PMAC运动控制卡在AGV控制系统中的应用-设计应用

精品文档-下载后可编辑PMAC运动控制卡在AGV控制系统中的应用-设计应用自动引导车（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PMAC2PC-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。

1AGV系统硬件构成

PMAC（ProgrammableMulti-AxisController）是美国DeltaTau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。

2AGV控制系统伺服环设置

为保证AGV运行时的性和稳定性,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VisualC++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。

DeltaTau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、PMAC1D、PMAC1SYS3部分,利用其提供的动态链接库并结合VisualC++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ASCII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

OPENPROG10CLEAR

GOSUB20000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）

WHILE（Q28Q27）循环执行运动程序

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

ENDWHILE

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