CN111638687A - 一种基于精简通讯协议的agv用通讯方法 - Google Patents

一种基于精简通讯协议的agv用通讯方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于精简通讯协议的AGV用通讯方法，其应用于主机，主机可与从机进行通讯，两者的通讯以数据包为单位进行，数据包包括标识符段与数据段；其中，主机为AGV控制器，从机为伺服控制器；通讯方法包括：向从机发送SDO数据包，并接收从机反馈的SDO数据包，以获得从机的参数或对从机的参数进行修改；向从机发送RPDO数据包，以向从机下发运行命令；接收从机发送的TPDO数据包，以获得从机的实际运行参数；本发明采用的通讯协议基于CANOpen协议的设计思想，且比CANOpen协议大为精简，使得通讯方法适用于AGV控制器与伺服控制器之间的通讯，在消耗较小资源代价的情况下，大大提升了主机与从机之间通讯的实时性，可提升调度效率，节约成本。

Description

一种基于精简通讯协议的AGV用通讯方法
技术领域
本发明涉及通讯技术领域，特别是涉及一种基于精简通讯协议的AGV用通讯方法。
背景技术
在现代化工厂中，AGV扮演着重要的角色，其可自动牵引、搬运货物，以实现节省人力成本、提高物料流转效率的目的，一般在物料流动较为频繁的工厂中，往往需要配备很多台AGV同时工作，所有AGV由AGV控制器统一调度，现有技术中AGV控制器与AGV的伺服控制器之间基于CANOpen协议进行通讯，CANOpen协议集定义了基于CAN的分布式工业自动化系统的应用标准以及CAN应用层通信标准，被认为是在基于CAN的工业系统中占领导地位的标准，其可实现需要通信的设备之间的较为高效的通信；但是，对于AGV控制器与伺服控制器，由于其通讯设备比较单一，没有必要兼容多种子设备，无需复杂的设备管理，若基于完整的CANOpen协议集进行通讯，不仅所需的硬件成本较高，且AGV控制器与伺服控制器之间的通讯的实时性也不够高。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可在消耗较少资源的基础上实现高效通讯的基于精简通讯协议的AGV用通讯方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明的基于精简通讯协议的AGV用通讯方法，其应用于主机，所述主机可与从机进行通讯，两者的通讯以数据包为单位进行，所述数据包包括标识符段与数据段；其中，所述主机为AGV控制器，所述从机为伺服控制器；所述通讯方法包括：
向所述从机发送SDO数据包，并接收所述从机反馈的SDO数据包，以获得从机的参数或对所述从机的参数进行修改；
向所述从机发送RPDO数据包，以向所述从机下发运行命令；
接收从机发送的TPDO数据包，以获得从机的实际运行参数；
其中，主机发送的SDO数据包的数据段包含命令字、地址、子地址与数值域；从机反馈的SDO数据包的数据段包括应答字、地址、子地址与数值域；所述RPDO数据包的数据段包含目标运行参数；所述TPDO数据包的数据段包括AGV的实际运行参数。
进一步地，所述方法还包括：
向所述从机下发广播数据包，以执行预设的特殊操作；其中，所述广播数据包的数据段包括命令字，所述预设的特殊操作包括设定所述伺服控制器的地址和/或对所述伺服控制器进行标定。
进一步地，所述方法还包括：
接收所述从机发送的故障数据包，以获得所述从机的故障数据；其中，所述故障数据包的数据段包含故障标志。
进一步地，所述向所述从机发送SDO数据包，并接收所述从机反馈的SDO数据包，以获得从机的参数或对所述从机的参数进行修改包括：
生成SDO数据包；
向从机发送所述SDO数据包；
判断是否接收到从机反馈的SDO数据包；
当判断出已接收到从机反馈的SDO数据包，根据反馈的SDO数据包获得所述从机的参数或确认已完成对所述从机参数的修改；
当判断出未接收到从机反馈的SDO数据包，判断接收是否超时；
若判断出接收未超时，返回判断是否接收到从机反馈的SDO数据包的步骤；
若判断出接收超时，判断是否超过重新发送次数；
当判断出超过重新发送次数，上报通讯错误并结束进程；
当判断出未超过重新发送次数，重新执行所述向从机发送所述SDO数据包的步骤。
进一步地，所述目标运行参数包括目标速度值和/或目标位置值；所述实际运行参数包括当前位置和/或当前速度和/或当前状态。
一种基于精简通讯协议的AGV用通讯方法，其应用于从机，所述从机可与主机进行通讯，两者的通讯以数据包为单位进行，所述数据包包括标识符段与数据段；其中，所述主机为AGV控制器，所述从机为伺服控制器；所述通讯方法包括：
接收所述主机发送的SDO数据包，并生成反馈的SDO数据包发送给所述主机；
接收所述主机发送的RPDO数据包，以获得所述主机下发的运行命令；
向所述主机发送TPDO数据包，以将从机的实际运行参数上报给所述主机；
其中，主机发送的SDO数据包的数据段包含命令字、地址、子地址与数值域；从机反馈的SDO数据包的数据段包括应答字、地址、子地址与数值域；所述RPDO数据包的数据段包含AGV的目标运行参数；所述TPDO数据包的数据段包括AGV的实际运行参数。
进一步地，所述方法还包括：
接收所述主机下发的广播数据包，所述广播数据包的数据段包括命令字。
进一步地，所述方法还包括：
向所述主机发送故障数据包，以上报故障数据；其中，所述故障数据包的数据段包含故障标志。
进一步地，所述向所述主机发送故障数据包，以上报故障数据包括：
判断是否发生故障；
当判断出发生故障，以固定周期向主机发送故障数据包；
判断控制周期是否达到；
当判断出控制周期已到达，则结束进程。
有益效果：本发明的基于精简通讯协议的AGV用通讯方法采用的通讯协议基于CANOpen协议的设计思想，且比CANOpen协议大为精简，使得通讯方法适用于AGV控制器与伺服控制器之间的通讯，在消耗较小资源代价的情况下，大大提升了主机与从机之间通讯的实时性，可提升调度效率，节约成本。
附图说明
附图1为本发明各实施例之通讯方法基于的通信模型；
附图2为以主机为执行主体的基于精简通讯协议的AGV用通讯方法包含的步骤示意图；
附图3为主机向所述从机发送SDO数据包并接收所述从机反馈的SDO数据包以获得从机的参数或对所述从机的参数进行修改的流程示意图；
附图4为以从机为执行主体的基于精简通讯协议的AGV用通讯方法包含的步骤示意图；
附图5为从机上报故障的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如附图1所示为一种基于CAN总线的通信模型，其包含AGV控制器100以及伺服控制器200，上述伺服控制器200搭载在AGV上以控制AGV的驱动轮转动从而驱动AGV作可控的运动，AGV控制器100与伺服控制器200通过CAN总线连接，因此该通信模型所采用的通信协议属于CAN总线控制应用层协议，其底层基于CAN2.0控制器，CAN2.0控制器一般集成在单片机、DSP芯片的内部，为通用的底层控制模块。由于上述AGV控制器100内部CAN通信设备比较单一，没有必要兼容多种子设备，无需复杂的设备管理，因此AGV控制器100与伺服控制器200是基于单片机或DSP等IC，这类IC的成本较低，且内部控制资源非常有限，同时，在AGV的运动中，AGV控制器100需要实时调节伺服控制器200的给定速度，实时性要求非常高，因此对于控制资源非常有限的单片机或DSP来说，设计精简的通信协议以满足实时性要求较为关键，下面将对基于通讯协议及基于该通讯协议的方法进行详细说明。
首先，对于上述通信模型的通讯协议来说，需要有一方为主机，一方为从机，本实施例中，约定主机为AGV控制器100，从机为伺服控制器200。
其次，通讯协议以数据包为单位进行通讯，数据包均包含标识符段以及数据段两部分，其中标识符段包括了自定义字与ID，ID为通讯对象的CAN总线地址，数据段记载了数据包的数据内容；通讯过程数据包的传送采用常用的波特率，包括但不限于100Kbps、250Kbps、500Kbps、1Mbps，通讯协议采用包括但不限于11位标准的标识符ID及29位扩展标识符ID。
最后，通讯协议的协议数据包种类包括SDO数据包、PDO数据包、广播数据包以及故障数据包四种。
(1)SDO(Service Data Object服务数据对象)数据包：其包含伺服控制器200的配置参数与过程参数，即对象词典，一个字典包含多个对象，对象的属性包含功能描述、2个字节的地址和1个字节的子地址、对应的数据长度(一般为单字节、双字节、四字节三种)、读写属性以及是否掉电保存等属性。通讯过程中，从机可接收主机的SDO数据包并根据SDO数据包的地址与子地址配置从机的对象字典，从机也可通过SDO数据包将从机的对象字典上传给主机。
SDO数据包包含标识符段与数据段，其标识符段包含自定义字与ID(通讯对象的CAN总线地址)，自定义字指明了SDO数据包的作用，如主机查询从机的属性时，主机发往从机的数据包的标识符段为0x600+ID，从机发往主机的数据包的标识符段为0x580+ID，主机发给从机的SDO数据包的数据段包含命令字(1字节)、地址(2字节)、子地址(1字节)与数值域(4字节)四部分内容，从机反馈给主机的SDO数据包包含应答字(1字节)、地址(2字节)、子地址(1字节)与数值域(4字节)四部分内容。下述通讯方法中涉及两种功能的SDO数据包，即用于主机查询从机属性的SDO数据包以及用于主机修改从机属性的SDO数据包；两种SDO数据包及对应的从机回复的SDO数据包的属性具体如下表1与表2所示：
表1
Figure BDA0002488349710000061
表2
Figure BDA0002488349710000062
由上述表1与表2可见，主机查询用的SDO数据包的命令字为ox30，表示查询目的，主机修改用的SDO数据包的命令字分别用0xA1、0xA2、0xA4表示修改数据的字节长度为单字节、双字节及四字节；从机针对主机查询用的SDO数据包所回复的数据包的应答字分别用0xB1、0xB2、0xB4表示反馈数据的字节长度为单字节、双字节及四字节，从机针对主机修改用的SDO数据包所回复的数据包的应答字分别用0x00与0xFF表示成功与失败，主机根据应答字可获知对于从机参数的修改是否成功。
(2)PDO(Process Data Object过程数据对象)数据包，其用于传输实时数据，如，伺服控制器200可通过PDO数据包实时上报AGV的实际位置、速度、状态等信息，AGV控制器100可实时下发目标速度、目标位置等指令，上述过程的控制周期一般比较短，实时性要求比较高，周期时间一般在5ms、10ms、20ms不等。PDO数据包主要包括主机给从机下发命令的RPDO数据包以及从机给主机上报实时数据的TPDO数据包，两种PDO数据包的结构及回复情况如下表3与表4所示：
表3
Figure BDA0002488349710000071
表4
Figure BDA0002488349710000072
Figure BDA0002488349710000081
由上表3与表4可见，RPDO数据包的标识符段为0x200+ID，其数据段的内容包括目标运行参数包括目标速度值和/或目标位置值；TPDO的标识符段为0x180+ID，其数据段的实际运行参数包括当前位置、当前速度以及当前状态。
(3)广播数据包，其用于执行预定的特殊操作，如设定伺服控制器200的地址、对伺服控制器200进行标定等。其标识符段为0x85+ID，其数据段为命令字(2字节)，其内容可以是主机为从机设定的从机地址等内容，其数据结构及从机回复情况如下表5所示。
表5
Figure BDA0002488349710000082
(4)故障数据包，当伺服控制器200发生故障时，向主机周期发送故障数据包，其标识符段为0x80+ID，其数据段为故障标志(2字节)，其数据结构及主机回复情况如下表6所示。
表6
Figure BDA0002488349710000083
基于上述基础，下面对本发明之基于精简通讯协议的AGV用通讯方法进行具体描述，在第一实施例中，以主机为通讯方法的执行对象，如附图2所示，所述通讯方法包括如下步骤S301-S303：
步骤S301，向所述从机发送SDO数据包，并接收所述从机反馈的SDO数据包，以获得从机的参数或对所述从机的参数进行修改；
步骤S302，向所述从机发送RPDO数据包，以向所述从机下发运行命令；
步骤S303，接收从机发送的TPDO数据包，以获得从机的实际运行参数；
上述S301-S303的步骤编号不用于限定各步骤的执行顺序，主机与从机通讯时可能会执行上述三个步骤中的任几项步骤，且执行顺序与每次执行的步骤的项数均没有限制。
优选地，所述方法还包括如下步骤S304：
步骤S304，向所述从机下发广播数据包，以执行预设的特殊操作；其中，所述预设的特殊操作包括设定所述伺服控制器200的地址和/或对所述伺服控制器200进行标定。
优选地，所述方法还包括如下步骤S305：
步骤S305，接收所述从机发送的故障数据包，以获得所述从机的故障数据；其中，所述故障数据包的数据段包含故障标志。
同理，上述步骤S304与步骤S305也不用限定该步骤的执行顺序与执行必然性，此两个步骤为按需执行的步骤。
具体地，如附图4所示，上述步骤S301中所述向所述从机发送SDO数据包，并接收所述从机反馈的SDO数据包，以获得从机的参数或对所述从机的参数进行修改包括如下步骤S401-S407：
步骤S401，生成SDO数据包；
本步骤中，所述SDO数据包可以是主机查询从机参数功能的SDO数据包或者主机修改从机参数功能的SDO数据包，其形式分别如上表1与表2所示。
步骤S402，向从机发送所述SDO数据包；
步骤S403，判断是否接收到从机反馈的SDO数据包，是则进入步骤S404，否则进入步骤S405；
本步骤中，从机反馈的SDO数据包的形式分别如上表1与表2所示；
步骤S404，根据反馈的SDO数据包获得所述从机的参数或确认已完成对所述从机参数的修改；
本步骤中，对应于主机查询从机参数功能的SDO数据包反馈的SDO数据包，主机据其获得所述从机的参数；对应于主机修改从机参数功能的SDO数据包反馈的SDO数据包，主机据其确认已完成对所述从机参数的修改。
步骤S405，判断接收是否超时，是则进入步骤S406，否则返回步骤S403；
步骤S406，判断是否超过重新发送次数，是则进入步骤S407，否则返回步骤S402；
上述步骤步骤S405-S406中，为了防止主机与从机之间的通讯故障导致主机一直没有收到反馈的SDO数据包导致的无限循环的情形发生，设置了超时时间与重新发送次数，在超时时间内，主机未收到反馈的SDO数据包的话就重发一次，若超出了超时时间，则跳出循环报错并结束进程。
步骤S407，上报通讯错误并结束进程。
在第二实施例中，以主机为通讯方法的执行对象，如附图4所示，所述通讯方法包括如下步骤S501-S503：
步骤S501，接收所述主机发送的SDO数据包，并生成反馈的SDO数据包发送给所述主机；
步骤S502，接收所述主机发送的RPDO数据包，以获得所述主机下发的运行命令；
步骤S503，向所述主机发送TPDO数据包，以将从机的实际运行参数上报给所述主机；
优选地，所述方法还包括如下步骤S504：
步骤S504，接收所述主机下发的广播数据包，所述广播数据包的数据段包括命令字。
优选地，所述方法还包括如下步骤S505：
步骤S505，向所述主机发送故障数据包，以上报故障数据；其中，所述故障数据包的数据段包含故障标志。
上述步骤S501-S505与步骤S301-S305是对应关系，只不过执行主体不同，此处不再对其进行详细叙述。
具体地，如附图5所示，步骤S505中向所述主机发送故障数据包，以上报故障数据包括如下步骤S601-S604：
步骤S601，判断是否发生故障，是则进入步骤S602；
步骤S602，以固定周期向主机发送故障数据包；
步骤S603，判断控制周期是否达到，是则进入步骤S604；
步骤S604，结束进程。
本发明的基于精简通讯协议的AGV用通讯方法采用的通讯协议基于CANOpen协议的设计思想，且比CANOpen协议大为精简，使得通讯方法适用于AGV控制器与伺服控制器之间的通讯，在消耗较小资源代价的情况下，大大提升了主机与从机之间通讯的实时性，可提升调度效率，节约成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于精简通讯协议的AGV用通讯方法，其特征在于，其应用于主机，所述主机可与从机进行通讯，两者的通讯以数据包为单位进行，所述数据包包括标识符段与数据段；其中，所述主机为AGV控制器，所述从机为伺服控制器；所述通讯方法包括：
向所述从机发送SDO数据包，并接收所述从机反馈的SDO数据包，以获得从机的参数或对所述从机的参数进行修改；
向所述从机发送RPDO数据包，以向所述从机下发运行命令；
接收从机发送的TPDO数据包，以获得从机的实际运行参数；
其中，主机发送的SDO数据包的数据段包含命令字、地址、子地址与数值域；从机反馈的SDO数据包的数据段包括应答字、地址、子地址与数值域；所述RPDO数据包的数据段包含目标运行参数；所述TPDO数据包的数据段包括AGV的实际运行参数。
2.根据权利要求1所述的基于精简通讯协议的AGV用通讯方法，其特征在于，所述方法还包括：
向所述从机下发广播数据包，以执行预设的特殊操作；其中，所述广播数据包的数据段包括命令字，所述预设的特殊操作包括设定所述伺服控制器的地址和/或对所述伺服控制器进行标定。
3.根据权利要求1所述的基于精简通讯协议的AGV用通讯方法，其特征在于，所述方法还包括：
接收所述从机发送的故障数据包，以获得所述从机的故障数据；其中，所述故障数据包的数据段包含故障标志。
4.根据权利要求1所述的基于精简通讯协议的AGV用通讯方法，其特征在于，所述向所述从机发送SDO数据包，并接收所述从机反馈的SDO数据包，以获得从机的参数或对所述从机的参数进行修改包括：
生成SDO数据包；
向从机发送所述SDO数据包；
判断是否接收到从机反馈的SDO数据包；
当判断出已接收到从机反馈的SDO数据包，根据反馈的SDO数据包获得所述从机的参数或确认已完成对所述从机参数的修改；
当判断出未接收到从机反馈的SDO数据包，判断接收是否超时；
若判断出接收未超时，返回判断是否接收到从机反馈的SDO数据包的步骤；
若判断出接收超时，判断是否超过重新发送次数；
当判断出超过重新发送次数，上报通讯错误并结束进程；
当判断出未超过重新发送次数，重新执行所述向从机发送所述SDO数据包的步骤。
5.根据权利要求3所述的基于精简通讯协议的AGV用通讯方法，其特征在于，所述目标运行参数包括目标速度值和/或目标位置值；所述实际运行参数包括当前位置和/或当前速度和/或当前状态。
6.一种基于精简通讯协议的AGV用通讯方法，其特征在于，其应用于从机，所述从机可与主机进行通讯，两者的通讯以数据包为单位进行，所述数据包包括标识符段与数据段；其中，所述主机为AGV控制器，所述从机为伺服控制器；所述通讯方法包括：
接收所述主机发送的SDO数据包，并生成反馈的SDO数据包发送给所述主机；
接收所述主机发送的RPDO数据包，以获得所述主机下发的运行命令；
向所述主机发送TPDO数据包，以将从机的实际运行参数上报给所述主机；
其中，主机发送的SDO数据包的数据段包含命令字、地址、子地址与数值域；从机反馈的SDO数据包的数据段包括应答字、地址、子地址与数值域；所述RPDO数据包的数据段包含AGV的目标运行参数；所述TPDO数据包的数据段包括AGV的实际运行参数。
7.根据权利要求6所述的基于精简通讯协议的AGV用通讯方法，其特征在于，所述方法还包括：
接收所述主机下发的广播数据包，所述广播数据包的数据段包括命令字。
8.根据权利要求6所述的基于精简通讯协议的AGV用通讯方法，其特征在于，所述方法还包括：
向所述主机发送故障数据包，以上报故障数据；其中，所述故障数据包的数据段包含故障标志。
9.根据权利要求8所述的基于精简通讯协议的AGV用通讯方法，其特征在于，所述向所述主机发送故障数据包，以上报故障数据包括：
判断是否发生故障；
当判断出发生故障，以固定周期向主机发送故障数据包；
判断控制周期是否达到；
当判断出控制周期已到达，则结束进程。
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