agv的plc控制
这个文档主要介绍plc的整套对agv的开发过程对现实还是有一定的积极意义的长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名:6日期:20/b月&日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、维印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。本学位论文属于1、保密口,在年解密后适用本授权书。2、不保密駟。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名:日期:0/年6月孑日导师签名:日期:年/月。日摘要AGV自动导航车是现代物流领域的一个重要的研究课题。在工业领域柔性化生产中越来越重要,高性能、高有效性的AGV控制器受到国内外学者的高度重视。本文采用模糊控制方式,针对AGⅴ小车的响应速度、稳定性要求,设计实现了一种基于运动学模型的AGV控制系统。该控制系统按功能模块化设计硬件电路,由电杌驱动模块、路径识别模块、避障模块、通信模块组成。电机驱动模块由直流无刷电机驱动模块和电机速度检测模块组成,实现对直流无刷电机的控制;路径识别模块由位置检测模块和站点识別模块组成,实现小车对路径的识别,达到对路径跟踪控制的目的;避障模块实现小车的安全性;通信模块由CAN通信模块和无线ⅵi模块组成,实现控制系统的通信。小车的测试实验表明,先后给以80mm和-100mm的位置偏差,AGV小车能够在3s内对位置偏差进行修复,小车速度振幅控制在±10mm/s,小车位置偏差修复后,3s时间内,速度可回调到位置偏差前的速度,即小车回“零位”的速度比较快,表明AGⅴ控制系统的平稳性好,能够很好实现对路径的跟踪,同时也能及时的应对运行过程中的误差突变。关键字:AG;运动学模型;磁导航;模糊控制ABSTRACTThe Automatic Guided Vehicle (AGv) is an important research topic in the fieldof modern logistics. Flexibility in the field of industrial production more and moreimportant, the AGV controller which has the high performance and the highefficiency has been received the extensive attention by scholars both at home andabroad. This paper adopts the fuzzy control method, in view of the aGv car responsespeed and stability requirements, the design has realized one kind of AGv controlsystem based on kinematics modelThe control system hardware circuit is designed according to the functionmodular, the motor drive module, path recognition module, obstacle avoidancemodule, communication module. Motor driver module is composed of brushless dcmotor driver module and motor speed detection module, realize the control for thebrushless dc motor. Path recognition module is composed of position detectionmodule and site identification module, realize the aGv for the path recognition,achieve the goal of the path tracking control; Obstacle avoidance module to realizethe safety of the car; Communication module of Can communication module andwireless wifi module composition, realization of the control system ofcommunicationThe test results show that, successively give 80mm and 100mm positionaldeviation. the location of the AGv can within 3s to fix position deviation, vehiclespeed amplitude control in the plus or minus 10mm/s after repair the car positiondeviation, within 3s the speed can be back to the front of the position deviation ofspeed, the car back to " zero"speed is faster, the results show that the AGv controlsystem have good stability, a good path tracking, and can provide timely responsesduring the operation of the error mutationKeywords: AGV; Kinematics Model; Magnetic Navigation; Fuzzy Control目录摘要ABSTRACT…命命命中苹命命品哪命命命哪请自品中“非哪非命命命哪第一章绪论1AGV概述…12AGV国内外发展现状…121国外发展历史及现状122国内发展历史及现状13AGV的引导方式14本文的主要工作和主要问题.b自.身自命看非世看带看音萨世看中·宁非命●学●122455141本论文的主要工作…142本论文解决的主要问题第二章AGV车体结构及运动学模型建立21AGV结构分类。B西自鲁自·切是息甲带导211三轮结构2.12四轮结构213五轮或六轮结构.22AGV的性能指标23AGⅤ的组成幽·命命66778924AGⅤ运动状态分析申·自意25AGⅤ小车对电机的基本要求1026AGV的运动学模型27本章小结12第三章AGNV控制系统硬件设计3IAGⅴ控制系统整体结构.1332AGV控制系统研究方案32ICAN总线通信模块即14322无线wif模块15323电机实时速度检测看·。专中●·音专中324磁导航传感器组3.2.5障碍检测18326AGV小车对线路与站点的识别鲁·。感垂品自世品身岳一益自备自e非你ee非物9327AGV小车位置判断33硬件系统组成21331控制器芯片应用说明.1332电机驱动模块24333电源模块…633.4通讯模块命命命命··命命自命命●2734本章小结28第四章AGV路径跟踪控制方法研究41AGⅴ控制策略选择42模糊控制简介…294.3模糊PD控制器.3043.1模糊PD控制器的数学模型查看着看看看昏春●●●43,2模糊PID控制器的控制思想3143.3AGⅴ控制系统模糊控制必要性…3144模糊PID控制器设计…3344.1模糊PID控制器的输入输出量的确定…344.2模糊控制规则的设计.节。申春。鲁合。节是看看。节.自DD春3345模糊PID控制器的仿真…昨非···命e命自···总最46本章小结38第五章AGV控制系统软件设计51引言3952编译环境的介绍.....12053控制软件设计鲁暴非画非最命自曲曲自自非非命春告音春鲁D看41531产生PWM的程序流程.53,2电机实际速度检测模块程序流程425.3.3避障控制模块程序流程….534驱动控制模块程序流程中学鲁鲁鲁。鲁。●44535CAN总线通信模块程序流程.54本章小结45第六章系统测试与结果分析6.1路径跟踪测试.4662避障能力测试63本章小结总结和展望看中·49参考文献看●。。意非。。市中自看非如鲁致谢附录A(攻读学位期间发表论文及专利目录)55第一章绪论第一章绪论1.1AGV概述现代制造工艺的飞速发展,带动了柔性制造系统FMS和柔性装配系统FAS的迅速发展。中国早在“十一五”规划中就制定了侧重于科学和技术的发展,以先进的制造技术来提高企业的竞争力。自21世纪开始,物流的发展成为一个新热点。现代物流行业,尤其是西方的设备和实现技术已经达到很成熟的水平。目前,现代化物流格局已经形成以信息技术为核心,以信息、运送、卸载、自主化仓储、库存统计、自主化配货、包装等专业技术为支撑的现代化物流技术4。而自主导航车AGV是实现AGVS、FMS、CIMs的关键基础设备,是实现现代物流自动化和智能化的核心技术之—pAGV( Automated Guided Vehicle)是自动导航小车的英文缩写,是一种自主驾驶、无人操纵、以电池为动力的自动化运输设备,装有电磁或者光学等非接触自动导向装置和独立寻址系统。它的主要特点表现为具有可编程功能、安全保护装置、启停装置以及搬载功能并能在上位机的监控下,根据给定的起点和终点自主地沿预设的导引路径行驶,安全到达目的地,完成搬运卸载任务。其已经成为仓储物流自动化系统、柔性生产线、柔性装配线的重要设备。资料显示,在整个产品生产的过程中,用于加工和制造仅仅只占有5%的时间,剩余95%的时间主要用于包装、储存、装卸和运输;而在美国、日本和欧洲发达国家,直接劳动成本所占生产成本的比例不足15%而且这一比例还在不断下降,而储存、运输所占的成本却占总成本的40%7。因此各工业强国把降低物流成本作为提高企业竞争力的重要措施,在这样的背景下,AGⅤ小车广泛地应用于各行各业,并受到了极大的欢迎。12AG国内外发展现状AGⅤ是伴随着叉车技术和机器人技术产生并发展而来的,但都是为了实现货物的自动搬运为目的的3。随着技术的不断发展,AGV的功能不断完善,应用领域越来越大。硕学位论文121国外发展历史及现状AGV在国外起步早、发展快。首次出现在公众视野的AGV原型车于1913在美国福特汽车公司下线,该原型车首次将有轨引导的小车代替原来使用在汽车底盘装配线上的输送机,根据福特公司对外公开的资料,该小车将装配时间缩短了15小时,极大地提高了生产效率,从此AGv就步入了高速发展的时代例1953年,世界上第一台AGV由美国 Barrett Electric公司研制成功,采用真空管技术自动跟踪钢丝索行走。1954年,由英国人首先去掉了地面上的导引轨道,研制出了采用埋线电磁感应方式跟踪路径的AG。50年代末,AGV开始在欧洲推广使用。1959年,AGV系统在美国开始应用山。由文献-5,12,3]可知:直到70年代,AGv仍然主要采用电磁感应方式引导。AGv的优越性促使其不断发展,应用非常广泛,特别是在工业强国。随着物流系统的完善,AGV系统逐渐与计算机技术相融合,六十年代,计算机技术开始参与AGV系统的控制和管理;1969年,AGV首次在瑞典投入使用,主要集中在制造业12截止到六十年代和七十年代初, Barrett, Webb、 Clark公司占有市场大部分的AGV销售份额;同时在这个时期,AGV导引方式开始发展五花八门,各种环境的适应加速了AGⅤS的迅速发展。八十年代欧洲的AGV技术开始转移到美国,而且随着计算机控制系统的加入,美国使AGv的性能更加先进,AGⅤ控制器可靠性进一步加强,运输量进一步增加;此时,美国的AGV生产商由23家(1983年)增加到74家(1985年),全美国使用AGV的数量增加到3900多台101。1990年,AGⅴ制造强国瑞典NDC开发出新型的基于激光引导的AGV控制系统。同时,AGⅤ在日本的应用也比较成熟。到1988年,日本的AGV制造企业达到20多家,如比较知名的企业大福、 Fanuc公司、村田公司等。日本也成为使用AGV最广泛的国家之一。随着AGV技术的不断提高,美国、日本、欧洲等发达国家的使用已经非常广泛。现在的AGV控制系统装有车载计算机、通讯装置、安全装置和货物装卸设施,自动化程度很高,应用领域相当广泛,汽车制造、造纸、印刷、医药行业是使用量最大的行业,约占全球AGV总销量的80%15。目前,AGV的发展趋势是研究无固定引导路线、高度自由的AGV。122国内发展历史及现状我国第一台AGⅣ在1975年由北京起重运输机械研究所完成,该AGⅤ采用电磁
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警用数字集群（PDT）通信系统总体技术要求
警用数字集群（PDT）通信系统总体技术要求9电气安全,2410电源适应性2411机械结构安全241.1结构..·.·2411.2表面温度.2412环境和电磁兼容要求·鲁专2512.1环境适应性2512.2电磁兼容性要求.13可靠性要求13.1信道设备可靠性55513.2控制和链路设备的可靠性.14运输和包装要求,,。非2图1网络基础设备示意图图2完全对等的系统互联网络架构。。。19图3 PDT-MPTI1327互联结构···.········,,,,.20图4安全机制示意图24表1PDT设备主要功能要求,。10表2信道设备总体性能指标表3基地台的发射机和接收机的射频指标.·非·静·着·非。章申·21表4手持台的发射机和接收机的射频指标。鲁表5车载台的发射机和接收机的射频指标1范围本技术要求规定了警用数字集群(PD)通信系统的技术特性、系统构成和功能要求作频段、网络管理、信道设备基本性能指标、交流供电系统、信息安仝和保密、环境和电磁兼容、可靠性等总体性要求。木技术要求适用」警用数字集群(PDT)通信系统的总体规划、网络设计、设备开发、生产、工程建设和验收2系统技术特性2.1基本技术体制2.1.1技术体制2.1.1.1信道划分米用频率和时间分割的方法划分信道。频率分割是在给定的350MHz到390Mz频段内按12.5kz信道间隔和10Ⅷz收发间隔划分载波信道。其他频段按照国家无线电管理部门的有关规定执行。时间分割时釆用时分复用/时分多址(TDMA)技术划分时隙信道。规定每载波时隙为两个,即物理信道为两个,再根据需要设置务和控制逻辑信道。2.1.1.2区域覆盖对于无线服务区的覆盖采用下列技术:大区制覆盖;频率复用;准同步发射;分时共享发射;直通模式⑩)/中转模式(RMO)/集群模式(TMO2.1.2射频调制方式射频调制方法采用四电平频移键控(4『SK)。2.1.3调制速率调制发送4800符号/秒,每个符号由两个比特信息组成。2.1.4语音编码语音编码速率应不低于2kbps,语音编码加上信道编码后的速率应为3.6kbpS2.2系统基本业务2.2.1用户终端业务用户终端业务是为用户终端之间提供完整通信能力的业务,系统应提供下列用户终端业务:语音和数据业务电话互联业务。2.2.2承载业务承载业务是在用户终端与网终接口之间提供信号传输能力的电信业务系统应提供下列承载业务:语音和电路数据传输业务短数据传输业务;分组数据传输业务2.3基本协议和信令基本协议和信令应符合警用数字集群(PDT)通信系统系列技术标准中所规定的有关协议和信令。2.4系统工作方式集群工作方式移动台在集群控制设备管理下的信道共享工作方式。2.4.2直通工作方式移动台之间直接互通的工作方式。2.4.3中转工作方式移动台通过中转台进行通信的工作方式2.4.4故障弱化工作方式基站和交换节点之间的链路或交换节点发生故障时,基站仍能以集群方式继续工作,支持本基站基本呼叫业务(单呼、组呼等)2.5呼叫建立时间同一交换局内组呼建立时间应不大」300ms。3系统构成和功能要求3.1系统构成3.1.1网络基础设备网络基础设备包括交换机、网关、网络管理设备、基站控制设备和基地台等,见图1。网关交换机网络管理设各基站基站基地台基地台基地台基地台图1网络基础设备示意图3.1.2用户终端设备用户终端设备包括移动台、有线台和调度台3.1.2.1移动台通过空屮接口和网络基础设备相连的普通用户终端设备,包括车载台、手持台等3.1.2.2有线台通过有线方式和网络基础设备相连的普通用户终端设备3.1.2.3调度台具有调度功能的用户终端设备,包括有线调度台和无线调度台。有线调度台通过有线方式和网络基础设备相连的调度台。无线调度台通过空中接口和网络基础设备相连的调度台3.2功能要求3.2.1功能定义3.2.1.1登记登记是移动台向集群系统发起入网请求及确认的过程,登记时必须要求进行鉴杈3.2.1.2去登记去登记是移动台向集群系统发出退出系统的通知过程。3.2.1.3漫游在由多个基站联网的系统中,移动台在归属基站以外的基站进行登记和继续使用系统提供的业务的功能3.2.1.4语音单呼语音单呼是移动台与其它用户终端之间建立的一种点对点的双冋语音呼叫,呼叫的参与方只有主叫和被叫两方。移动台之间的语音单呼分为 TOACSU和OACS两种。3.2.1.5语音组呼语音组呼是由·个移动台或者调度台发起的,多个移动台参与的点对多点的语音呼叫。3.2.1.6组呼迟入某个组呼建立后至结束之前,控制信道冑期广播该组呼的建立信息,以保证刚开机或刚从其他基站漫游到该基站或刚从其他通话组释放出来的移动台能参与这个尚未结束的组呼。3.2.1.7组呼并入个组呼建立后至结束之前,某移动台呼叫这个已经建立的通话组,系统将该移动台作为被叫并入到已经建立的组呼。3.2.1.8广播呼叫播呼叫是一种特殊的语音组呼,呼叫建立后在业务信道上只有主叫具备发射权限,被叫用户只有接收权限,可以有效防止被叫用户干扰主叫的发射过程。3.2.1.9紧急呼叫紧急呼叫是用户在紧急情况下发起的一种特殊呼叫,具有最髙优先级,当无信道资源时,系统会释放其他低级别呼叫的信道资源来给紧急呼叫使用。3.2.1.10优先呼叫优先呼叫是指系统繁忙时优先获取资源的呼叫,获取资源的方式可以是抢占低优先级呼叫的信道,也可以是在排队队列中插队3.2.1.11报警报警是在紧急情况下用户通过操作移动台设备上的特姝按钮,在系统控制信道上向预先设冒的目的(移动台或者调度台)发送预定义的状杰消息,通知其他移动台或者调度台,该用户正处于紧急危险的状态。3.2.1.12环境侦听环境侦听是调度台向移动台发起的一种特姝呼叫,用于监听移动台周边的环境声音。被叫移动台在系统指定的业务信道上自动打开发射机和MIC,将环境声音发送给调度台。在整个环境侦听过程中(侦听建立、侦听发射、侦听结朿),移动台的显示、扬声器、提示音、指小灯等人杋芥面状态应与空闲待机时完全相冋。环境侦听过程中,如果移动台用户进行呼岀操作(包括发短消息等),环境侦听都应自动结束,)返冋控制信道。调度台可以随时结宋·个由其建立的环境侦听呼叫3.2.1.13监听监听是指授权用户终端获取指定的移动台、通话组或者信道上的语音的过程。3.2.1.14插话插话是指调度台在监听或参与语音通话的过程中,强制中断正在进行的讲话,夺取话权进行讲话;3.2.1.15强拆强拆是指系统强制中断正在进行的呼叫并释放所占的相应资源的过程3.2.1.16越区切换越区切换是指移动台在语吝通话的过程中切换基站而不闩断止在进行的业务的过程3.2.1.17通话限时通话限时是系统控制用户进行语音呼叫时允许的最大持续时间的功能,包括单次按讲限时和单次呼叫总时长限时3.2.1.18讲话方身份识别讲话方身份识别是指在语音呼叫的过程中,语音接听方利用随路信令或者嵌入信令识别当前讲话方身份的功能3.2.1.19PTT授权PTˆ授权是为了避免语音碰撞而规定的讲话权申请、分配控制过稈,只有获得讲话权的移动台才能发射语音。3.2.1.20遥毙遥毙是系统利用空∏信令禁用移动台的过程,被遥毙的移动台将失去所有操作功能,只有利用授权的编稈设备才能将被遥毙的移动台激活3.2.1.21遥晕遥晕是利用空口信令禁用移动台的过程,授权的网管终端或调度台可将目标移动台遥晕。被遥晕的移动台不能发起或者接收仼何网络的服务(包括各类呼叫、短消息等业务),但应保留登记、去登记、鉴权、复活和数据上拉服务(如玊星定位信息上拉服务等),用来帮助寻找丢失移动台。被遥晕的移动台可以通过空凵复活。3.2.1.22复活复活是利用空∏信令解禁被遥晕移动台的过程,授杖网管终端或调度台可以进行复活操作,使移动台恢复到正常工作状态3.2.1.23动态重组动态重组是授权网管终端或调度台利用空口信令向目标移动台临时增加通话组(动态组)的过程,移动台新增加的动态组在收到删除该动态组的信令前一直有效。授权的网管终端或调度台也可以利用空口信令将日标移动台中的动态组删除。3.2.1.24呼叫限制呼叫限制是系统对移动台的呼叫权限的控制,通过设置,限制其呼叫功能。移动台只能进行权限范围内的呼叫,超过权限范围的呼叫将被系统拒绝。3.2.1.25状态消息状态消息是指移动台之间或者移动台与调度台之间,利用控制信道传递7比特消息编码的过程。状态消息可以是点到点的单呼,也可以是点对多点的组呼。3.2.1.26短消息短消息是移动台之间或移动台与调庋台之间,利用控制信道传递有限长度消息的过程短消息可以是点到点的单呼,也可以是点对多点的组呼。PDT系统中,单条短消息的长度为23个汉字。3.2.1.27卫星定位信息传输卫星定位信息传输是指移动台利用空∏信令上传该移动台卫星定位信息的过程。3.2.1.28网络管理网络管理是为了保证系统的正常运行而进行的一些参数配置、运行状态监控、用户档案管理等操作。网络管理至少应具备用户管理、配置管理、故障管理、性能管理和安全管理等功能集。3.2.1.29安全功能安全功能包括鉴权、端到端加密和空口加密3.2.1.30PDT系统之间的互联PDT系统之闫的互联是利用规定的互联协议完成PD交换控制中心之间的信息交互,实现系统间漫游及呼叫控制等功能。3.2.1.31有线电话呼叫有线电话呼叫是移动台利用空口及系统网关设备与PAB、PSTN等有线电话之问进行的呼3.2.1.32功率控制系统利用空口信令调整移动台的发射功牽,达到保障通信效果和降低移动台功耗日的。3.2.1.33包容呼叫包容呼叫是移动台在已经建立呼叫的业务信道上发起的,将其他目标移动台拉入当前业务信道通话的呼叫。3.2.1.34呼叫转移呼叫转移是指把来电转栘到预先设定的其他号码上的业务。呼叫转移叮由自身或第三方设置和取消,转移的条件分为无条件转移和有条件转移。3.2.1.35繁忙排队繁忙排队是当系统业务信道资源全忙时,系统将新发起的呼叫排入呼叫等待队列,待系统有空闲资源时对等待队列中的呼叫进行处理的过程。3.2.1.36分组数据分组数据是利用系统的业务信道,遵循分组数据传输协议实现多用户共享业务信道,进行数据传输的业务过程。3.2.1.37空口加密空∏加密是对移动台与基站之问空∏信令和语音、数据等业务信息的加密。3.2.1.38限定基站呼叫限定基站呼叫是指系统可以利用参数配置限定呼叫参与基站的范围,配置范围外的基站不参与该呼叫。3.2.2PDT设备主要功能要求PDT设备主要功能要求见表1。表1PDT设备主要功能要求编号功能网络基础设备移动台调度台1登记、去登记、鉴权、漫游单呼组呼4组呼迟入组呼并入6广播呼叫紧急呼叫789报警环境侦听监听、插话、强拆越区切换12通话限时13讲话方身份识别14PTT授权遥毙16遥晕、复活
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