图。

图4为本发明优选实施例的电子地图导引及监控端的人机交互界面图。

图5为本发明优选实施例的系统工作流程图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解和认识，下面结合附图对本发明作进一步描述和介绍。

如图1—图3，一种智能无轨自导引运输车物料运输信息管理系统，包括本地控制单元、地表导引单元、数据传输单元和远程计算机控制单元。

其中，本地控制单元是采用PLC和电气控制部件完成无轨自导引运输车的驱动、停止及转向等的电气控制功能。所述本地控制单元包括多个无轨自导引运输车和充电站，无轨自导引运输车比充电站的数量要多，所有无轨自导引运输车上至少设有供电蓄电池、PLC控制终端、动力驱动电机、驱动电机驱动器、转向伺服电机、伺服电机驱动器和行车制动系统，所述供电蓄电池为无轨自导引运输车提供电源，所述动力驱动电机通过驱动电机驱动器连接PLC控制终端，用于控制无轨自导引运输车的行驶与否，所述转向伺服电机通过伺服电机驱动器连接PLC控制终端，用于控制无轨自导引运输车的转向操作，所述行车制动系统通过磁控继电器连接PLC控制终端，用于对无轨自导引运输车进行紧急制动操作，制动灵敏度高且安全可靠。所述充电站为无轨自导引运输车的供电蓄电池进行充电，从而为无轨自导引运输车提供动力电源。

另外，运输车的车架采用了钢构件箱梁式结构焊接而成，其外壳为8mm高强度的Q235热轧钢板，承重能力强，车架空间安置与驱动和转向直接有关或重量较大的部件(如动力驱动电机、车轮、转向伺服电机、供电蓄电池、PLC控制终端等)，这样可有效降低车体重心，重心越低越有利于抗倾翻。

地表导引单元以磁导引的方式负责产生导引信号，并传输给本地控制单元，用于指导无轨自导引运输车循迹行驶。所述地表导引单元包括铺设在车间地面的磁导条和地标传感器、设置在磁导条表面的若干个基于RFID的地理坐标射频卡、设置在无轨自导引运输车底盘中轴线上的磁敏传感器和RFID读写器，所述磁敏传感器与磁导条之间磁感应连接，通过对轨道上的磁导条信号的接收与分析，能够沿着磁导条的铺设方向循迹行驶，从而实现运输车的无轨自导引。另外，磁导条导引方式，和现有的其他导引方式相比，如光电导引、电磁导引、激光导引，磁导条导引的最大特点在于导引信号稳定，成本低廉，后期维护方便。因此，本系统选用磁导条导引方式。

所述基于RFID的地理坐标射频卡与RFID读写器之间为射频通信连接，并在基于RFID的地理坐标射频卡中永久存储有表征无轨自导引运输车当前位置的地理坐标编码，通过RFID读写器实时读取基于RFID的地理坐标射频卡中的地理坐标编码数据，为在线监测运输车的行驶路线提供了强有利的理论依据。所述磁敏传感器和RFID读写器均与PLC控制终端电连接，PLC控制终端分别从磁敏传感器和RFID读写器中读取其所检测到的运输车的行驶方向和当前位置信息，对运输车的行驶方向和当前位置信息进行实时监测及控制，以确保运输车始终能够被管控与调度。其实，要将运输车的位置信息实时的传输至远程计算机控制单元，可以采用多种方式，比如GPS信号、蓝牙传输、激光阵列技术等等，但是普遍存在着系统造价成本过高、抗干扰能力差、信号传输不稳定，以及位置坐标显示算法过于复杂等不足。为此，本系统采用经济性价比更高的基于RFID的无线射频方式，成本低廉，可靠性强，抗干扰能力强，且无线通信稳定。具体实现方式为：在铺设的磁导条轨道中，加入基于RFID技术的地理坐标射频卡，由安装在运输车底盘的RFID读卡器对磁导条轨道中的射频卡信息进行读取，并将地理坐标位置信号由车载的PLC控制终端经无线网络传输至远程计算机控制控制单元。

数据传输单元连接本地控制单元和远程计算机控制单元，数据传输单元选用成本低廉的无线传输的方式构建，用于将无轨自导引运输车的车辆信息以及地理位置坐标实时传输给远程计算机控制单元。所述数据传输单元包括设置在无轨自导引运输车上的收发一体的无线通信终端，所述收发一体的无线通信终端与PLC控制终端电连接。

由于网络技术成熟，通信协议标准化，外围器件成本低，后期维护方便，因此采用无线传输模式对运输车的位置信息进行传输。基于因特网的WIFI传输，或者目前流行的蓝牙传输、ZigBee传输，都因为抗干扰性差、传输距离短而无法应用。优选的，所述收发一体的无线通信终端采用433MHz无线收发模块，该频率下抗干扰能力最强，通信距离最远，且不会与其他无线控制机电装备产生信号干扰或信号互串的现象。采用了收发一体的无线通信终端，因此可以避免在车间内部构建无线433MHz基站，有效的降低了系统开发成本，提高了系统无线通信传输的稳定性与可靠性。

远程计算机控制单元向用户提供人机交互系统，并采用图形化方式显示无轨自导引运输车的实时地理坐标信息。为了实现对无轨自导引运输车物料运输的实时监测与信息化、智能化的管理，需要设置远程终端上位机。因此，所述远程计算机控制单元包括联网的远程终端上位机和数据库服务器，所述数据库服务器通过无线网络连接收发一体的无线通信终端，所述远程终端上位机采用数据电缆连接数据库服务器，数据库服务器中采用SQLSever 2000，用于存储远程终端上位机的所有数据，同时因在数据库服务器中设置有安全防火墙，可大大提高远程终端上位机的数据安全性。所述远程终端上位机采用工控机，计算机控制终端选用工控机，能够保证远程控制终端的可靠性；另一方面，通过专门开发的图形化人机交互系统，能够实现对电动平车位置的图形化实时监测，从而提升了整个系统的管理效率和智能化水平。进一步的，工控机上采用触摸屏式人机交互界面，在触摸屏式人机交互界面上设有远程计算机控制终端信息交互系统，在远程计算机控制终端信息交互系统上设有电子地图导引及监控端，一方面用于实时在线监控无轨自导引运输车的行驶路线，另一方面用于预先设定无轨自导引运输车的行驶路线，让无轨自导引运输车按预先设定的行驶路线自动运行而无需人工参与控制。另外，远程计算机控制终端信息交互系统还可以对PLC控制终端进行设备初始化、工作参数设定等控制操作以及安全设置，同时也可对PLC控制终端进行任务调度，从而实现远程控制车间内的所有运输车工作状态。因此，远程计算机控制终端信息交互系统的主要功能又电子地图显示、实时动态监控、历史记录回放、发送调度命令以及数据查询等等。

优选的，如图3所示，所述远程计算机控制终端信息交互系统采用三层客户/服务器模式，该模式在逻辑上将应用功能分为三层：客户显示层、业务逻辑层、数据层，其中，客户显示层是为客户提供应用服务的图形界面，其包括PC终端和人机交互软件系统，该层具有用户认证及用户授权的功能。业务逻辑层位于客户显示层和数据层之间，该层次封装了与系统关联的应用模型，并提供客户应用程序和数据服务之间的联系，用于执行应用策略和封装应用模式，并将封装的模式呈现给客户应用程序，主要包括权限管理、系统管理、在线监测及图形化显示四个应用封装，该层主要是进行业务（应用）封装和应用关联。数据层是三层模式中的最底层，数据层用来定义、维护、访问和更新数据并管理和满足应用服务对数据的请求；该层主要包括数据封装和数据传输两种功能，同时兼具负责信息安全和数据安全。数据层的数据来源直接是数据库服务器，包括对无轨自导引运输车自动监测所得到的采集数据，以及来源于系统的输入数据。

另外，所述电子地图导引及监控端是采用Map X地图显示控件为基础，以图形界面形式来显示车辆实时动态监控信息和历史记录回放信息。Map X控件是具有强大地图分析功能的ActiveX控件产品，通过Map X可分析并直观地显示业务数据，创建或编辑地图图元，并按地理位置显示数据结果。Map X控件向用户开发环境提供若干属性和方法：地图编辑功能、地图信息查询（地图缩放、浏览、选择等功能）、空间分析（Map X支持空间对象的缓冲区分析，及多种专题图分析）。为方便用户操作，系统提供了强大的地图控制和修改功能，除了基本的放大、缩小、移动、距离测量、显示相关数据库信息、打开/关闭图层以外，用户可以控制各图层的显示范围、显示属性，并可以增加、修改图层。

此外，所述无轨自导引运输车上还设有称重装置，所述称重装置包括设置在车体四周的称重传感器和分别连接称重传感器的四路A/D转换模块，所述A/D转换模块与PLC控制终端相连接。可实时对运输车上的载荷重量进行监测，并通过无线传输的方式发送给远程终端上位机进行在线显示与监控。

优选实施例如下：

如图4-5所示，上述的智能无轨自导引运输车物料运输信息管理系统只包含1辆无轨自导引运输车，行驶在铺设磁导条的车间内，往返于工厂车间的拆解库、车上部件库和转向架库之间，运输车首先进入拆解库被拆解，根据拆解下的不同规格、不同尺寸的零配件，灵活选择不同的可变框架，固定于无轨自导引运输车的车身上，等待拆解下的零配件。

根据拆解下的零配件的运输目的地的不同，分别驶向车上部件库和转向架库，拆解工人根据驶向目的地的不同，操作无轨自导引运输车上的目的地按钮，从而将不同的零配件运输至不同的车间。无轨自导引运输车上的目的地按钮被按下，无轨自导引运输车能够自动的根据磁导条信号循迹行驶至目的工位，并实现自动停止。

另外，在电子地图导引及监控端上还实时显示包括车速、载重、车辆运行状态及供电蓄电池电量的车辆信息，从而实现对无轨自导引运输车的实时定位与监控。

本发明所提出的无轨自导引物料运输信息管理系统是基于无轨自导引运输车的物料输送功能的基础上，利用电子传感、网络传输、无线通信、图形化交互等技术实现的实时物料输送智能管理系统。该系统能够实现全程无人干预的物料自动运输，同时借助于网络通信和基于计算机的控制中心，能够对物料运输过程中的运输车位置、载重、速度实现实时监控，极大的提高了物料输送效率，减小了叉车与行车的使用频率，提高了车间安全生产水平，同时也有助于实现并提高生产的自动化和智能化水平。

上述系统主要采用运输车作为物料运输的载体，在实现物料运输的同时，结合无线射频技术、地理坐标编码技术、信息通信技术等，实现运输车能够自动导引实现物料运输，同时实现远程在线实时监测与无人干预，从而实现物料输送系统的现代化、信息化与智能化。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能无轨自导引运输车物料运输信息管理系统，其特征在于：该系统包括本地控制单元、地表导引单元、数据传输单元和远程计算机控制单元，其中，本地控制单元是采用PLC和电气控制部件完成无轨自导引运输车的驱动、停止及转向的电气控制功能，地表导引单元以磁导引的方式负责产生导引信号，并传输给本地控制单元，用于指导无轨自导引运输车循迹行驶，数据传输单元连接本地控制单元和远程计算机控制单元，数据传输单元选用无线传输的方式构建，用于将无轨自导引运输车的车辆信息以及地理位置坐标实时传输给远程计算机控制单元，远程计算机控制单元向用户提供人机交互系统，并采用图形化方式显示无轨自导引运输车的实时地理坐标信息。

2.如权利要求1所述的一种智能无轨自导引运输车物料运输信息管理系统，其特征在于，所述本地控制单元包括多个无轨自导引运输车和充电站，所有无轨自导引运输车上至少设有供电蓄电池、PLC控制终端、动力驱动电机、驱动电机驱动器、转向伺服电机、伺服电机驱动器和行车制动系统，所述供电蓄电池为无轨自导引运输车提供电源，所述动力驱动电机通过驱动电机驱动器连接PLC控制终端，所述转向伺服电机通过伺服电机驱动器连接PLC控制终端，所述行车制动系统连接PLC控制终端；所述充电站为无轨自导引运输车的供电蓄电池进行充电。

3.如权利要求2所述的一种智能无轨自导引运输车物料运输信息管理系统，其特征在于，所述地表导引单元包括铺设在车间地表的磁导条和地标传感器、设置在磁导条表面的若干个基于RFID的地理坐标射频卡、设置在无轨自导引运输车底盘中轴线上的磁敏传感器和RFID读写器，所述磁敏传感器与磁导条之间磁感应连接，所述基于RFID的地理坐标射频卡与RFID读写器之间为射频通信连接，并在基于RFID的地理坐标射频卡中永久存储有表明无轨自导引运输车当前位置的地理坐标编码；所述磁敏传感器和RFID读写器均与PLC控制终端电连接。

4.如权利要求2或3所述的一种智能无轨自导引运输车物料运输信息管理系统，其特征在于，所述数据传输单元包括设置在无轨自导引运输车上的收发一体的无线通信终端，所述收发一体的无线通信终端与PLC控制终端电连接。

5.如权利要求4所述的一种智能无轨自导引运输车物料运输信息管理系统，其特征在于，所述远程计算机控制单元包括联网的远程终端上位机和数据库服务器，所述数据库服务器通过无线网络连接收发一体的无线通信终端，所述远程终端上位机采用数据电缆连接数据库服务器。

6.如权利要求5所述的一种智能无轨自导引运输车物料运输信息管理系统，其特征在于，所述远程终端上位机采用工控机，工控机上采用触摸屏式人机交互界面，在触摸屏式人机交互界面上设有远程计算机控制终端信息交互系统，在远程计算机控制终端信息交互系统上设有电子地图导引及监控端，一方面用于实时在线监控无轨自导引运输车的行驶路线，另一方面用于预先设定无轨自导引运输车的行驶路线，让无轨自导引运输车按预先设定的行驶路线自动运行而无需人工参与控制。

7.如权利要求2所述的一种智能无轨自导引运输车物料运输信息管理系统，其特征在于，所述无轨自导引运输车上还设有称重装置，所述称重装置包括设置在车体四周的称重传感器和分别连接称重传感器的四路A/D转换模块，所述A/D转换模块与PLC控制终端相连接。

8.如权利要求6所述的一种智能无轨自导引运输车物料运输信息管理系统，其特征在于，所述远程计算机控制终端信息交互系统采用三层客户/服务器模式，该模式在逻辑上将应用功能分为三层：客户显示层、业务逻辑层、数据层，其中，客户显示层是为客户提供应用服务的图形界面，业务逻辑层位于客户显示层和数据层之间，该层次封装了与系统关联的应用模型，并提供客户应用程序和数据服务之间的联系，用于执行应用策略和封装应用模式，并将封装的模式呈现给客户应用程序，数据层是三层模式中的最底层，数据层用来定义、维护、访问和更新数据并管理和满足应用服务对数据的请求；数据层的数据来源是对无轨自导引运输车自动监测所得到的采集数据，或者来源于系统的输入数据。

9.如权利要求4所述的一种智能无轨自导引运输车物料运输信息管理系统，其特征在于，所述收发一体的无线通信终端采用433MHz无线收发模块。

10.如权利要求8所述的一种智能无轨自导引运输车物料运输信息管理系统，其特征在于，所述电子地图导引及监控端是采用Map X地图显示控件构建而成。