基于PMAC2 PC - 104運(yùn)動(dòng)控制器的AGV底盤控制系

??????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(kāi)放性且實(shí)時(shí)性強(qiáng)。

1　AGV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(guò)存儲(chǔ)在其內(nèi)部的程序單獨(dú)操作[?2?]?,?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(guò)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(guò)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(kāi)放式AGV?控制系統(tǒng),?見(jiàn)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(kāi)關(guān)量以及報(bào)警裝置的控制。

2　AGV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[?3?]?,?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(guò)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(guò)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(kāi)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(guò)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)[?4?]?。
AGV控制軟件通過(guò)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(guò)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(kāi)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

4　結(jié)束語(yǔ)

??????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(kāi)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。

參考文獻(xiàn)

1　張正義1AGV?技術(shù)發(fā)展綜述1物流技術(shù)與應(yīng)用,?2005（7）?:?67—73
2　PMAC2?USERMANUAL1Delta?Tau?Data?System,?Inc1,?2003
3　PMAC2?Reference1Delta?Tau?Data?System,?Inc1,?2003
4　PComm32?PMAC?32?B?itD?river1Delta?Tau?Data?System,Inc1,?2000