随著(zhe)電梯智能(néng)化的發(fā)展和物聯網技術的進(jìn)步，與電梯交互的對(duì)象已不僅僅局限在人，還(hái)包括各式各樣(yàng)的AGV，電梯除了輸送乘客之外，運送藥物、食品、文件等也逐漸開(kāi)始普及。

圖 1上海某生物制藥廠AGV進(jìn)入電梯現場

圖1爲上海某生物制藥廠電梯與AGV之間的聯動交互，AGV將(jiāng)藥物箱運輸到電梯口，并通過(guò)和電梯進(jìn)行報文指令交互，然後(hòu)進(jìn)入電梯，再通過(guò)電梯將(jiāng)AGV運輸到指定樓層。由于電梯屬于特種(zhǒng)設備，與電梯交互的設備需符合特種(zhǒng)設備安全法的相關要求，其交互系統的安全性、穩定性及可靠性需符合電梯安全使用的要求。因此，設計一種(zhǒng)安全可靠的交互機制至關重要。
AGV與電梯交互系統需首先建立AGV與電梯之間的數據通訊鏈路，由于AGV的移動性特點， AGV與AGV管理服務器之間的通訊可采用局域網無線通訊，本案例采用Wi-Fi接入，也可采用廣域網無線通訊，如NB-IOT及5G等。AGV服務器和電梯之間可以采用有線網絡實現互聯。
AGV進(jìn)入電梯系統的總體結構包含AGV管理服務器、電梯、AGV、通信模塊MOXA和無線局域網AP等。
AGV管理服務器需要和多台電梯實現通信，通過(guò)Ethernet接口接入局域網和電梯進(jìn)行通信，電梯通過(guò)RS485串口和AGV服務器進(jìn)行通信。在AGV服務器端和電梯數據傳輸單元端之間添加一個MOXA通訊模塊，實現Ethernet接口和RS485串口之間的相互轉換，建立兩(liǎng)者之間的通訊鏈路，從而實現一台AGV管理服務器和多台電梯之間的報文交互。
AGV管理服務器和AGV之間通過(guò)無線局域網AP實現通信。
AGV 管理服務器獲取到電梯的狀态後(hòu)，通過(guò)無線AP給AGV發(fā)送相關的動作指令，AGV收到指令後(hòu)，執行進(jìn)入和駛出電梯的動作。
AGV和智能(néng)電梯系統總體結構，如圖2。

圖2 AGV-智能(néng)電梯系統的總體結構

二、AGV和電梯信息交互設計

爲了減少AGV和電梯直接交互過(guò)程産生的報文數量，本系統由AGV服務器和電梯進(jìn)行信息交互，并對(duì)結果進(jìn)行分析，將(jiāng)執行指令發(fā)送給AGV，AGV執行相應指令。
AGV系統和電梯交互流程爲：AGV申請電梯登記→電梯反饋登記成(chéng)功→AGV查詢電梯所在樓層→電梯反饋所在樓層→AGV請求電梯開(kāi)門→電梯開(kāi)門保持→AGV進(jìn)入/駛出電梯→AGV停止發(fā)送開(kāi)門請求→電梯關門→電梯釋放成(chéng)功。AGV在申請電梯登記後(hòu)，如果得到電梯反饋登記成(chéng)功，才可以進(jìn)行下一步動作，該交互流程中每個環節都(dōu)是不可或缺且環環相扣；通訊協議數據段中，充分利用數據段中的每一位數據，并進(jìn)行數據位校驗，避免傳輸和解析錯誤，通信數據量也能(néng)大大降低。

1. AGV駛入電梯信息交互設計

AGV進(jìn)入電梯時，AGV系統和電梯消息交互設計，如圖3。

圖3 AGV進(jìn)入電梯消息交互圖

AGV進(jìn)入電梯消息交互過(guò)程爲：
①AGV到達電梯門口後(hòu)，發(fā)送A轎内指令登記；
②電梯回應轎内登記指令；
③AGV轎内指令登記成(chéng)功，發(fā)送查詢電梯狀态指令；
④電梯回應當前狀态；
⑤電梯所在樓層信息和AGV請求樓層一緻，AGV發(fā)送開(kāi)門請求指令；
⑥電梯開(kāi)門到位後(hòu)，發(fā)送電梯就緒信号；
⑦AGV開(kāi)始駛入電梯，過(guò)程中不斷發(fā)送開(kāi)門請求指令；
⑧AGV到達電梯内部後(hòu)，停止發(fā)送開(kāi)門請求指令；
⑨電梯關門，本次AGV進(jìn)入電梯消息交互完成(chéng)，電梯釋放。

2.AGV駛出電梯消息交互設計

AGV駛出電梯時，AGV和電梯消息交互設計，如圖4。

圖4 AGV駛出電梯消息交互圖

AGV駛出電梯消息交互過(guò)程爲：
①AGV進(jìn)入電梯後(hòu)，發(fā)送A轎内指令登記；
②電梯回應轎内登記指令；
③AGV轎内指令登記成(chéng)功，發(fā)送查詢電梯狀态指令；
④電梯回應當前狀态；
⑤電梯所在樓層信息和AGV請求樓層一緻，AGV發(fā)送開(kāi)門請求指令；
⑥電梯開(kāi)門到位後(hòu)，發(fā)送電梯就緒信号；
⑦AGV開(kāi)始駛出電梯，過(guò)程中不斷發(fā)送開(kāi)門請求指令；
⑧AGV到達電梯外部後(hòu)，停止發(fā)送開(kāi)門請求指令；
⑨電梯關門，本次AGV進(jìn)入電梯消息交互完成(chéng)，電梯釋放。

3.AGV和電梯心跳流程設計

AGV每隔3秒鍾給電梯發(fā)送一次心跳報文，檢測AGV和電梯之間鏈路的連通性，AGV和電梯之間心跳流程設計，如圖5。

圖5 AGV-電梯心跳流程圖

三、AGV和電梯交互報文設計

AGV和電梯交互報文設計，如圖6。

圖6 AGV-電梯交互報文格式

交互報文具體内容，如表1。

表1 交互報文包含内容

DATA數據内容中包含AGV的請求指令和電梯的反饋信息，本案例中定義的指令，如表2。

表2 交互報文指令内容

四、AGV和電梯交互可靠性設計

AGV與電梯需要進(jìn)行頻繁的數據交互。實際使用過(guò)程中發(fā)現，由于以太網提供的服務是不可靠的交付，即盡最大努力的交付，傳輸會(huì)存在丢包、錯包、數據不均勻等情況，特别是出現數據堵塞情況，若仍一直按堵塞之前的數據發(fā)送頻率發(fā)送的話，隻會(huì)進(jìn)一步嚴重加劇數據異常的發(fā)生。
軟件實現上，通過(guò)在收發(fā)兩(liǎng)端建立數據隊列，將(jiāng)收到的數據統一存儲在接收隊列中，防止因斷包導緻校驗失敗而丢棄，防止因堵塞造成(chéng)數據同時到達時處理不當導緻數據丢失等問題，實際接收處理時，通過(guò)在接收隊列中提取合法數據包進(jìn)行處理；在發(fā)送時，將(jiāng)數據統一放置發(fā)送隊列，由發(fā)送單元周期性從發(fā)送隊列中提取合法數據包執行發(fā)送，AGV和電梯緩沖區流程圖，如圖7。

圖7 AGV-電梯緩沖區設計方案

另外，還(hái)可以通過(guò)調整發(fā)送單元合法數據包發(fā)送頻率，避免堵塞時緩沖區數據内容過(guò)快填

五、結論

随著(zhe)工業自動化的發(fā)展，AGV與電梯的交互應用場景將(jiāng)會(huì)越來越多，大到商場，小到住宅，凡是有電梯的場合就可能(néng)有AGV的應用。5G網絡與工業互聯網的融合，也逐步會(huì)使AGV應用的行業越來越多，跨度越來越大。AGV已經(jīng)成(chéng)爲了工廠物流配送系統的有機組成(chéng)部分。爲了讓配送系統實現更高的自動化程度，以及實現更高的效率，必須要實現AGV自動上下電梯，而要實現AGV自動上下電梯，就必須要實現AGV跟電梯系統之間的通信。如何設計穩定可靠的交互機制至關重要，是智能(néng)制造技術重點研究的課題。
本文提出基于以太局域網的安全交互系統，通過(guò)設計報文緩沖和重發(fā)互機制确保報文交互的成(chéng)功率，最大程度上保證AGV與電梯交互的安全性和可靠性，具有一定的參考價值。文章來源于AGV吧