AGV控制系统分析 并应用PMAC运动控制卡

自动引导车（AGV） 是现代工业自动化物流系统中的关键设备之一， AGV在地面控制系统的统一调用下能够实现货物自动搬运、无人传送等 。

AGV的工作特点要求AGV控制系统应具备电机多轴控制、多传感器数据实时采集与处理、与上位机数据交换等功能。目前， 由于采用单片机成本低、集成度高、使用方便， 在运动控制中得到广泛应用， 但其很难控制多轴设备; PLC工作可靠、控制的I/O点数多， 但控制2个电机进行插补运动困难， 控制多轴设备的成本高。DSP运动控制卡能够进行2 轴及多轴控制， 价格不高， 但必须和工控机配合使用， 功能还不够完善， 仍需进行大量的软件开发工作。

本文提出一种以PMAC2 PC - 104运动控制器作为控制器的AGV底盘控制系统， 采用PMAC作为控制器使多轴控制变得更简单， 控制系统更具开放性且实时性强。

1　AGV系统硬件构成

PMAC （ Programmable Multi-Axis Controller） 是美国Delta Tau数字系统公司推出的一种可编程多轴运动控制器， 它采用Motorola公司的DSP56300处理器作为CPU， 可以实现最多8个坐标系同时运动，可以通过存储在其内部的程序单独操作 ， 使用PMAC作为AGV控制器， 物理结构可以大大简化，系统设计和调试过程也变得更简单。

AGV采用4轮- 双轮驱动， 左右2个同轴轮独立驱动， 通过2轮差速实现AGV行驶状态的调整， 适宜采用PMAC运动控制器作为系统的核心处理器， 为了实现PMAC 多轴控制功能， 需在PMAC板上扩展相应的I/O接口板， 同时采用伺服电机、伺服驱动单元、编码器以及相应的传感器构成1套完整的开放式AGV 控制系统， 见图1。

其中PMAC主要实现对AGV驱动电机、控制面板开关量以及报警装置的控制。

2　AGV控制系统伺服环设置

为保证AGV运行时的精确性和稳定性， 电机控制采用速度、位置双反馈系统， 如图2 所示。变量lx03指向寄存器地址＄720作为位置编码器的地址 ， 在每一个伺服周期闭上位置环。电机编码器的数据经过处理后存储到lx03 指定的地址，闭上位置环。变量lx04指向寄存器地址＄721作为速度编码器的地址， 在每一个伺服周期闭上速度环。陀螺仪的数据经过处理后存储到lx04指定的地址， 闭上速度环。使用双反馈系统需将lx25变量设置为1， 以打开PMAC的硬件位置捕获功能，提高控制精度。

3　上位机通信程序编制

AGV控制软件使用Visual C + +进行设计， 通过PMAC的各种参数设置实现对AGV小车运动路线的控制， 如图3所示。AGV 控制软件主要实现参数设置、路径编制、状态诊断功能。

Delta Tau公司为PMAC提供了PComm32动态链接库， 作为上层应用程序与PMAC通讯的桥梁。PComm32包含所有上位机与PMAC 之间通信的200多个函数。

AGV控制软件通过调用PComm32 中的函数实现对PMAC的控制， PComm32包括PMAC1dll、PMAC1VXD、PMAC1SYS 3 部分， 利用其提供的动态链接库并结合Visual C + +编程， 通过调用动态链接库提供的OpenPmacDevice （） 、CloseP2macDevice （） 、PmacGetResponse （） 、PmacFlush （）等函数， PC 机将AGV 每个动作的相关数据以ASC II码指令的形式发送至PMAC， 从而实现控制软件与PMAC之间的命令和信息交换。PMAC执行顺时针圆弧运动的PMAC 驱动命令程序如下：

CLOSE

&1#1 - 》 4000X　设置坐标系

#2 - 》 4000Y

OPEN PROG 10 CLEAR

GOSUB 20000　调用圆心计算子程序

Q0 =Q3 - Q9　求圆心到终点的角度

Q27 =ATAN2 （Q4 - Q10）

WH ILE （Q28

Q11 =Q9 +Q5＊COS（Q28） 　圆弧X坐标

Q12 =Q10 +Q5SIN （Q28） 　圆弧Y坐标

X （Q11） Y（Q12） 　部分运动

Q28 =Q28 +Q8　角度增加

ENDWH ILE

X （Q3） Y（Q4）终运动

RETURN

N20000计算圆心子程序

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）起点到终点的角度

Q0 =Q20 /2

Q25 =ATAN2 （Q23） 　中心离开中线的角度

Q26 =Q24 - Q25

Q9 =Q1 +Q5＊ COS（Q26） 　中心X坐标

Q10 =Q2 +Q5＊ SIN （Q26） 　中心Y坐标

RETURN

CLOSE

结束语

AGV集光、机、电、计算机为一体， 综合了当今科技领域先进的理论和应用技术。以PMAC作为控制器， 能够满足AGV运动的高实时和高精度的要求， 其开放结构易于今后产品线的更新换代和系统的移植。