VDI 4451 Blatt 7-2005 Compatibility of Automated Guided Vehicle Systems (AGVS) - AGVS guidance control system.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREKompatibilitt von Fahrerlosen Transportsystemen (FTS)Leitsteuerung fr FTSCompatibility of Automated Guided Vehicle Systems (AGVS)AGVS guidance control systemVDI 4451Blatt 7 / Part 7Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Handbuch Materialfluss und Frdertechnik, Band 2

2、VDI-RICHTLINIENZu beziehen durch / Available from Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2005Vervielfltigung auchfr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedDie deutsche Ve

3、rsion dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 53.060Oktober 2005October 2005The German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation.Inhalt Seite1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 FTS-Leitsteuerung .

4、. . . . . . . . . . . . . . 33 Benutzer und Auftraggeber . . . . . . . . . . 54 Beschreibung der Funktionsbausteine derFTS-Leitsteuerung . . . . . . . . . . . . . . . 74.1 FTS-interne Materialflusssteuerung . . . . 84.1.1 Auftragserzeugung mit Hilfevon Sensoren . . . . . . . . . . . 84.1.2 Auftragse

5、rzeugung ber einBDE-System. . . . . . . . . . . . 94.1.3 Auftragserzeugung durchIdentifikation der Last. . . . . . . 94.2 Transportauftragsabwicklung . . . . . . . 94.2.1 Transportauftragsverwaltung . . . 94.2.2 Fahrzeugdisposition . . . . . . . . 104.2.3 Fahrauftragsabwicklung. . . . . . 104.3 Serv

6、ice-Funktionen. . . . . . . . . . . . . 124.3.1 Applikationsmodellierung . . . . 124.3.2 Prozessabbildverwaltung . . . . . 134.3.3 Statistik . . . . . . . . . . . . . . 144.3.4 Diagnose. . . . . . . . . . . . . . 154.3.5 Simulation . . . . . . . . . . . . . 154.3.6 Hilfe . . . . . . . . . . . . . .

7、. . 165 Realisierung/Systemintegration . . . . . . . . 175.1 Hardware-Struktur von Leitsystemen . . . 175.2 Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Contents Page1 Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 AGVS guidance control sy

8、stem . . . . . . . . 33 Users and orderes . . . . . . . . . . . . . . . . 54 Description of the functional modules ofthe AGVS guidance control system . . . . . . 74.1 AGVS-internal materials flow control . . . 84.1.1 Order generation by meansof sensors . . . . . . . . . . . . . . 84.1.2 Order genera

9、tion by meansof a PDA system . . . . . . . . . . 94.1.3 Order generation throughload identification . . . . . . . . . 94.2 Transport order processing . . . . . . . . . 94.2.1 Transport order management . . . 94.2.2 Vehicle dispatching. . . . . . . . . 104.2.3 Travel order processing . . . . . . 104.

10、3 Service funktions . . . . . . . . . . . . . . 124.3.1 Application modelling . . . . . . . 124.3.2 Process image management . . . . 134.3.3 Statistics . . . . . . . . . . . . . . 144.3.4 Diagnosis . . . . . . . . . . . . . . 154.3.5 Simulation . . . . . . . . . . . . . 154.3.6 Help. . . . . . . . .

11、 . . . . . . . . 165 Realisation/system integration . . . . . . . . 175.1 Hardware structure of guidance controllsystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175.2 Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21VDI-Gesellschaft Frdertechnik Mat

12、erialfluss LogistikFachbereich B7 Fahrerlose Transportsysteme (FTS)Frhere Ausgabe: 07.03 Entwurf,deutschFormer edition: 07/03 Draft, in German onlyB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2005 2 VDI 4451 Blatt 7 /

13、Part 71 EinleitungDiese Richtlinie ergnzt die bereits existierendeRichtlinie VDI 2510:1997, welche die GrundlagenFahrerloser Transportsysteme (FTS) beschreibt.Bild 1 zeigt die Komponenten eines FTS.Mageblich fr derart anspruchsvolle automatisierteSysteme sind die Steuerungskomponenten. Diesegibt es

14、beim FTS auf zwei Ebenen:Auf Fahrzeugebene arbeitet die Fahrzeugsteue-rung (operative Ebene eines FTS), die in derRichtlinie VDI 4451 Blatt 4 beschrieben ist.bergeordnet befindet sich die Leitsteuerung, diedas Gesamtsystem FTS verwaltet und kontrolliert(administrative Ebene eines FTS). Diese Leit-st

15、euerung ist Gegenstand der vorliegenden Richt-linie.Die Abgrenzung der FTS-Leitsteuerung zu berge-ordneten Systemen ist in der Richtlinie VDI 4451Blatt 5 beschrieben.In der grundlegenden Richtlinie VDI 2510 ist dasThema Leitsteuerung kurz gehalten. Dort sind ledig-lich einige exemplarische Darstellu

16、ngen der adminis-trativen Ebene enthalten.1 IntroductionThis guideline is a supplement to the existing guide-line VDI 2510:1997 which describes the basic princi-ples of automated guided vehicle systems (AGVSs).Figure 1 shows the components of an AGVS.Such highly demanding systems are mainly deter-mi

17、ned by their control components. In an AGVS,they are provided at two levels: The vehicle control system, described in theguideline VDI 4451 Part 4, is effective at the vehi-cle level (operative level of an AGVS).The higher-level guidance control system man-ages and controls the overall system AGVS“

18、(ad-ministrative level of an AGVS). This guidancecontrol system is dealt with in this guideline.The definition of the AGVS guidance control systemin relation to higher-order systems is given in theguideline VDI 4451 Part 5.The fundamental guideline VDI 2510 does not gointo greater detail about the g

19、uidance control system.It only illustrates some examples at the administrativelevel.Bild 1. Komponenten eines FTS nach VDI 2510 Fig. 1. Components of an AGVS according to VDI 2510B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure,

20、Dsseldorf 2005 VDI 4451 Blatt 7 / Part 7 3 Inhalt der vorliegenden Richtlinie ist eine detaillierteund systematische Beschreibung der FTS-Leitsteue-rung. Sie richtet sich anEntwickler von FTS, insbesondere der Steuerun-gen,Hersteller von FTS-Komponenten,Planer von Materialflusssystemen und(potenziel

21、le) Betreiber von FTS.Sie soll eine systematische Annherung an die The-matik ermglichen, die Leistungsfhigkeit und Gren-zen einer Leitsteuerung aufzeigen und damit letztlichdas Verstndnis fr intelligente Materialflusslsun-gen verbessern. Auerdem wird eine Begriffswelt ge-schaffen, die (potenziellen)

22、 Betreibern und Herstel-lern von FTS die Verstndigung erleichtern soll.2 FTS-LeitsteuerungDefinition: Eine FTS-Leitsteuerung besteht aus Hard- und Soft-ware. Kern ist ein Computerprogramm, das auf einem oder mehre-ren Rechnern abluft. Sie dient der Koordination mehrerer Fahrer-loser Transportfahrzeu

23、ge und/oder bernimmt die Integration desFTS in die innerbetrieblichen Ablufe.Bild 2 zeigt die von einer voll ausgebauten FTS-Leitsteuerung abgedeckten Funktionen sowie dieSchnittstellen zu ihrem Umfeld.This guideline contains a detailed and systematic de-scription of the AGVS guidance control system

24、. It ad-dresses developers of AGVSs, in particular of AGVS con-trol systems,manufacturers of AGVS components,planners of materials flow systems, and(potential) AGVS users.The guideline is intended to allow a systematic ap-proach to the issue, demonstrate the performance andthe limits of a guidance c

25、ontrol system and thus, inthe long run, improve the understanding for intelli-gent materials flow solutions. Furthermore, a termi-nology is provided which is meant to enhance thecommunication among (potential) users and the ma-nufacturers of AGVSs.2 AGVS guidance control systemDefinition: An AGVS gu

26、idance control system comprises hard-ware and software. A computer program running on one or severalcomputers is at the heart of the system. It serves to coordinate sev-eral automated guided vehicles and/or takes care of the integrationof the AGVS into in-house processes.Figure 2 shows the functions

27、 covered by a fullyequipped AGVS guidance control system, and its in-terfaces with the environment.Bild 2. Funktionsbausteine der Leitsteuerung Fig. 2. Functional modules of the guidance control systemB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deut

28、scher Ingenieure, Dsseldorf 2005 4 VDI 4451 Blatt 7 / Part 7Die Funktionen knnen grob eingeteilt werden in dieFunktionsgruppen:Benutzer-InterfaceFTS-Interne MaterialflusssteuerungTransportauftragsabwicklungService-FunktionenAbhngig vom Komplexittsgrad und dem Umfangdes Gesamtsystems entfallen einzel

29、ne Funktionalit-ten oder sie werden von anderen Leitsystemen zu-stzlich mit bernommen.Essenziell fr eine FTS-Leitsteuerung sind lediglichdie Transportauftragsabwicklung und das Benutzer-Interface.Unter Alle Arten von Benutzern und Auftrag-gebern sind alle Personen und Gerte zusammen-gefasst, die die

30、 FTS-Leitsteuerung bedienen, steuernund beobachten.Die Funktionsgruppe Benutzer-Interface bildet dieSchnittstelle zwischen den Benutzern oder den Auf-traggebern des FTS und den FunktionsgruppenTransportauftragsabwicklung, FTS-interne Material-flusssteuerung bzw. Service-Funktionen. Sie umfasstsowohl

31、 Maschine-Maschine-Schnittstellen, z.B.Feldbus-, LAN- und WAN-Protokolle, als auchMensch-Maschine-Schnittstellen, z.B. Masken undFenster.Ein Transportauftrag setzt sich aus mindestenseiner Transport-Quelle (Lastaufnahme), einemTransport-Ziel (Lastabgabe oder Senke) und einerTransport-ID (Identifikat

32、ion des Transportauftrages)zusammen. Er kann weiterhin die folgenden Zusatz-informationen beinhalten:Prioritt des Transports oder Zeitpunkt, wann derTransport beendet sein sollEigenschaften des Transportgutesggf. mehrere Quellen und mehrere SenkenDie Transportauftragsabwicklung erhlt solcheTransport

33、auftrge, fhrt sie mit den ihr zur Ver-fgung stehenden Fahrzeugen durch und meldet dieErledigung an den Auftraggeber zurck.Die Funktionsgruppe FTS-Interne Materialfluss-steuerung kommt dann zum Einsatz, wenn der Auf-traggeber des FTS keine expliziten bzw. unvollstn-dige Transportauftrge (Lade an Stat

34、ion A; Entladean Station B) gibt. Dies ist z.B. dann der Fall, wennAnwendungswissen bentigt wird, um aus dem Auf-trag Bentige Material A an Station B“ einen odermehrere Transportauftrge zu generieren.Die Funktionsgruppe Transportauftragsabwick-lung leitet sich aus der Maxime im Fertigungs- undDistri

35、butionsgeschehen ab, das richtige Material zurrichtigen Zeit am richtigen Ort“ bereitzustellen.The functions can be roughly allocated to the func-tional groupsuser interfaceAGVS-internal materials flow controltransport order processingservice functionsDepending on the complexity and the extent of th

36、eoverall system, some functionalities are omitted orare taken over by other guidance control systems. Merely the transport order processing and the user in-terface are of essential importance to an AGVS guid-ance control system.“All kinds or users and orderers” means all per-sons and devices operati

37、ng, controlling and monitor-ing the AGVS guidance control system. The functional group User interface is the interfacebetween the users or orderers of the AGVS and thefunctional groups transport order processing, AGVS-internal materials-flow control and service functions.It comprises both machine-ma

38、chine interfaces suchas field bus, LAN and WAN protocols and man-ma-chine interfaces such as screen forms and windows.A transport order consists of at least one transportsource (load pickup), one transport target (load de-posit or sink) and one transport ID (identification ofthe transport order). It

39、 may include the following ad-ditional information:priority of the transport or point in time when thetransport is supposed to be completeproperties of the load to be transported several sources and sinks, if anyThe transport order processing receives such trans-port orders, executes them using the

40、vehicles availa-ble, and confirms execution back to the orderer.The functional group AGVS-internal materialsflow control is used when transport orders placed bythe orderer of the AGVS are not explicit, or incom-plete (loading at station A; unloading at station B).This is the case, e.g., when user kn

41、owledge is re-quired to convert the order Material A required atstation B“ into one or several transport orders.The functional group Transport order processingarises from the principle followed by manufactureand distribution, namely “to provide the right mate-rial in the right place at the right tim

42、e”. The basis isB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2005 VDI 4451 Blatt 7 / Part 7 5 Grundlage sind immer Transportauftrge, die entwe-der vom Auftraggeber ber das Benutzer-Interface indie Leitsteuerung gel

43、angen oder von der FTS-Inter-nen Materialflusssteuerung erzeugt werden. DieRckmeldungen eines Transportauftrages werden im-mer an den jeweiligen Auftraggeber zurckgeschickt.Die Funktionen der Transportauftragsabwicklungsind im Einzelnen:die Transportauftragsverwaltung, die eine Listevon Transportauf

44、trgen auf ihre Ausfhrbarkeit(z.B. zeitliche Einplanung oder Aufnahmebereit-schaft der Senke) testet und den Transportauftragggf. aktiviert,die Fahrzeugdisposition, die das fr den Trans-portauftrag gnstigste FTF auswhlt unddie Fahrauftragsabwicklung, die das FTF beauf-tragt und whrend der Auftragsaus

45、fhrung ber-wacht.Die Funktionsgruppe Servicefunktionen umfasst:die Applikations-Modellierung, z.B. zur bedie-nerfreundlichen Vernderung des Layouts oderzur Aktivierung oder Deaktivierung von einzelnenFahrzeugen,die Prozessabbildverwaltung (oft auch als Anla-genvisualisierung bezeichnet) zur Informat

46、ion desAnwenders ber Fahrauftrge, Fahrzeugzustndeund -positionen,die Statistik, um leicht an aussagekrftige Datenzu gelangen bezglich der Auslastung der Anlage,Hauptquellen und -senken, aufgetretener Fehlerusw.,die Diagnose zur effizienten Fehlererkennungdie Simulation, z.B. zur Analyse des Systemve

47、r-haltens unddie Hilfe zur Untersttzung des Bedieners.Die operative Ebene eines FTS bilden in der Regeldie Steuerungen der einzelnen FTF, deren Funktiona-litten und Schnittstellen in der Richtlinie VDI 4451Blatt 4 detailliert beschrieben sind.Unter periphere Einrichtungen und Infrastrukturfallen, wi

48、e in der Richtlinie VDI 2510 nher ausge-fhrt, z.B. Belegtmelder und Ampelanlagen.3 Benutzer und AuftraggeberBenutzer und Auftraggeber sind der FTS-Leitsteue-rung bergeordnete Systeme, die es ermglichen,Transportanforderungen auszulsen. Zur Transport-anforderung kommen, entsprechend dem jeweiligenAnw

49、endungsfall, unterschiedlichste Benutzer undAuftraggeber zum Einsatz.always formed by transport orders which are eitherpassed from the orderer via the user interface to theguidance control system or which are generated bythe AGVS-internal materials flow control. Transportorder acknowledgements are always returned to therespective orderer.The functions of transport order processing are, in de-tail:transport order management, checking a list oftransport orders for its feasibility