AGV 液壓及轉(zhuǎn)向電機檢測回路的設(shè)計

劉 奇 王建鋒 文佳星（西京學(xué)院，陜西 西安710199）

1 概述

自動引導(dǎo)車（AGV）是指裝有電磁或光學(xué)自動引導(dǎo)裝置的運輸車輛，能沿規(guī)定的引導(dǎo)路徑行駛，具有安全防護(hù)和多種轉(zhuǎn)移功能。作為新興科技難免會出現(xiàn)一些技術(shù)問題，然而社會就是在解決問題中不斷進(jìn)步的。[1]課題的研究將進(jìn)一步解決AGV 小車統(tǒng)計液壓電機和轉(zhuǎn)向電機在運行時所在回路中各元器件電壓信號的問題。

2 研究內(nèi)容

2.1 液壓回路和轉(zhuǎn)向回路各監(jiān)測點電壓數(shù)值的采集

為方便采集統(tǒng)計AGV 小車的轉(zhuǎn)向電機回路及液壓電機回路的電壓信號情況，采用電壓傳感器對兩個電機回路工作時檢測點的電壓信號進(jìn)行采集。

2.2 采集電壓的實時顯示

在控制板安裝串口觸摸屏，將采集到的電壓信號顯示在觸摸屏上，直觀的向工作人員展示電壓變化情況。

3 方案設(shè)計

AGV 小車液壓電機和轉(zhuǎn)向電機的檢測回路設(shè)計，需要實現(xiàn)對兩種電機在運行時所在回路的各元器件電壓高低的情況進(jìn)行統(tǒng)計、顯示、傳回車載電腦，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的收集整理。可以利用STC15 單片機和車載電腦的通訊協(xié)議實現(xiàn)低成本數(shù)據(jù)傳輸，該回路體積小、設(shè)計成本低，可以有效利用小車僅存的空閑空間，實現(xiàn)對電壓信號的采集、整理、傳輸、顯示，方便工作人員的故障排查和數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

方案設(shè)計圖如圖1 所示：

圖1

4 單片機選型

此次單機片選擇的是宏晶公司生產(chǎn)的型號為IAP15W4K58S4 的8051 增強型單片機。

實物如圖2 所示：

圖2

5 串口觸摸屏選型

Usart GPU 串口屏是一款集成的屏幕模塊，它以單片機為微處理器，集成了觸摸液晶屏與內(nèi)部存儲器。

6 電源模塊選型

AGV 小車的供電電壓為24V，而單片機的供電所需電壓為5V，所以采用電壓降壓模塊來降低車載電壓，實現(xiàn)對單片機的供電。

實物圖如圖3 所示：

圖3 降壓模塊

7 串口選型

根據(jù)實際需要，單片機和PLC 無法直接連接實現(xiàn)通訊，要實現(xiàn)單片機和PLC 的通信，采用了RS232 模塊，此模塊采用過程MAX3232 通訊芯片，工作電壓在3.3V-5.5V，應(yīng)用廣泛。

圖4 RS232 模塊

8 通信串口電路設(shè)計

RS232 模塊有4 個接口，Vcc 接電源“+”，GND 接電源“-”，RXD 和TXD 分別接串口1 的發(fā)送和輸出端。接線圖如圖5 所示：

圖5 RS232 接線圖

9 通信協(xié)議制定

檢測電路單片機與電控箱PLC 的通信協(xié)議采用Modbus 協(xié)議。Modbus 協(xié)議在串口應(yīng)用的層面上分為modbus RTU 和ASCII 兩種形式。[3]

ASCII 形式主要由起始位、設(shè)備地址、功能代碼、數(shù)據(jù)、LRC校驗、結(jié)束符組成。

10 主程序設(shè)計

如圖6 所示，單片機上電后先執(zhí)行初始化程序，對單片機的串口通信參數(shù)、串口觸摸屏、引腳功能等進(jìn)行初始化的設(shè)置。單片機采用AD 查詢方式實現(xiàn)對電壓信號的實時檢測，將檢測轉(zhuǎn)換完成后的電壓值輸送到串口屏上顯示，并對數(shù)據(jù)間的關(guān)系進(jìn)行判斷，同時將信息在顯示屏上顯示和將數(shù)據(jù)通過串口傳到車載電腦存儲。[2]

主程序流程圖6：

圖6

11 串口屏控制編程

首先，串行屏不是一般的TFT 顯示屏，一般的顯示屏需要自己的逐點操作，所以需要各種應(yīng)用程序編寫功能，然后調(diào)用功能，所以操作起來非常困難，需要了解硬件資源和各種顯示技巧，而且它需要一個非常高速的MCU，其優(yōu)點當(dāng)然是MCU 與屏幕之間的通信帶寬非常高，因此可以做大范圍的實時顯示；但分析常用的邊界事實上，實時高速顯示并不是單片機的共同要求。

流程圖如圖7 所示：

圖7 顯示器初始化流程圖

12 模數(shù)轉(zhuǎn)換程序設(shè)計

模數(shù)轉(zhuǎn)換主要包括采樣、量化、編碼三個部分。

利用采樣脈沖序列，從信號中抽取一系列離散值，使之成為采樣信號，把采樣信號進(jìn)行量化，經(jīng)過舍入變?yōu)橹挥杏邢迋€有效數(shù)字的數(shù)，將經(jīng)過量化的值變?yōu)槎M(jìn)制數(shù)字，轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字信號。[4]

13 結(jié)論

無人化、智能化已經(jīng)成為國內(nèi)外車間、工廠等地方發(fā)展的必然趨勢，在機器運行過程中，對機器和人的安全保護(hù)就顯得尤為重要。這次AGV 液壓及轉(zhuǎn)向電機檢測回路的設(shè)計就是對機器在運行過程中的電壓值進(jìn)行檢測，有助于工作人員對機器運行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和查看。