自動引導車（AGV） 是現(xiàn)代工業(yè)自動化物流系統(tǒng)中的關鍵設備之一， AGV在地面控制系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)用下能夠?qū)崿F(xiàn)貨物自動搬運、無人傳送等 。

AGV的工作特點要求AGV控制系統(tǒng)應具備電機多軸控制、多傳感器數(shù)據(jù)實時采集與處理、與上位機數(shù)據(jù)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(shù)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(fā)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(tǒng)， 采用PMAC作為控制器使多軸控制變得更簡單， 控制系統(tǒng)更具開放性且實時性強。

1AGV系統(tǒng)硬件構成

PMAC （ Programmable Multi-Axis Controller） 是美國Delta Tau數(shù)字系統(tǒng)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(xiàn)最多8個坐標系同時運動，可以通過存儲在其內(nèi)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(tǒng)設計和調(diào)試過程也變得更簡單。

AGV采用4輪- 雙輪驅(qū)動， 左右2個同軸輪獨立驅(qū)動， 通過2輪差速實現(xiàn)AGV行駛狀態(tài)的調(diào)整， 適宜采用PMAC運動控制器作為系統(tǒng)的核心處理器， 為了實現(xiàn)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(qū)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(tǒng)， 見圖1。

其中PMAC主要實現(xiàn)對AGV驅(qū)動電機、控制面板開關量以及報警裝置的控制。

2AGV控制系統(tǒng)伺服環(huán)設置

為保證AGV運行時的精確性和穩(wěn)定性， 電機控制采用速度、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 ， 在每一個伺服周期閉上位置環(huán)。電機編碼器的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后存儲到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(shù)設置實現(xiàn)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(xiàn)參數(shù)設置、路徑編制、狀態(tài)診斷功能。

Delta Tau公司為PMAC提供了PComm32動態(tài)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(shù)。

AGV控制軟件通過調(diào)用PComm32 中的函數(shù)實現(xiàn)對PMAC的控制， PComm32包括PMAC1dll、PMAC1VXD、PMAC1SYS 3 部分， 利用其提供的動態(tài)鏈接庫并結合Visual C + +編程， 通過調(diào)用動態(tài)鏈接庫提供的OpenPmacDevice （） 、CloseP2macDevice （） 、PmacGetResponse （） 、PmacFlush （）等函數(shù)， PC 機將AGV 每個動作的相關數(shù)據(jù)以ASC II碼指令的形式發(fā)送至PMAC， 從而實現(xiàn)控制軟件與PMAC之間的命令和信息交換。PMAC執(zhí)行順時針圓弧運動的PMAC 驅(qū)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(diào)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

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(chǎn)品線的更新?lián)Q代和系統(tǒng)的移植。