AGV在制造業中的應用越來越普及，西門子SIMOVE是AGV行業的標準化解決方案。西門子Plant Simulation是生產線與物流系統的仿真工具，通過仿真可以快速評估不同的生產預案并進行分析優化。為充分利用西門子SIMOVE AGV和Plant Simulation仿真的優點，本文介紹了Plant Simulation對SIMOVE AGV系統進行虛擬調試，快捷驗證PLC代碼和自動化過程。

1、

柔性制造技術與AGV系統概述

隨著工業4.0以及中國制造2025戰略的不斷深入實踐和應用，制造業數字化轉型和自動化技術呈現加速發展的趨勢，先進制造技術、工廠物流自動化是目前極受制造業重視的新技術應用領域；柔性加工系統(FMS)、柔性裝配系統(FAS)、柔性倉儲物流自動化系統是其中的重要組成部分；制造業正受到柔性生產理念的引領逐步實現智能制造和數字化工廠。在先進的加工制造生產線上使用柔性加工技術,在裝配(例如汽車及其部件)生產線上使用柔性裝配技術,在倉庫存取輸送線上使用柔性物流自動化技術，可以增加制造生產線和物流系統的柔性,提高生產效率,適應生產多品種產品的市場需求,提高企業的組織和設備重組能力以及對市場作出敏捷反應的能力。

目前，由于國內汽車行業的快速發展，其對配套生產廠家的產品質量、品種及產量要求不斷提高，特別是裝配制造業。越來越多的個性化和多樣化的產品正在塑造未來的制造行業?；谶@種情況，汽車制造業對柔性裝配系統的需求正在不斷提高。

在當前制造業轉型大潮中，自動導引車AGV（AutomatedGuided Vehicle）是構建柔性制造系統必不可少的重要設備和系統，其技術及應用都有很大發展和普及。同時，AGV技術的發展，又進一步促成了先進的柔性生產線、自動化物流系統的實現和提高。

AGV系統由控制臺、通訊系統、地面導航系統、充電系統、AGV本體和地面移載設備等組成。AGV可與物流自動化和生產控制系統集成在一起協同作業，是實現數字化工廠和智能制造不可或缺的部分。

使用AGV系統能夠給企業帶來很多好處，如提高倉儲效率，簡化物流管理，降低人工成本，提高產品質量等等。近年來，隨著中國汽車行業的蓬勃發展，越來越多的國內汽車生產廠家開始采用先進的AGV自動導引車作為裝配車間移動的工作平臺，提高生產線的混線生產水平，提高生產效率和產品質量。

2、SIMOVE AGV行業標準化解決方案

AGV系統由一套復雜的控制系統構成，AGV控制系統分為地面（上位）控制系統、車載（單機）控制系統及導航/導引系統，其中，地面控制系統指AGV系統的固定設備，主要負責任務分配，車輛調度，路徑（線）管理，交通管理，自動充電等功能；車載控制系統在收到上位系統的指令后，負責AGV的導航計算，導引實現，車輛行走，裝卸操作等功能；導航系統為AGV提供絕對或相對位置及航向。綜合起來，AGV系統可分為三大部分：移載控制，上位主控系統以及導航控制。

在實際應用中，AGV系統還必須與企業現有的生產、控制和自動化平臺進行集成，并且必須具有很高的可靠性和可用性，還必須滿足工廠安全要求。這都給AGV系統的應用和實施提出了嚴峻的挑戰。 應對這些挑戰的答案是西門子SIMOVEAGV系統平臺。SIMOVE AGV系統平臺是以通用控制器（如S71200/S71500）為基礎，基于TIA Portal軟件平臺的主控系統和集成周邊設備的系統平臺，能夠保證實時通信、實現數據增值，通過包含軟硬件及服務的一攬子技術方案為客戶在AGV應用領域提供整體解決方案。

西門子SIMOVE AGV系統平臺能夠幫助AGV制造商和最終用戶能夠“開箱即用”地自動化他們的AGV應用程序，其特點如下：

§ 基于西門子自動化和驅動組件的成熟自動化概念

§ 將不同供應商的AGV輕松集成到一個通用車隊管理系統中

§ 開放的第三方集成接口，如導航、驅動器和傳感器

§ 支持各種導航和定位系統，如固定軌道、激光制導和RTL

§ 基于工業標準的通信，如TCP/IP和PROFINET

§ 故障保護和非故障保護數據的同時WIFI通信

SIMOVE AGV包含以下功能模塊：

§ 移載控制自動化軟件庫

§ 用于主控的車隊管理軟件

§ 導航軟件

§ 維護軟件應用程序

§ 接口規范

§ 含推薦硬件的部件清單

§ 系統描述和用戶指南

§ 為AGV制造商和最終用戶提供手把手培訓

西門子SIMOVE AGV系統整體解決方案提供完整的軟硬件支持，下圖是推薦的硬件列表，包括PLC+IO、IPC、驅動、通信、安全、電池以及HMI（人機界面）。

1. 移載控制包括，包括驅動控制，安全集成等

基本功能

通信

路徑管理

驅動機構

能源供應

安全功能

2. 主控管理包括可視化，路徑規劃，車隊管理等，可基于PLC或PC來實現

訂單管理

路徑規劃

工廠和路徑可視化

機器安全

診斷

與外部過程控制的互連

3. 導航控制包括尋址、定位、裝卸載管理等

裝卸載功能：定位、路線跟蹤、避障

地圖管理

路線管理

SIMOVE提供了一個用于KPI監控的儀表板，用于確定每個AGV的最佳調度順序、包括每個AGV的狀態和位置的路線信息、系統警報和設備圖。它將多個AGV學科整合在一個統一的系統，在一個統一的硬件平臺上實現自動化和導航的結合；使用適當的操作系統，如Linux，用于基于PC的導航和PLC上的控制，以實現自動化；支持PROFIsafe安全集成。

3、Plant Simulation虛擬調試SIMOVEAGV系統

大家知道，制造業面對著越來越激烈的競爭，產品變得越來越復雜，種類也越來越多，響應地，產品的生產制造過程也越來越復雜，需要更柔性化的生產方式面對瞬息萬變的市場需求。而AGV可以幫助企業將剛性生產線轉變為柔性化生產方式，但AGV系統本身就是一個復雜的系統，更不用說還要連接到復雜的生產過程中；因此，在實際AGV系統實施部署前，在虛擬環境中利用數字化雙胞胎模型對AGV系統方案和業務場景進行測試和仿真驗證是十分必要和有益的。

西門子Plant Simulation是對生產過程和物流系統進行建模仿真的專業工廠仿真軟件工具，用于創建工廠生產物流系統的數字化雙胞胎模型，對其進行仿真、分析和優化，洞察系統特征并優化其性能。Plant Simulation具有面向對象的三維建模功能和強大的隨機數理統計分析功能，內置豐富的基本對象和應用對象庫；在不中斷生產的前提下或在實際生產系統安裝前，進行系統建模、運行仿真試驗和假設預案，運用內置的強大分析和優化工具評估各種生產方案。

Plant Simulation可以仿真各種規模的工廠和生產線，可以對各種生產物流系統的生產節拍、批量、生產單元、物料配送等進行仿真、分析和優化。可以在考慮不同大小的訂單與混流生產的復雜情況下優化生產布局、資源利用率、產能以及整個物流和供需鏈。

Plant Simulation具有開放的系統架構，提供了與外部數據平臺交互的一系列數據接口，通過這些接口和集成能力，可以建立Plant Simulation與外部的數據以及數據庫系統之間的信息通道，實現仿真模型與外部數據以及系統的信息集成。

Plant Simulation帶有PLCSIM_Advanced接口對象，可以在仿真模型和PLC之間交換數據。使用PLCSIM Advanced接口對象，可以使用TIA Portal中的STEP7配置CPU，對應用程序邏輯進行編程，然后將硬件配置和程序加載到虛擬控制器中，運行程序邏輯，觀察輸入和輸出的仿真效果，對程序進行驗證和優化。

西門子SIMOVE AGV系統平臺是以PLC為基礎，基于TIA Portal軟件平臺的自動化解決方案；Plant Simulation通過PLCSIM_Advanced接口對象可以很容易地實現與SIMOVE AGV系統集成，在虛擬環境中進行業務場景設計和測試，無需進行物理原型就可以查看、測試各種場景、環境和變量；及時響應和展示工程更改帶來的影響；在實際系統安裝前進行虛擬調試，提前發現問題解決問題，縮短現場調試時間，加快系統實施速度。 下面通過一個示例介紹Plant Simulation如何對SIMOVEAGV系統進行虛擬調試的過程和步驟。

創建PLCSIMAdvanced實例, 命名如：Simove_MC

在TIAPortal中檢索并打開本AGV系統的PLC項目（已預先建好），如下所示：

在TIAPortal中下載AGV系統的主控程序PLC代碼到PLCSIM Advanced實例：

從TIAPortal啟動WinCC HMI仿真：

打開本AGV系統的Plant Simulation模型（已預先建好），如：

Plant Simulation模型中包括了物料流和AGV路徑布局。

在PlantSimulation中通過PLCSIM_Advanced接口對象激活PLCSIM Advanced的連接；初始化后，AGV被放入車庫，仿真停止。

從EventController中啟動仿真，PLC中的主控程序現在可以控制仿真模型中的AGV了。

虛擬驗證：AGV管理系統功能驗證。仿真運行時在HMI上同步顯示AGV位置監控的詳細信息，同時顯示與工作站點的通信狀況信息。

虛擬驗證：通過HMI與AGV系統交互，向仿真發送命令運行仿真，以驗證自動化系統。如在本例中，在HMI中選中AGV1，按下維護鍵，AGV1將進入維護區域；在Plant Simulation模型中，AGV1將進入維護區域。

虛擬驗證：從仿真模型向自動化系統發送信號來驗證PLC代碼。如在本例中，一旦AGV1達到IP40（維護區域），在HMI中可以看到，外部信號丟失，該信號對應于AGV上的腳踏開關；在Plant Simulation中，按下Maintance completed按鈕，AGV1維護完成將被釋放進行正常工作。

另外，使用Plant Simulation AGV模型，還可以執行“What-If”假設分析并對AGV系統的以下問題進行分析優化：

AGV的最佳控制策略是什么？ 需要多少輛AGV？ 太多的AGV會互相阻塞嗎？

4、小結

西門子SIMOVE AGV系統應用解決方案是西門子自動化產品組合的一部分，使用標準自動化組件以及模塊化和預先定制的應用軟件，簡化AGV系統的應用編程和實施，通過開放的接口實現與其他系統的集成。 Plant Simulation具有強大的建模仿真能力，構建AGV系統數字化雙胞胎模型真實反映生產物流系統的實際狀況并進行仿真優化；通過PLC Sim Advanced對AGV系統進行虛擬調試，在虛擬環境中驗證SIMOVE AGV管理功能、控制邏輯和運動能力。 總之，西門子SIMOVEAGV系統平臺極大簡化了AGV系統的設計和工程工作；幫助企業將傳統的物料輸送設備和裝配線組件快速升級到柔性數字化生產線，逐步轉型為智能數字化工廠。

審核編輯：劉清