AGV控制系統(tǒng)分析 并應(yīng)用PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡

自動(dòng)引導(dǎo)車（AGV） 是現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化物流系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一， AGV在地面控制系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)用下能夠?qū)崿F(xiàn)貨物自動(dòng)搬運(yùn)、無人傳送等 。

AGV的工作特點(diǎn)要求AGV控制系統(tǒng)應(yīng)具備電機(jī)多軸控制、多傳感器數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集與處理、與上位機(jī)數(shù)據(jù)交換等功能。目前， 由于采用單片機(jī)成本低、集成度高、使用方便， 在運(yùn)動(dòng)控制中得到廣泛應(yīng)用， 但其很難控制多軸設(shè)備; PLC工作可靠、控制的I/O點(diǎn)數(shù)多， 但控制2個(gè)電機(jī)進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)困難， 控制多軸設(shè)備的成本高。DSP運(yùn)動(dòng)控制卡能夠進(jìn)行2 軸及多軸控制， 價(jià)格不高， 但必須和工控機(jī)配合使用， 功能還不夠完善， 仍需進(jìn)行大量的軟件開發(fā)工作。

本文提出一種以PMAC2 PC - 104運(yùn)動(dòng)控制器作為控制器的AGV底盤控制系統(tǒng)， 采用PMAC作為控制器使多軸控制變得更簡(jiǎn)單， 控制系統(tǒng)更具開放性且實(shí)時(shí)性強(qiáng)。

1AGV系統(tǒng)硬件構(gòu)成

PMAC （ Programmable Multi-Axis Controller） 是美國(guó)Delta Tau數(shù)字系統(tǒng)公司推出的一種可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器， 它采用Motorola公司的DSP56300處理器作為CPU， 可以實(shí)現(xiàn)最多8個(gè)坐標(biāo)系同時(shí)運(yùn)動(dòng)，可以通過存儲(chǔ)在其內(nèi)部的程序單獨(dú)操作 ， 使用PMAC作為AGV控制器， 物理結(jié)構(gòu)可以大大簡(jiǎn)化，系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試過程也變得更簡(jiǎn)單。

AGV采用4輪- 雙輪驅(qū)動(dòng)， 左右2個(gè)同軸輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)， 通過2輪差速實(shí)現(xiàn)AGV行駛狀態(tài)的調(diào)整， 適宜采用PMAC運(yùn)動(dòng)控制器作為系統(tǒng)的核心處理器， 為了實(shí)現(xiàn)PMAC 多軸控制功能， 需在PMAC板上擴(kuò)展相應(yīng)的I/O接口板， 同時(shí)采用伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)單元、編碼器以及相應(yīng)的傳感器構(gòu)成1套完整的開放式AGV 控制系統(tǒng)， 見圖1。

其中PMAC主要實(shí)現(xiàn)對(duì)AGV驅(qū)動(dòng)電機(jī)、控制面板開關(guān)量以及報(bào)警裝置的控制。

2AGV控制系統(tǒng)伺服環(huán)設(shè)置

為保證AGV運(yùn)行時(shí)的精確性和穩(wěn)定性， 電機(jī)控制采用速度、位置雙反饋系統(tǒng)， 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(gè)伺服周期閉上位置環(huán)。電機(jī)編碼器的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后存儲(chǔ)到lx03 指定的地址，閉上位置環(huán)。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(gè)伺服周期閉上速度環(huán)。陀螺儀的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后存儲(chǔ)到lx04指定的地址， 閉上速度環(huán)。使用雙反饋系統(tǒng)需將lx25變量設(shè)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(jī)通信程序編制

AGV控制軟件使用Visual C + +進(jìn)行設(shè)計(jì)， 通過PMAC的各種參數(shù)設(shè)置實(shí)現(xiàn)對(duì)AGV小車運(yùn)動(dòng)路線的控制， 如圖3所示。AGV 控制軟件主要實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置、路徑編制、狀態(tài)診斷功能。

Delta Tau公司為PMAC提供了PComm32動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)， 作為上層應(yīng)用程序與PMAC通訊的橋梁。PComm32包含所有上位機(jī)與PMAC 之間通信的200多個(gè)函數(shù)。

AGV控制軟件通過調(diào)用PComm32 中的函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)PMAC的控制， PComm32包括PMAC1dll、PMAC1VXD、PMAC1SYS 3 部分， 利用其提供的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)并結(jié)合Visual C + +編程， 通過調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)提供的OpenPmacDevice （） 、CloseP2macDevice （） 、PmacGetResponse （） 、PmacFlush （）等函數(shù)， PC 機(jī)將AGV 每個(gè)動(dòng)作的相關(guān)數(shù)據(jù)以ASC II碼指令的形式發(fā)送至PMAC， 從而實(shí)現(xiàn)控制軟件與PMAC之間的命令和信息交換。PMAC執(zhí)行順時(shí)針圓弧運(yùn)動(dòng)的PMAC 驅(qū)動(dòng)命令程序如下：

CLOSE

&1#1 - 》 4000X設(shè)置坐標(biāo)系

#2 - 》 4000Y

OPEN PROG 10 CLEAR

GOSUB 20000調(diào)用圓心計(jì)算子程序

Q0 =Q3 - Q9求圓心到終點(diǎn)的角度

Q27 =ATAN2 （Q4 - Q10）

WH ILE （Q28

Q11 =Q9 +Q5＊COS（Q28） 圓弧X坐標(biāo)

Q12 =Q10 +Q5SIN （Q28） 圓弧Y坐標(biāo)

X （Q11） Y（Q12） 部分運(yùn)動(dòng)

Q28 =Q28 +Q8角度增加

ENDWH ILE

X （Q3） Y（Q4）終運(yùn)動(dòng)

RETURN

N20000計(jì)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(diǎn)到終點(diǎn)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(biāo)

Q10 =Q2 +Q5＊ SIN （Q26） 中心Y坐標(biāo)

RETURN

CLOSE

結(jié)束語

AGV集光、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)為一體， 綜合了當(dāng)今科技領(lǐng)域先進(jìn)的理論和應(yīng)用技術(shù)。以PMAC作為控制器， 能夠滿足AGV運(yùn)動(dòng)的高實(shí)時(shí)和高精度的要求， 其開放結(jié)構(gòu)易于今后產(chǎn)品線的更新?lián)Q代和系統(tǒng)的移植。