雙驅(qū)雙向AGV控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

吳艷爭(zhēng)

（杭州友佳精密機(jī)械有限公司，浙江 杭州 310000）

雙驅(qū)雙向AGV控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

吳艷爭(zhēng)

（杭州友佳精密機(jī)械有限公司，浙江 杭州 310000）

提出了一種可編程多軸控制器（PMAC）硬件設(shè)計(jì)與面向?qū)ο蟮腃++程序語(yǔ)言軟件設(shè)計(jì)方式，并在結(jié)合其系統(tǒng)功能進(jìn)行模塊結(jié)構(gòu)劃分設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)雙驅(qū)雙向的AGV控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并對(duì)該系統(tǒng)在實(shí)際控制中的應(yīng)用作用效果進(jìn)行驗(yàn)證分析，以期為雙驅(qū)雙向AGV控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用提供相應(yīng)的依據(jù)支持。

雙驅(qū)雙向；AGV控制系統(tǒng)；硬件設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì)

雙驅(qū)雙向的AGV控制，目前在我國(guó)基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)及其外圍擴(kuò)展電路控制中，以及基于PLC、基于工業(yè)平板電腦的控制系統(tǒng)和有關(guān)外圍控制結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較為廣泛，它在實(shí)際控制應(yīng)用中，與一般的控制系統(tǒng)相比，具有更高的實(shí)時(shí)性及功能要求復(fù)雜性、控制高效性等特征要求[1]。

1 雙驅(qū)雙向AGV控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)雙驅(qū)雙向AGV控制系統(tǒng)在實(shí)際控制應(yīng)用中對(duì)實(shí)時(shí)性及結(jié)構(gòu)功能復(fù)雜性、控制高效性等要求，本文采用PMAC控制結(jié)構(gòu)作為模型，進(jìn)行雙驅(qū)雙向AGV控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，圖1所示為該系統(tǒng)的硬件電路結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖1 雙驅(qū)雙向AGV控制系統(tǒng)硬件電路結(jié)構(gòu)原理示意圖

根據(jù)圖1可以看出，該系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中主要以PMAC多軸運(yùn)動(dòng)控制器及工業(yè)平板電腦為結(jié)構(gòu)的核心部分，通過(guò)開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)劃分，通過(guò)網(wǎng)口通訊形式進(jìn)行連接控制。其中，在系統(tǒng)控制運(yùn)行中，由PMAC多軸運(yùn)動(dòng)控制器進(jìn)行外圍傳感信號(hào)搜集，并借助網(wǎng)口通訊傳遞到工業(yè)平板電腦，也就是PC端口，然后由控制系統(tǒng)的軟件部分完成數(shù)據(jù)處理，并將處理數(shù)據(jù)由PMAC進(jìn)行系統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及揚(yáng)聲器、指示燈等外圍設(shè)備的工作運(yùn)行控制，與此同時(shí)，由系統(tǒng)的PC端采用異步IO方式進(jìn)行串口狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[2]，將監(jiān)測(cè)獲取的數(shù)據(jù)信息傳遞到軟件系統(tǒng)中，由軟件系統(tǒng)再次進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與傳輸發(fā)布。需要注意的是，在上述硬件結(jié)構(gòu)中，由于PMAC本身是一種較為靈活的控制器，能夠與工控機(jī)通過(guò)多種方式連接實(shí)現(xiàn)，并且在實(shí)時(shí)、多任務(wù)方向控制處理中效果相對(duì)突出，具有較為突出的硬件擴(kuò)展性能，因此，本文將雙驅(qū)雙向AGV控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)作為結(jié)構(gòu)模型。

2 雙驅(qū)雙向AGV控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

在進(jìn)行雙驅(qū)雙向AGV控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，考慮到軟件系統(tǒng)對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)控制功能實(shí)現(xiàn)的可行性影響，再加上雙驅(qū)雙向AGV控制系統(tǒng)中導(dǎo)航算法對(duì)數(shù)據(jù)控制處理的實(shí)時(shí)性與穩(wěn)定性特征需求，將兼容性、安全性以及多任務(wù)控制中穩(wěn)定性效果均比較突出的XP系統(tǒng)作為本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件操作系統(tǒng)，同時(shí)采用面向?qū)ο蟮腃++6.0程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言進(jìn)行該控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)應(yīng)用，以確保滿足其控制應(yīng)用的安全性與系統(tǒng)功能性等需求。

2.1 雙驅(qū)雙向AGV控制系統(tǒng)的軟件功能

結(jié)合雙驅(qū)雙向AGV控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)需求，將整個(gè)軟件系統(tǒng)劃分為硬件操作、功能控制和人機(jī)交互3個(gè)結(jié)構(gòu)層面。其中，硬件操作層主要結(jié)合整個(gè)系統(tǒng)軟件中上層操作與底層硬件的關(guān)系情況，通過(guò)設(shè)置劃分相應(yīng)的單元層結(jié)構(gòu)，與地層硬件完成交互聯(lián)系，以實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)中上層操作與底層硬件的分離，它也是整個(gè)軟件的基礎(chǔ)庫(kù)部分，其中包含與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的所有底層函數(shù)庫(kù)。結(jié)構(gòu)控制層是建立在雙驅(qū)雙向AGV控制系統(tǒng)軟件功能需求及軟件系統(tǒng)中硬件操作層有關(guān)功能要求的基礎(chǔ)上，并通過(guò)人機(jī)交互界面的操作設(shè)置，實(shí)現(xiàn)雙驅(qū)雙向AGV運(yùn)動(dòng)控制。值得注意的是，在整個(gè)軟件系統(tǒng)中，功能控制層結(jié)構(gòu)單元的開(kāi)放設(shè)計(jì)具有二次開(kāi)發(fā)作用效果，在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能更新設(shè)計(jì)方面，具有較為突出的作用優(yōu)勢(shì)。

2.2 AGV控制系統(tǒng)軟件整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對(duì)于雙驅(qū)雙向AGV控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，采用模塊化設(shè)計(jì)方式，在對(duì)整個(gè)軟件系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分研究的基礎(chǔ)上，完成其軟件系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。雙驅(qū)雙向AGV控制系統(tǒng)運(yùn)行中，軟件系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)完成系統(tǒng)的初始化及導(dǎo)航信號(hào)監(jiān)測(cè)、異常診斷、報(bào)警、信號(hào)傳輸、路徑存儲(chǔ)、速度設(shè)置等各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)任務(wù)。在整個(gè)軟件系統(tǒng)中，主進(jìn)程控制部分在軟件運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)對(duì)控制按鈕的信號(hào)及磁導(dǎo)航信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在停電狀態(tài)下結(jié)合各控制信號(hào)的優(yōu)先設(shè)置，進(jìn)行任務(wù)響應(yīng)并完成任務(wù)。

2.3 AGV控制系統(tǒng)的軟件導(dǎo)航控制設(shè)計(jì)

雙驅(qū)雙向AGV控制系統(tǒng)控制運(yùn)行中，對(duì)于AGV運(yùn)行方向與路徑跟蹤控制，主要采用導(dǎo)航算法實(shí)現(xiàn)，因此，導(dǎo)航控制是整個(gè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中的重要部分。本文在雙驅(qū)雙向AGV軟件導(dǎo)航控制設(shè)計(jì)中，主要采用磁帶導(dǎo)航控制技術(shù)，它是一種與電磁導(dǎo)航技術(shù)相接近的技術(shù)方式，通過(guò)在AGV運(yùn)動(dòng)路面設(shè)置磁條，并對(duì)磁條相對(duì)磁導(dǎo)航傳感器的相對(duì)位置變化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)AGV運(yùn)動(dòng)變化形態(tài)的調(diào)整控制，在運(yùn)行控制操作的便利性及資金成本方面作用優(yōu)勢(shì)相對(duì)突出。

3 雙驅(qū)雙向AGV控制系統(tǒng)可行性驗(yàn)證

為確保上述設(shè)計(jì)思路下雙驅(qū)雙向AGV控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的可行性，通過(guò)建立仿真實(shí)驗(yàn)，形成封閉軌道，并通過(guò)上述方式設(shè)計(jì)相應(yīng)的監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，在設(shè)置超出AGV測(cè)量精度的條件下，對(duì)其控制運(yùn)行的誤差進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。結(jié)果顯示，能夠滿足AGV運(yùn)動(dòng)控制的有關(guān)精度要求，該控制系統(tǒng)在實(shí)際控制設(shè)計(jì)與應(yīng)用中具有較為突出的可行性。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，進(jìn)行雙驅(qū)雙向AGV控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析，有利于促進(jìn)其在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，對(duì)于推進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化與智能化發(fā)展，促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展和進(jìn)步等，都有著積極作用和價(jià)值意義。

［1］袁召云，方泳，崔維.AGV系統(tǒng)調(diào)度策略在AutoMod仿真模型中的實(shí)現(xiàn)［J］.物流技術(shù)與應(yīng)用，2010，15（08）：98-101.

［2］白帥福，唐敦兵，顧文斌，等.基于混合區(qū)域控制模型的多AGV系統(tǒng)調(diào)度研究與實(shí)現(xiàn)［J］.機(jī)械與電子，2012（03）：8-12.

〔編輯：劉曉芳〕

TP23

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.23.111

2095－6835（2017）23－0111－02