基于PMAC2 PC - 104運動控制器的AGV底盤控制系統(tǒng)

      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。

1　AGV系統(tǒng)硬件構(gòu)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(biāo)系同時運動,可以通過存儲在其內(nèi)部的程序單獨操作[ 2 ] , 使用PMAC作為AGV控制器, 物理結(jié)構(gòu)可以大大簡化,系統(tǒng)設(shè)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(yīng)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(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主要實現(xiàn)對AGV驅(qū)動電機、控制面板開關(guān)量以及報警裝置的控制。

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[ 3 ] , 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(shè)置為1, 以打開PMAC的硬件位置捕獲功能,提高控制精度。

3　上位機通信程序編制

      AGV控制軟件使用Visual C + +進行設(shè)計, 通過PMAC的各種參數(shù)設(shè)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(shè)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(yīng)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)[ 4 ] 。
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(jié)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(guān)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(shè)置坐標(biāo)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 <Q27） 　循環(huán)執(zhí)行運動程序
      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(biāo)
Q10 =Q2 +Q5＊ SIN （Q26） 　中心Y坐標(biāo)
RETURN
CLOSE

4　結(jié)束語

      AGV集光、機、電、計算機為一體, 綜合了當(dāng)今科技領(lǐng)域先進的理論和應(yīng)用技術(shù)。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(jié)構(gòu)易于今后產(chǎn)品線的更新?lián)Q代和系統(tǒng)的移植。