RGV 小车调度系统设计 要求

本文简述了调度系统的大致的 功能模块，以及这些模块所具有的功能。 着重讲述小车调度的各个方案，以及如何适用于各个项目（不同小车数量、不同站台数量）使其具有通用性。

可分为 以下 几个功能 ：任务管理、 进出口站台管理 、可视化 、段管理、校车管理、通信管理 、小车调度。本系统作 为 一个独立的模块处理来自 WMS 的 任务，根据 WMS 任务类型及RGV 系统 的 信息 向系统 中的 RGV 小 车发 送 任务 。 系统为为可配置型，可 根据系统下列 参数进行 配置，项目应用时不需要再进行开发工作。 RGV 调度软件扮演WCS 与 PLC 之间的桥梁 功能 WCS 是呈现给业主的界面，

待开 发 测试系统如图

轨道长度：约 88 m小车数量： 6 台

出入口数量：入口数量：1100个个

道岔：：44组组（（小循环小循环22个个，缓，缓存存区区22个个））

缓存位：位：低低谷时谷时部分部分小车可小车可离线离线进入进行维进入进行维护护

段：：最最多多200个，可根据项目需要，可根据项目需要进行进行配置配置

1任务管理：未执行任务、正在执行任务、完成任务 、 任务被删除 、 任务初始

化 。

2进出 口站台管理：监控 各个 进出口站台当前 的 状态。

3可视化： 按系统实际的 布置 进行 组态配置，显示 小车当前位置 及 状态 信息 等 。

4段管理： 按 当 前 各段的情 况根据 系统的 要求 控制小车的启停等。 段分 为 工作

段 缓存 段 维修 段 。

5.小车管理： 了解 小车当前的状况， 是否存在故障，以及任务的进行位置。

6.通信管理：与西门子 PLC 进行通信。

7.任务 分配 周期 ：在 周期 时间 内如何将 未处理 任务 进行 分配 给 小车 。

8.小车调度：如何规划好小车进行工作。

9.上电初始化配置，以及运行过程中的常规配置。

目前先按此分类进行设计，具体设计要根据开发的情况及遇到问题进行不断

改善。 理想调度系统：具有通用性，只更改参数即可适用于不同项目。

二通信管理

负责接收来自PLC 的数据 、 WMS 数据，通过解析解码发送到其他管理模块。

其他管理模块处理后，传回来的消息，又将通过通信管理发送至 PLC 、 WMS 。

具体功能如下：

1负责与西门子 PLC 的 报文发送接收 。

2：报文解析处理 。

3：将处理的信息发送给相应的管理模块 。

4：监视通信异常并报警 （心 跳） 。

三小车管理

负责检查

每一辆 小车 的 状态信息，跟踪当前小车所绑定的任务号 。 不需要设

置速度，加速度等等。因此只需配置检测信息即可。

1单辆小车的详细信息 ，以及一个周期所执行 的任务。

1）：单辆小车 状态 。（小车处于离线 在线 有货 无 货等

2）：操作模式 。（手动 自动）

3）：运行状态 。 （执行任务 待机

4WMS 任务号 。 （由任务管理功能模块提供任务号，与该小车绑定

5托盘条码 。 （由任务管理功能模块提供 托盘条码 ，与该小车绑定。用于校

验任务的正确与否）

6小车当前位置 。 由 PLC 提供当前位置

7任务的起点位置 。 （由任务管理功能模块提供任务起始站台号，与该小车

绑定。）

8）任务的终点位置任务的终点位置。。（由任务管理功能模块提供任务终点站台号，与该小车（由任务管理功能模块提供任务终点站台号，与该小车绑定。）绑定。）

9停停准准到位信号到位信号。。（由（由PLCPLC提供小车是否停到位）提供小车是否停到位）

10小车接货完成状态位小车接货完成状态位。。（由输送机或者（由输送机或者PLCPLC提供任务完成情况）提供任务完成情况）

11小车卸货完成状态位小车卸货完成状态位。。（由输送机或者（由输送机或者PLCPLC提供任务完成情况）提供任务完成情况）

12

更新的时间。更新的时间。（获取新的消息，更新一次）（获取新的消息，更新一次）

2：上电初始化配置。：上电初始化配置。

11）：上电）：上电后后，根据，根据PLCPLC提供的每辆提供的每辆小车小车IDID详细信息更新小车详细信息详细信息更新小车详细信息表的位置等信息表的位置等信息。。

22）：判断）：判断每辆每辆小车是否都在线，是否存在异常等等检测。小车是否都在线，是否存在异常等等检测。

33）：检测完毕，）：检测完毕，判断是否有任务判断是否有任务绑定在小车上绑定在小车上，若有任务继续执行，若无，若有任务继续执行，若无任务则让小车任务则让小车原地或原地或移至不影响后车执行任务的位置移至不影响后车执行任务的位置等待任务的分配等待任务的分配

四

四．．段管理段管理

段是小车的运动段是小车的运动轨迹轨迹的分段可定义的最小工作区域，段的分段可定义的最小工作区域，段的状态的状态确定了小确定了小车进入的动车进入的动力力参数参数及停止及停止位置位置。。定定义义小车的速度，加速小车的速度，加速度，停止都通过段度，停止都通过段参数参数来来管理管理。。需要初始化配置，配置表还需具备可维护性。需要初始化配置，配置表还需具备可维护性。

1

1：段的：段的配置清单配置清单

11）：段的数量。）：段的数量。INTINT（（最大最大：：200200））

22）：段的开始值。）：段的开始值。DINTDINT（可设置）（可设置）

33）：段的结束值。）：段的结束值。DINTDINT（可设置）（可设置）

44）：）：段中站台的具体位置。段中站台的具体位置。DWORDDWORD

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55）：）：行驶速度。行驶速度。INTINT（每段速度都可设定，根据路程以及站台的情况（每段速度都可设定，根据路程以及站台的情况设定）设定）

66）：）：加速度选择。加速度选择。BOOLBOOL（小车内部设置（小车内部设置22个档位）个档位）

77）：）：减速度选择。减速度选择。BOOLBOOL（小车内部设置（小车内部设置22个档位）个档位）

88）：小车之间的安全距离。）：小车之间的安全距离。INTINT（根据实际现场来设置，尽量实现无（根据实际现场来设置，尽量实现无缝贴合）缝贴合）

99）：）：距离控制。距离控制。BOOLBOOL

1010）：行驶方向。）：行驶方向。BOOLBOOL（目前使用单一方向，后期优化考虑双方向）（目前使用单一方向，后期优化考虑双方向）

1111）：注销段。）：注销段。BOOLBOOL（当设定完毕，一般情况下不注销）（当设定完毕，一般情况下不注销）

1111）：具有站台的段，停止是否时能使能。）：具有站台的段，停止是否时能使能。BOOLBOOL（根据任务来使能）（根据任务来使能）

2

2：：段初始化段初始化

段段最长可以设置最长可以设置200200个个段，段，数量数量一定一定而而长度不长度不固定固定，，因此为因此为适应每个项目适应每个项目，，设置设置每个每个项目都为项目都为200200段。段。

在

在软件软件中可以中可以对对段长度进行段长度进行修改修改设置设置。需。需手动设置为：手动设置为：站台站台所在段所在段。。站台为站台为唯一，唯一，因此因此选择后不可重复选择选择后不可重复选择（软件也（软件也有有限制限制）。）。其余参数其余参数均均有有默认值，亦可默认值，亦可手动手动进行修改。进行修改。

段段初始化初始化主要用于主要用于项目开始项目开始的的安装配置安装配置，初始，初始化会将之前所有的配置全清化会将之前所有的配置全清空空，因此，因此不对业主进行不对业主进行开放。开放。

五

五．．出入库出入库站台管理站台管理

1

1：：设计设计前提前提。。

用于显示

用于显示数据给业主查看站台当前信息，数据给业主查看站台当前信息，在在软件软件内部进行内部进行配置配置即可。即可。

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2

2：：设计设计方案方案。。

站台需要进行存货或卸

站台需要进行存货或卸货，小车需要进行任务校验，判断是否绑定的货物就货，小车需要进行任务校验，判断是否绑定的货物就是该站台所需货物，是该站台所需货物，是就接收，否是就接收，否不不接收，并报警。接收，并报警。

1

1））：：进出口进出口站台站台按创建按创建时间时间顺序顺序进行排列进行排列要要接收或卸货任务，接收或卸货任务，当有小车当有小车停下停下执行任务时，取执行任务时，取创建时间创建时间最最长的长的任务任务（（正在正在执行）执行）与与条码进行比较，判断该任务条码进行比较，判断该任务执行是否正确。执行是否正确。

2

2）：软件）：软件中中在在进出口页面可以进行各个站台信息查询。进出口页面可以进行各个站台信息查询。

3

3）：）：进出口站台进出口站台界面显示界面显示当前当前正在执行的任务正在执行的任务。。

3

3：：初始化配置初始化配置

不

不同的项目同的项目进出进出口站台数量不同口站台数量不同，，所以在所以在软件软件运行运行之前进行之前进行站台站台数量配置。数量配置。同样同样不对不对业主进行业主进行开放开放。。

要

要满足使用过程中进行满足使用过程中进行增删改增删改。。不对不对业主业主开放开放。。

六

六．．任务管理任务管理

任务是调度系统的服务对象，本系统就是根据任务的信息来进行优化，任务是调度系统的服务对象，本系统就是根据任务的信息来进行优化，得出最佳路径来调度小车，因此将任务进行分类处理非常重要。任务大致可分为得出最佳路径来调度小车，因此将任务进行分类处理非常重要。任务大致可分为三类三类：：未处理任务信息、正在执行任务信息、已完成任务信息，三类的信息配置未处理任务信息、正在执行任务信息、已完成任务信息，三类的信息配置格式相同。格式相同。未执行任务分配未执行任务分配给小车时，将涉及小车任务周期分配。给小车时，将涉及小车任务周期分配。

1

1：任务：任务信息信息配置配置（未处理任务信息、正在执行任务信息、已完成任务信息（未处理任务信息、正在执行任务信息、已完成任务信息、、被删任务被删任务））

11）：）：WMSWMS任务号。（任务号。（WMSWMS下发任务）下发任务）

22）：托盘条码。（）：托盘条码。（WMSWMS下发任务）下发任务）

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33）：任务类型。（）：任务类型。（WMSWMS下发任务）下发任务）

44）：任务状态。（未执行）：任务状态。（未执行//正在执行正在执行//任务完成）任务完成）

55）：小车）：小车IDID。（若任务为未执行，则为空，有小车领取任务，则标记该小。（若任务为未执行，则为空，有小车领取任务，则标记该小车车IDID号）号）

66）：起点。（）：起点。（WMSWMS下发任务）下发任务）

77）：终点。（）：终点。（WMSWMS下发任务）下发任务）

88）：更新时间。（任务信息有改变则更新一次））：更新时间。（任务信息有改变则更新一次）

99）：创建时间。（任务开始创建的时间））：创建时间。（任务开始创建的时间）

2

任务 分配 。

每个存货取货站台，都有自己的任务序列。如何分配任务将关系到小车调

度的效率问题。

七

小车 调度

涉

及到如何高效地使用小车，节约成本又不浪费时间，是算法优化关注的对象。

小车 调度采用最 近 取货原则。 出入 库口有任务申请时系统以最近可执行任务的 小

车去领取任务。 当 有小车阻碍后车执行任务，系统可 将 前车移至下一个 开 放段 。

设计一套具有通用性的算法，适用于各个项目。

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八

八．．可视化可视化

实现

实现功能：功能：以组态以组态形式进行画面的形式进行画面的设计设计并可集成于整个并可集成于整个WMSWMS中中。。

1

1）动画）动画背景背景站台位置站台位置能进行修改能进行修改。。

2

2））环穿轨道环穿轨道要要有段的有段的编号编号。。（由于段与段之间密集，若全编号将影响（由于段与段之间密集，若全编号将影响美观，因此修改为在小车上显示小车所在段号）美观，因此修改为在小车上显示小车所在段号）

3

3））小车的小车的IDID号号显示显示在小车上在小车上以及小车上显示当前所在段以及小车上显示当前所在段

4

4））有任务与无任务的小车用不同颜色区分开。有任务与无任务的小车用不同颜色区分开。

RGV穿梭车在船厂无人化钢板库的应用

前言

近年来，国内各大船厂加快了装备智能化升级改造的步伐。一直以来,传统钢板库区作业均是由人工操作行车对钢板库区的钢板进行吊运作业，不仅浪费了很多人力资源，且存在工作效率低下，易出现安全事故等问题。不久的将来国内各大船厂钢板库区，都将逐步使用智能化装备来替代传统人工操作模式进行库区作业，这会大大提高钢板库区的作业效率以及库区利用率。

一、RGV轨道穿梭车应用简述

船用钢板库区内板材规格差异较大，为了满足无人化库区标准人库的必要条件，可通过RGV轨道穿梭车作为解决多规格钢板标准入库的问题。

无人化钢板库区自动人库采用低压供电RGV轨道穿梭车作为主体，应用PLC进行数据采集和处理，通过激光测距与绝对值编码器复合校验作为定位手段，采用工业级无线网络进行数据通信。实现了钢板库区多种规格钢板人库的标准化，降低了人库时间，提高了库区作业效率，既满足自动入库时对输人标准化的需求，又解决了非标船用钢板人库效率低的难题。

如图1所示，一套标准的RGV轨道穿梭车人库系统应由RGV轨道穿梭车本体机械及电控系统、位置检测系统、地面管理服务器(小车调度系统)以及无线通信系统组成。

图1 RGV轨道穿梭车入库系统框图

二、 RGV轨道穿梭车

2.1 RGV轨道穿梭车简介

RGV轨道穿梭车为有轨制导车辆，通过程序控制实现取货、运送、放置等任务，并可与上位机或 WMS 系统进行通信,结合激光定位、RFID或条码识别等技术实现智能化运行的功能。

RGV轨道穿梭车按运动方式可分为环形往复和直线往复,适用于多种类型的无人化自动仓储系统，可进行单个货物存放、多个货物连续存放、货物人库定位、单个货物捡取、指定数量捡取、货品AB面转换等功能。

RGV轨道穿梭车的特点是:加速度和移动速度都比较快,适合运送重型工件;因导轨固定,行走平稳,停车定位精度较高;控制系统简单、可靠性好、制造成本低廉、便于推广应用;RGV轨道穿梭车可以连接多个物流节点,具有快速、配置简单、便于维护的特性,在一些物流方案中可以取代配置相对复杂而且机动性差的输送机系统;根据不同的物流规模和频度,系统可以选用多台RGV轨道穿梭车同时工作以满足实际作业需求。RGV轨道穿梭车的控制由上级调度控制系统完成,如物流路径和工作方式的变更，只需要重新设定控制系统的有关参数就可以实现。

2.2 RGV轨道穿梭车机械构成

RGV轨道穿梭车主要由车架、模块化箱型车轮组、变频制动减速电机、导电装置(钢轨滑块式)、清轨器等部件组成。

1)车架为RGV轨道穿梭车的主体结构,需要有足够的刚性与韧性,一般采用额定载荷的 150%设计,避免存在裂纹、气孔、夹渣等缺陷。

2)为了保证车轮在轨道上的平稳运行,克服和消除车架在空载、重载情况下的弹性变形量和轨道横向平行度的偏差，一般一侧车轮组采用双轮缘结构(见图2),另一侧车轮采用无轮缘结构,且车轮对的轴承座的一侧通盖、闷盖留有空隙,能够使轴承在轴承座内轴向微量游动。而RGV轨道穿梭车减速电机空心轴齿直接套装在主动车轮轴上，通过防转扭力臂和车架连接。

图2 双轮缘车轮组

RGV轨道穿梭车机械总装精度需达到轴距极限偏差为±2.0mm;两轮对轴线的平行度公差为2.0mm;两轮对角线之差不大于30mm;被动轮与基准轨道面的间隙不大于2.0mm。另外，自动控制模式下的RGV轨道穿梭车重复定位精度应满足±20mm。

2.3 RGV轨道穿梭车电气控制构成

RGV轨道穿梭车电气控制系统具有智能、环保的特点。控制系统高度自动化能可靠地完成作业的各种控制动作，具有完善的操作保护功能、操作提示、操作警告、误操作锁止等功能。主要由地面供电系统、车载控制系统、远程自动控制系统组成。

1)地面供电系统:低压轨道供电式RGV轨道穿梭车配置地面供电系统,AC380V电源通过降压变压器降压至三相AC36V安全电压，送至经绝缘处理的2根行走导电钢轨和中间导电轨,再通过受电靴引至RGV轨道穿梭车上的升压变压器，将三相AC36V升压至三相AC380V作为RGV轨道穿梭车的驱动电源。

2)车载控制系统:RGV轨道穿梭车车载控制系统采用变频制动电机和变频器来实现电机低速柔性启动、减速柔性制动并满足电动平车走行机构的加速度要求，使平车的行走平稳无冲击。

3)远程自动控制系统:RGV轨道穿梭车远程自动控制系统由车载PLC、绝对值编码器、小车激光定位系统、无线通信系统及自动控制软件组成。该系统可以有效地保证自动控制模式下RGV轨道穿梭车的稳定精准运行。除应急控制和其他公用设备外，所有控制信号及故障报警信号均通过车载PLC发出。

三、关键技术

3.1 RGV轨道穿梭车定位系统

RGV轨道穿梭车需要将待入库钢板根据其规格送至库区内指定吊运点,由于RGV轨道穿梭车与自动化行车工作时均为无人作业，重复定位精度要求高。考虑到船厂的工作环境与RGV轨道穿梭车定位的重要性，采用激光测距传感器+绝对值编码器双重定位组合的方式确保RGV轨道穿梭车的运行精度和终端定位。激光测距作为主要的定位方式，编码器作为辅助和校正定位方式,在RGV轨道穿梭车的总行程中设置若干校正零点，用于消除编码器的累积误差，确保对编码器对辅助转运装置的定位精度准确无误。

激光测距传感器一般由激光器、检测器以及测量电路构成,检测精度较高,可满足对检测精度比较严格的要求。

激光测距作为RGV轨道穿梭车的定位方式具有以下几个优点:

1)非接触式检测;

2)检测精度高;

3)抗干扰能力强;

4)体积小、防护等级IP65;

5)安全激光对人眼无害。

绝对值编码器作为RGV轨道穿梭车的定位辅助装置，根据行走轨道上设置的数据校正点更新位置数据，向车载PLC反馈位置信息2ms/次，确保了最佳精度,与激光测距定位数据互为校对。

3.2 网络通信系统

RGV轨道穿梭车为移动设备，并且其无人化运行需要接收地面管理系统发出的调度指令，需要构建无线网络通信系统与地面控制服务器进行通信。无线网络通信技术要求:

1)满足船厂复杂的工业使用环境以及沿海地区潮湿、多雨的地理环境;

2)保证数据通信及RGV小车的运行稳定性，实现实时数据传输通信无中断无通信死角;

3)支持2.4GHz/5GHz2 种制式，可避免同频干扰;

根据网络系统的各项技术要求，无线网络系统采用如图3所示的工作原理。

图3 无线网络工作原理图

无线AP设备和Clint设备均支持网线带Poe供电，配置安装简单方便。每隔一定的距离沿轨道布置一定数量的AP，可以保证设备运行时通信无死角以及数据传输的稳定性，完全满足于船厂车间对于系统网络配置的技术要求。

3.3 RGV轨道穿梭车调度系统

RGV轨道穿梭车调度系统运行在轨道穿梭车车载服务器内，主要负责与上级自动化行车管理系统进行数据交流，并与自动化行车系统内其他设备接口管理以及各类安全装置联锁功能，包括但不限于RGV轨道穿梭车行走目标接收、RGV轨道穿梭车定位信息发送，主要对上级管理系统下发的指令进行指令分解、指令计算以及少量的数据存储。

四、结语

船厂无人化钢板库区是建设船厂智能物流系统不可或缺的智能单元，而RGV轨道穿梭车的合理应用是无人化库区满足船厂多种规格钢板标准化入库问题的有效解决方案，本方案的实施符合船舶行业进行智能化升级的发展趋势，伴随国内船舶制造业向着智能制造转型的机遇，该方案的推广应用具有广阔的前景。

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作者：韩荃/秦忠文/赵健/徐志升/张凡

来源：《工程建设与设计》

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