双举升装配型AGV信号失效分析

李永盼，刘静，张文涛，李洪涛

(长城汽车股份有限公司生产技术开发中心，河北保定 071000)

双举升装配型AGV信号失效分析

李永盼，刘静，张文涛，李洪涛

(长城汽车股份有限公司生产技术开发中心，河北保定 071000)

分析生产现场发生的主要问题得到双举升装配型AGV信号失效的几个主要原因，总结其解决方法和预防对策，以保证设备的可动率。

AGV；信号失效；故障诊断

0　引言

整车厂总装车间承载车身与发动机前后悬合装的工位，目前很多整车厂均采用AGV进行合装。AGV即无人搬运车，工业应用中不需驾驶员的搬运车。以可充电的蓄电池(或非接触式供电形式)为其动力来源, 装备有电磁或光学等自动导引装置，一般可通过电脑来控制其行进路线以及行为，依循电磁轨道所带来的信息进行移动与动作。如果信号丢失将会导致小车不可控制，造成报警停线，甚至将发动机车身顶起，其损失难以估量。由于问题发生时间不可控，生产过程中随时可能造成停线，给正常的生产带来较大的隐患，故文中主要针对双举升装配型AGV信号丢失问题进行分析。

1　AGV电器组成及功能

1.1基于WiFi 的系统网络设计

双举升AGV 通过无线WiFi 与上位控制台进行数据传输。在现场，WiFi全面覆盖以实现数据通信的实际需求。AGV 的工控机通过车载WiFi 模块与现场无线路由器建立连接，实现与控制台监控中心的数据交换，以确保无线通信系统的运作[1]。

电气控制舱里安装有AGV的控制器、伺服驱动器及各种控制用电气件，车体电气结构参见图1。

1.2主要电气元件

VCU 300(Vehicle Control Unit)是AGV主控制单元,可连接LCD显示屏作为AGV的显示终端，进行人机交互和状态显示；网口连接无线SA电台可以与上位机进行无线以太网联机，实现对AGV的调度。

MCU50是基于CAN总线通信方式的分布式运动控制器，具有两路增量式编码器信号的反馈输入，通过对伺服驱动器的调节，以达到对AGV车体运动的精确控制。每个MCU50能够完成两个轴的伺服控制，即一个MCU50可以控制一个驱动轮单元(一个舵轮电机和一个驱动轮电机)。

双举升AGV 动力轮采用位置环的闭环伺服系统，使得AGV 在重负载的情况下能与流水线上的汽车车体保持高同步精度[2-3]。双举升AGV伺服驱动器主要包括：轮电机伺服、舵电机伺服、举升电机伺服、后举升变轴距电机伺服。伺服驱动器是直接驱动AGV的执行机构，即控制电机运转，由运动控制单元MCU50输出控制信号作为伺服放大器的给定，从而使电机按照理想方式工作，每个轮电机装有测速机和编码器，反馈速度电压值和编码器脉冲，分别完成速度环和位置环的反馈控制。舵电机只装有编码器，完成位置环的反馈控制。

2　信号失效的3种故障分析与解决

2.1信号源故障

故障描述：AGV的VCU WCB(无线网桥)通信中断，与AP电台和控制台均链接不上，小车不受主控台控制，小车无法实现自动运行(见图2)。

故障分析：经过检测，9号AGV的IP、网关、子网掩码以及其他网络设置均正常，故排除小车故障。检测控制台的程序，发现程序里尚未分配新增AGV的IP，导致与小车的VCU通信不上。

问题处理：(1)在程序里增加9号AGV的IP地址，重新链接，设备通信正常。(2)在AGV开机后进入运行页面后，点击人机界面下方键盘上的“Sys”按钮，点击下一项至“系统管理”进入此页面后更改IP地址。此处的IP地址不能单独设置，此IP必须是电脑控制台的IP地址，保证所有小车在此处的IP都是一样的。此处设置错误同样会导致此类问题，导致网络通信中断。

2.2信号传送途径故障

2.2.1机械原因导致信号无法传送

故障描述： 5号AGV在线体运转过程中，AGV后驱动轮将轮电机到伺服之间的线路压断，导致航空插头损坏，小车无法运转。后重新更换线束和航空插头后，举升系统异常，而且前驱动轮与后驱动轮的驱动电机转速不同。

故障分析：

(1)AGV在转弯路段和校舵时需要舵电机来回转动，舵电机在转动过程中与线束卡扣发生干涉，长时间运转后造成线束卡扣断裂线束掉落在地面上，在行走过程中被车轮碾压，线束(信号线和电源线)和航空插头损坏(参见图3)，小车无法正常行驶。

(2)更换线束时，举升系统ECU到举升伺服的信号线虚接，导致信号无法从ECU正常发送至举升电机伺服，举升异常。信号线虚接原因有：①AGV生产制造时线路焊接不良；②非规定区域行驶因颠簸导致线路接触不良。

(3)电缆线断裂时导致编码器短路，编码器损坏(见图4)，编码器无法将转速信号反馈到至电机，导致电机转速异常，与前舵轮不一致，小车无法正常行走。

问题处理 :(1)将线束卡扣更换成不锈钢材质；改进线束绕行路线，避免舵电机与线束发生干涉；将问题横展排查，其余AGV小车作同样的更改。

(2)重新焊接虚接的线路，保证信号能够正常传送。

(3)更换新的编码器，使信号能够正常反馈至MCU-50。

(4)对AGV行驶区域进行严格要求，严禁AGV在非规定区域行驶。

2.2.2车体漏电干扰传输信号

故障描述：2号AGV在运行到29号站点时停车，轴距变化异常，报错为：位控轴失速(见图5)。重启后小车正常运行，在运行3～4圈后，同样故障出现，如此反复。

故障分析：

(1)出现故障站点为轴距复位的站点，首先排查轴距伺服是否发生故障，更换后故障仍存在，排除此原因。

(2)轴距报错的位置变化无常(参见图6—8)，CAN码盘状态错误。排查轴距电机编码器和MCU50-5，对调MCU后，小车轴距变化速度恢复正常，但信号灯闪烁异常。结论：MCU50出现问题，需要更换，信号线有故障。

(3)排查轴距变换相关的电源线和线是否有断路。经过逐一排查：所有线路通信均良好，无断路现象，信号线路正常。

(4)排查信号是否受到干扰，车体是否漏电。电源负极与车体电压显示电源电压50 V。结论：车体正极漏电，出现电压差，产生磁场干扰信号。查找车体漏电具体位置，发现后舵轮电源线磨损(参见图9)。

(5)分析车体漏电原因：①电源线缺少保护措施；②在非规定区域行驶AGV，AGV车体颠簸和大角度转弯时对电源线造成损坏。

问题处理:

(1)更换MCU50-5，轴距变换速度恢复正常。

(2)更换磨损电源线，对电源线缠绕蛇皮管进行保护，更换后AGV运行正常。

(3)对其他所有的小车进行逐一排查，并对线路缠绕蛇皮管进行保护。

2.3信号接收器故障

故障描述：AGV小车在安装调试过程中，8辆小车轴距变换机构在不同时间段发生异常，无法正常调节轴距。

原因分析：

(1)测量轴距变换相关的信号线，信号线均正常，排除信号线故障。

(2)由于是批量性的问题，考虑到不是车体漏电等故障。对轴距伺服进行检查，发现轴距伺服损坏。更换轴距伺服后，小车轴距变换正常，无问题。

(3)经过一段时间使用后问题重复发生，确定轴距伺服有缺陷，无法满足现场AGV的正常使用。

问题处理：根据现场AGV轴距变换系统，对轴距伺服进行升级处理，问题解决。

3　总结

如需保证AGV设备的信号通信可靠运行，消除因信号问题导致停机的现象，除在选择设备选型时，首先要选择有较高抗干扰能力的产品,尤其是抗外部干扰能力，如采用浮空技术、隔离性能好的控制系统和设备，还需保证以下几个方面：

(1)确保信号源及接收器通信正常

①使用前检查设备的IP、网关、子网掩码以及其他网络设置是否正常，确保设备能够正常发出通信信号。

②伺服信号器要经过多次验证，保证其性能稳定可靠，避免因性能不稳定导致设备停线。

(2)对电源线增加保护措施

①选用隔离性能较好的设备，选用优良的电源线、动力线和信号线，对于易磨损的电源线增加缠绕蛇皮管等保护措施，确保不会因线路磨损导致设备漏电，产生干扰信号的问题。

②接线要牢固，投入使用前对线路的焊接进行全面排查，确保线路无虚接现象。

(3)规定区域运行

设备使用过程中要严格按照要求在规定区域内使用，因为双举升装配型AGV对地面平整度要求精度较高，禁迁出规定区域使用设备，非规定区域行驶可能因颠簸导致车体漏电或信号线接触不良造成信号无法正常通信。

【1】徐文斌.基于工控机的AGV装配机器人控制系统设计[J].电子技术应用，2013(7)：131-133.

【2】陈无畏，李碧春，孙海涛，等.基于视觉导航的AGV模糊-最优控制研究[J].中国机械工程，2006(24):2546-2550.

【3】储江伟，王荣本.基于机器视觉引导的两轮差速转向AGV控制问题的研究[J].机械与电子，2010(10) ：51-55.

Signal Failure Analysis for Double Lifting Assembly Type AGV

LI Yongpan, LIU Jing, ZHANG Wentao, LI Hongtao

(Technical Center of Great Wall Motor Co., Ltd., Baoding Hebei 071000,China)

The main questions about double lifting assembly type AGV signal failure occurred in work field were analyzed. Several main reasons were gotten. The solution and prevention countermeasures were summarized, in order to ensure the moving rate of the equipment.

AGV；Signal failure；Fault diagnosis

2015-06-05

李永盼(1987—)，男，本科，主要从事汽车总装车间生产设备选型安装调试工作。E-mail：liyongpan369@163.com。