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自動引導車（AGV） 是現代工業自動化物流系統中的關鍵設備之一, AGV在地面控制系統的統一調用下能夠實現貨物自動搬運、無人傳送等 。 AGV的工作特點要求AGV控制系統應具備電機多軸控制、多傳感器數據實時采集與處理、與上位機數據交換等功能。目前, 由于采用單片機成本低、集成度高、使用方便, 在運動控制中得到廣泛應用, 但其很難控制多軸設備; PLC工作可靠、控制的I/O點數多, 但控制2個電機進行插補運動困難, 控制多軸設備的成本高。DSP運動控制卡能夠進行2 軸及多軸控制, 價格不高, 但必須和工控機配合使用, 功能還不夠完善, 仍需進行大量的軟件開發工作。 本文提出一種以PMAC2 PC - 104運動控制器作為控制器的AGV底盤控制系統, 采用PMAC作為控制器使多軸控制變得更簡單, 控制系統更具開放性且實時性強。 1AGV系統硬件構成 PMAC （ Programmable Multi-Axis Controller） 是美國Delta Tau數字系統公司推出的一種可編程多軸運動控制器, 它采用Motorola公司的DSP56300處理器作為CPU, 可以實現最多8個坐標系同時運動,可以通過存儲在其內部的程序單獨操作 , 使用PMAC作為AGV控制器, 物理結構可以大大簡化,系統設計和調試過程也變得更簡單。 AGV采用4輪- 雙輪驅動, 左右2個同軸輪獨立驅動, 通過2輪差速實現AGV行駛狀態的調整, 適宜采用PMAC運動控制器作為系統的核心處理器, 為了實現PMAC 多軸控制功能, 需在PMAC板上擴展相應的I/O接口板, 同時采用伺服電機、伺服驅動單元、編碼器以及相應的傳感器構成1套完整的開放式AGV 控制系統, 見圖1。 其中PMAC主要實現對AGV驅動電機、控制面板開關量以及報警裝置的控制。 2AGV控制系統伺服環設置 為保證AGV運行時的精確性和穩定性, 電機控制采用速度、位置雙反饋系統, 如圖2 所示。變量lx03指向寄存器地址＄720作為位置編碼器的地址 , 在每一個伺服周期閉上位置環。電機編碼器的數據經過處理后存儲到lx03 指定的地址,閉上位置環。變量lx04指向寄存器地址＄721作為速度編碼器的地址, 在每一個伺服周期閉上速度環。陀螺儀的數據經過處理后存儲到lx04指定的地址, 閉上速度環。使用雙反饋系統需將lx25變量設置為1, 以打開PMAC的硬件位置捕獲功能,提高控制精度。 3上位機通信程序編制 AGV控制軟件使用Visual C + +進行設計, 通過PMAC的各種參數設置實現對AGV小車運動路線的控制, 如圖3所示。AGV 控制軟件主要實現參數設置、路徑編制、狀態診斷功能。 Delta Tau公司為PMAC提供了PComm32動態鏈接庫, 作為上層應用程序與PMAC通訊的橋梁。PComm32包含所有上位機與PMAC 之間通信的200多個函數。 AGV控制軟件通過調用PComm32 中的函數實現對PMAC的控制, PComm32包括PMAC1dll、PMAC1VXD、PMAC1SYS 3 部分, 利用其提供的動態鏈接庫并結合Visual C + +編程, 通過調用動態鏈接庫提供的OPENPmacDevice （） 、CLOSEP2macDevice （） 、PmacGetResponse （） 、PmacFlush （）等函數, PC 機將AGV 每個動作的相關數據以ASC II碼指令的形式發送至PMAC, 從而實現控制軟件與PMAC之間的命令和信息交換。PMAC執行順時針圓弧運動的PMAC 驅動命令程序如下: CLOSE &1#1 - > 4000X設置坐標系 #2 - > 4000Y OPEN PROG 10 CLEAR GOSUB 20000調用圓心計算子程序 Q0 =Q3 - Q9求圓心到終點的角度 Q27 =ATAN2 （Q4 - Q10） WH ILE （Q28 Q11 =Q9 +Q5＊COS（Q28） 圓弧X坐標 Q12 =Q10 +Q5SIN （Q28） 圓弧Y坐標 X （Q11） Y（Q12） 部分運動 Q28 =Q28 +Q8角度增加 ENDWH ILE X （Q3） Y（Q4）終運動 RETURN N20000計算圓心子程序 Q20 = SQRT（ （Q3 - Q1） ＊ （Q3 - Q1） + （Q4 - Q2） ＊（Q4 - Q2） ） Q21 =Q5＊ Q5 - Q20＊ Q20 /4 FQ23 = SQRT（Q21） Q0 =Q3 - Q1 Q24 =ATAN2 （Q4 - Q2）起點到終點的角度 Q0 =Q20 /2 Q25 =ATAN2 （Q23） 中心離開中線的角度 Q26 =Q24 - Q25 Q9 =Q1 +Q5＊ COS（Q26） 中心X坐標 Q10 =Q2 +Q5＊ SIN （Q26） 中心Y坐標 RETURN CLOSE 4結束語 AGV集光、機、電、計算機為一體, 綜合了當今科技領域先進的理論和應用技術。以PMAC作為控制器, 能夠滿足AGV運動的高實時和高精度的要求, 其開放結構易于今后產品線的更新換代和系統的移植。 |
