最近上海疫情嚴重，閒賦在家無事可做，手機裡不斷的推送一些無腦的謾罵聲音，索性找點事情做，將3月份實施的一個自動搬運小專案做一個簡單的彙總，便於今後專案實施中積累一些經驗。專案需求非常簡單，因為能力有限也做不了大專案，弄點小專案賺點零花錢。
一. 自動搬運需求
（1）車間有多條生產線，要實現在生產線上實現料架的自動搬運，以其中兩條生產線未例。(此應用場景在生產車間應該是屬於比較常見的場景，佈局示意圖如下圖)
(2) A-1，A-2，B-2，B-1 屬於一條生產線，C-1，C-2，D-2，D-1 屬於一條生產線，其中A-1，A-2，C-1，C-2 是碼垛處(將物料將機械手裝載到料架上) ，B-2，B-1，D-2，D-1 工臺（消耗物料處）
(3) A-1，A-2 共用一個機械手用於左右兩邊碼垛，B-2，B-1 共用一個機械手用於左右兩邊碼垛
(4) 兩條生產線共用一臺AGV，用於搬運料架往返碼垛區和工臺區
(5) B-2，B-1，D-2，D-1 工作臺處各有一個實體按鈕，用於呼叫AGV搬運
(6) 如果人工按 實體按鈕 則將指令發給AGV將對應的工臺位的空料架搬運到碼垛區 進行碼垛， 機械手碼垛完成之後將滿料架自動搬運到工臺處進行作業
(7) AGV 使用海康的潛伏式AGV，機械手使用匯川機械手
(8) A-1，A-2 ，C-1，C-2 AGV 進入都有光柵控制，進入料架底部時需要控制光柵亮，離開時光柵關閉
二. 需求分析
潛伏式AGV：海康，數量1臺，RCS控系統下發基本排程，一臺主控伺服器， B-2，B-1，D-2，D-1 處各有一個實體按鈕，用於下發指令給AGV搬運
A-1，A-2 中間機械手： 匯川，數量1臺，匯川PLC控制，Modbus 協議 , TCP/IP
C-1，C-2 中間機械手： 匯川，數量1臺，匯川PLC控制，Modbus 協議 , TCP/IP
料架：兩條線各有兩個料架 （設計是每條線有三個料架，最終只使用了兩個），料架底部有固定二維碼
搬運通道：搬運通道只允許單臺AGV 行走
光柵：A-1，A-2 ， C-1，C-2 與通道交接之處有光柵，其開啟/關閉狀態由對應的機械手PLC控制，進出訊號由AGV給到PLC
現實問題：
(1) 實體按鈕只能發起對AGV的移動指令，只能執行明確的移動指令，比如 P1點 到 P2點， 或者P1點，P2點，P3點，假設由B-1 發起搬運空料架到碼垛區 A-1，A-2 ， AGV是無法知道哪個地方是空的，所以實體按鈕無法明確最終目標點。注：實體按鈕只能配置固定的搬運點
(2) 機械手在碼垛狀態(工作狀態) AGV是不能進入的，需要機械手和AGV有一個比較完善的互動機制
(3) 海康AGV公開的介面中，只有配置的執行模板關鍵位置點才有回傳，並非所有的座標點都可以回傳資料（可能有其他的方式可以獲取，打算個人沒有找到）。
(4) 機械手碼垛完成之後，AGV自動將碼垛完成的料架搬回到工臺的空位，同樣面料的(1)問題，需要管理位置的空滿狀態
(5) AGV 控制運動模板中有幾個回傳引數可以自定義： 開始任務，結束任務，走出儲位，繼續任務 四個重要的回傳資訊，也可以通過一些其他的引數來互動，目前還沒有理解的很深
(6) 海康AGV中要明確的區分任務號和請求號，這個給了我不少的困擾
AGV執行軌跡分析：
(1) 未解決空料架，滿料架，空庫位，滿庫位的問題，則需要一套統一的控制系統來協調機械手與AGV，假設系統名為 C系統（為了後續文章中的統一稱呼）
(2) 在地圖上設定了三個重要的互動點，P1，P2，P3
(3) B-2，B-1，D-2，D-1 實體按鈕 按下，AGV統一搬運對應的空料架統一到 P1 (算完成一個搬運任務)，到了P1之後然後由C系統判斷 A-1，A-2 ，C-1，C-2 哪個點有空位，然後在P1點重新發起一個新的搬運任務
(4) 以 P1，P2， A-2 為例： P1 開始搬運任務，然後經過P2(通知光柵亮)，最終到達A-2 , 在A-2 放下空料架之後回到 P2(通知光柵關閉)，同時告知機械手開始碼垛。 當此任務完成之後，判斷A-1,C-1，C-2 哪個地方有已經滿了的貨架，則自動開啟下一個滿料架的搬運任務, 否則會一直在P2等待。以此類推其他四個位置的搬運也是如此。
(5) 判斷滿料架，仍然接著上面一個示例，假設A-1 區碼垛完成，則行走的路徑是： P2，P3，A-1，P3，B-2(或B-1) , 說明一下料架只能同線搬運，不能混線搬運。在這裡我們需要將這個任務拆解為兩個任務： P2，P3，A-1 以及 P3，B-2
(6) 總之增加P1,P2,P3三個點，P1 是為了判斷碼垛區哪個地方是空位，P2,P3是為了控制光柵的關閉。 但是要注意一點，當A-1，B-2 回程過程中 P2 互動點是必須經過的，但是此時P2點是不能有訊號觸發的。
根據搬運的軌跡迴圈在此基礎上設計了10個搬運模型模板：
路線一：B-1(B-2) 到P1 ，使用T01模板，由按鈕發起搬運動作 回傳引數配置：btnStartOne，btnEndOne
路線二：D-1(D-2) 到P1 ，使用T02模板，由按鈕發起搬運動作 回傳引數配置：btnStartTwo，btnEndTwo
路線三：P1，P2，A-2 (自動回到P2) ，使用模板T03模板，由C系統自動發起 回傳引數配置：btnStartThree, btnContinueThree, btnEndThree
路線四：P1，P3，A-1(自動回到P3) ，使用模板T04模板，由C系統自動發起 回傳引數配置：btnStartFour, btnContinueFour, btnEndFour
路線五：P1，P2，C-2(自動回到P2) ，使用模板T05模板，由C系統自動發起 回傳引數配置：btnStartFive, btnContinueFive, btnEndFive
路線六：P1，P3，C-1(自動回到P3) ，使用模板T06模板，由C系統自動發起 回傳引數配置：btnStartSix, btnContinueSix, btnEndSix
路線七：A-2[省略],P2,P3,A-1 (或者A-1[省略],P3,P2,A-2) ，使用模板S01, 由C系統自動發起 回傳引數配置：btnStartSeven, btnContinueSeven, btnEndSeven
路線八：C-2[省略],P2,P3,C-1 (或者C-1[省略],P3,P2,C-2) ，使用模板S02, 由C系統自動發起 回傳引數配置：btnStartEight, btnContinueEight, btnEndEight
路線九：A-2,P2,B-2(B-1) 【或者A-1,P3,B-2(B-1)】，使用模板S03, 由C系統自動發起 回傳引數配置：btnStartNine, btnContinueNine, btnEndNine
路線十：C-2,P2,D-2(D-1) 【或者C-1,P3,D-2(D-1)】，使用模板S04, 由C系統自動發起 回傳引數配置：btnStartTen, btnContinueTen, btnEndTen
其中 路線一，路線二 屬於同一個型別，任務的發起是由實體按鈕發起； 路線三，路線四，路線五，路線六 屬於同一種型別，用於搬運空料架到碼垛區； 路線七，路線八屬於同一種型別，用於AGV到碼垛區區滿料架； 路線九 ，路線十 是屬於同一種型別，用於將滿料架搬運到工臺
機械手控制點說明（點位明細不詳細講解，能夠理解大致的意思就行）：
機械手控制邏輯：A-1(C-1) 左邊光柵 ，A-2(C-2) 右邊光柵
(1) 如果空料架搬入A-1(C-1) 判斷A-2(C-2)碼垛是否完成, 如果碼垛完成下發指令機械手開始左邊的碼垛,否則機械手不做任何改變;
如果 [D1309]=[ D1310] ，則寫入PLC [D1291]=1
如果 [D1309]!=[ D1310] ，則不做任何動作
(2) 如果空料架搬入A-2(C-2) 判斷A-1(C-1)碼垛是否完成, 如果碼垛完成下發指令機械手開始右邊的碼垛,否則機械手不做任何改變;
如果 [D1307]=[ D1308] ，則寫入PLC [D1291]=2
如果 [D1307]!=[ D1308] ，則不做任何動作
(3) AGV進入左邊A-1(C-1) 搬運滿料架，判斷機械手的狀態，如果機械手的碼垛不在左邊工作且碼垛數量完成即可進行搬運，否則不能進行搬運;
如果 [D1307]=[ D1308] && [D1307]>0 && [D1306]!=1 , 則AGV則進入搬運
AGV搬運開啟之後，則需要將PLC中的[D1307]值設定為0
(4) AGV進入左邊A-2(C-2) 搬運滿料架，判斷機械手的狀態，如果機械手的碼垛不在右邊工作且碼垛數量完成即可進行搬運，否則不能進行搬運;
如果 [D1309]=[ D1310] && [D1309]>0 && [D1306]!=2 , 則AGV則進入搬運
AGV搬運開啟之後，則需要將PLC中的[D1309]值設定為0
(5) 如果機械手A-1(C-1) 碼垛完成, PLC寄存值：[D1307]=[ D1308] && [D1307]>0 ,且[D1306]!=1
(6) 如果機械手A-2(C-2) 碼垛完成, PLC寄存值：[D1309]=[ D1310] && [D1309]>0 ,且[D1306]!=2
三. 技術問題
(1) 海康提供了RCS控制系統，對外協議是HTTP協議，所以這個對接就比較方便了。其中幾個重要的介面： 下發搬運任務指令，繼續任務指令，獲取瞭解與座標之間的對應關係，同時關於回傳的引數設定， 此處對接是比較簡單的，一般做web開發的基本不會有問題
(2) 匯川機械手對接，使用Modbus協議，TCP/IP ，在沒有使用真機操作之間可以使用Modbus模擬器 （Modbus Poll，Modbus Slave 軟體），網上可以下載。 模擬器上成功了到裝置上十有八九就成功了。（關於Modbus以及這個軟體的使用可以網上搜尋資料，還比較多）。 目前我使用Modbus的通訊元件是HSL(付費，相對較便宜，也就幾千塊錢)，也可以網上找其他的元件。 當然也可以使用KepServer 這個軟體，這個是我們在PLC通訊互動中使用最多的軟體，有點不必說，缺點就是 貴
(3) 因為做硬體的對接所以用的CS程式，但是海康AGV回傳又是HTTp協議，所以使用了 Microsoft.Owin 元件做了一個 Web容器的管理，使得CS程式也可以使用瀏覽器訪問其內部。
/// <summary> /// 開啟API服務 /// </summary> public void Start() { try { string baseAddress = ResourceManager.GetSettingEntity("API_URL").Value; Microsoft.Owin.Hosting.WebApp.Start<Startup>(baseAddress); log.Info("API程式已啟動,按任意鍵退出"); Console.ReadLine(); } catch (Exception e) { log.Error("啟動API服務異常:"+e.Message); } }
(4) 技術問題彙總
1. 當前市面出現的智慧裝置越來越多，很多人都說搞硬體對接，其實當前情況下硬體對接很多都是轉化為了HTTP協議對接，還有一些MQTT，MQ等 ，所以對於大部分程式設計師來說已經完全沒有難度，所以對於初學者來說上手也非常快，比如海康的RCS系統對接
2. 在PLC對接過程中，少不了的 OPC協議 以及 Modbus協議， 這兩種協議在PLC對接過程中用的非常多，一般純軟體開發人員接觸的相對較少
3. 協議的轉換的重要性，在硬體對接過程中我們一般使用CS端程式，天然的特性決定了其優勢，但是當前萬物互聯的時代，HTTP協議才是最普遍的，所以要想將更多的終端串聯在一起，將OPC協議，Modbus 協議的資料轉換為HTTP 協議也是非常重要的，極大降低對接難度
4. 另外市面上就是MQTT協議使用“氾濫”，這個也是在做硬體整合過程中必不可少的，當然還有很多其他的協議，要學習的東西不少
四. 實施總結
(1) 因為疫情才有了時間記錄一下這次專案，專案開發大概花了10天左右的時間，1次/天 實體機模擬測試(主要是訊號的模擬)，然後4天現場施工除錯(沒法出門遠端支援)，然後其他時間就是在協調各種資源推進專案，協調資源施工計劃的時間是遠大於開發時間的。
(2) 前期的模式非常重要，如果前期不模擬各種訊號，真正到真機測試的時候問題會比較多。
(3) 跳出自己的技能圈，雖然都是開發，但是和單純的軟體開發還是有點不一樣，這幾年主持施工過30多個工廠，跨領域的知識懂的越多，越有助於你在現場工作。
(4) 關於控制部分的心得就是一定要分解各種動作，越精細越好，在施工之前一定要分解動作然後再組合，否則你會感激這樣也對那樣也對，真正工作起來這也不對那也不對，最關鍵你還沒法改，因為改動的代價太大了。
(5) 心中一定要有一張圖，是一張整體的佈局圖，裝置運轉流程圖，想辦法畫出你心中的圖。如果你不能描繪出這張圖，你會感覺非常的掣肘，軟體開發技術和裝置控制技術都要懂一點才好。
(6) 現場放低你的姿態，你只有和施工人員處在同一個級別他們才會給你說真正的問題，不要以為自己是什麼高階技術人員，否則一個焊樁，一個螺絲就搞死你，一頓飯一瓶水可以解決你很多你解決不了的問題，尊重是順利實施的一個重要手段。
(7) 總結經驗，整體來說這個專案非常簡單，但是感覺又很複雜，各種情況都有，比如簡單的庫存管理，光柵捲簾門的控制，按鈕的呼叫，自動搬運排程，機械受PLC的對接，Web技術和CS程式的融合，多種通訊協議，難者不會會者不難，所以積累的經驗很重要。