CN205983218U - 一种基于can总线驱动的avg控制系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于CAN总线驱动的AVG控制系统及车辆，属于无人搬运车技术领域。本实用新型的基于CAN总线驱动方式的AGV控制系统包括上位机控制单元以及与上位机控制单元连接的AVG控制器，AVG控制器包括PLC控制模块、视觉传感器、CAN控制模块和伺服电机驱动器，视觉传感器输出端与PLC控制模块输入端连接，PLC控制模块通过CAN控制模块与伺服电机驱动器连接，伺服电机驱动器用于控制连接伺服电机。PLC控制模块通过视觉传感器采集到车辆与规划路径的偏差信号，经PLC控制单元分析处理后得到控制命令，然后通过CAN总线传输给伺服电机驱动器，由伺服电机驱动器控制伺服电机的运动，实现基于CAN总线驱动方式的AGV的自动控制。

Description

一种基于CAN总线驱动的AVG控制系统及车辆

技术领域

本实用新型涉及一种基于CAN总线驱动的AVG控制系统及车辆，属于无人搬运车技术领域。

背景技术

无人搬运车AGV(Automated Guided Vehicle)是指是一种以车载电池为动力，装备有自动导引系统，使用电磁或光学设备沿预设路径行驶，具有安全保护以及移载功能的无人驾驶运输车辆。AGV车辆控制系统的组成可以有两种组合方式，一种是比较简单的方式，如微型处理器+外设，由控制单元、运算单元、存储单元和内部时钟等直接控制外设，虽然它们在理论上是可行的，但是在高实时性，短循环控制、高稳定性及可靠性、低功耗、扩展灵活性、占用空间上都存在一定问题：首要问题是实现实时、高效、准确的收发控制数据、速度、输入输出状态等信息，从而完成对AGV车辆灵活、高精度的控制；再次，处理器接口单一，难于与AGV车辆安装的各种高精度传感器相连接，如伺服电机；第三，软、硬件修改困难，用户需求定制AGV产品的难度大。另一种是：高性能微处理器+控制器+外设，这种方式虽然能够提高系统的实时性，但是成本比较高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于CAN总线驱动方式的AGV控制系统，以解决目前AGV控制系统实时性低、抗干扰性弱的问题。

本实用新型为解决上述技术问题提供了一种基于CAN总线驱动的AVG控制系统，该控制系统包括上位机控制单元以及与上位机控制单元连接的AVG控制器，所述的AVG控制器包括PLC控制模块、视觉传感器、CAN控制模块和电机驱动器，所述的视觉传感器输出端与PLC控制模块输入端连接，PLC控制模块通过CAN控制模块与电机驱动器连接，电机驱动器用于控制连接电机。

所述的PLC控制模块包括CPU单元、Profibus单元、CAN通讯单元、Profinet单元和RS485单元，Profibus单元、CAN通讯单元、Profinet单元和RS485单元均与CPU单元连接。

所述的Profibus单元为串行通讯接口，CPU单元通过Profibus单元与视觉传感器连接。

所述的Prifinet单元为编写用户定制功能程序接口，设置有用于挂接外部设备的端口。

所述的RS485单元为工业标准总线接口，CPU单元通过该RS485单元与上位机控制单元连接。

所述的CAN通讯单元与CAN控制模块连接，由CAN控制模块连接至伺服电机驱动器，用于发送CPU单元生成控制指令和接收伺服电机驱动器得到伺服电机转速信号。

本实用新型还提供了一种AVG车辆，包括伺服电机和AVG控制系统，所述的AVG控制系统包括上位机控制单元以及与上位机控制单元连接的AVG控制器，所述的AVG控制器包括PLC控制模块、视觉传感器、CAN控制模块和伺服电机驱动器，所述的视觉传感器输出端与PLC控制模块输入端连接，PLC控制模块通过CAN控制模块与伺服电机驱动器连接，伺服电机驱动器控制连接伺服电机。

所述的PLC控制模块包括PLC CPU单元、Profibus单元、CAN通讯单元、Profinet单元和RS485单元，Profibus单元、CAN通讯单元、Profinet单元和RS485单元均与PLC CPU单元连接。

所述伺服电机的转轴上安装有编码器，用于采集伺服电机的转速信息，该编码器的输出端与伺服电机驱动器连接，通过伺服电机驱动器将采集到伺服电机转速信息传输给PLC控制模块。

所述的CAN通讯单元与CAN总线控制模块连接，由CAN控制模块连接至伺服电机驱动器，用于发送CPU单元生成控制指令和接收伺服电机驱动器得到伺服电机转速信号。

本实用新型的有益效果是:本实用新型的基于CAN总线驱动方式的AGV控制系统包括上位机控制单元以及与上位机控制单元连接的AVG控制器，AVG控制器包括PLC控制模块、视觉传感器、CAN控制模块和伺服电机驱动器，视觉传感器输出端与PLC控制模块输入端连接，PLC控制模块通过CAN控制模块与伺服电机驱动器连接，伺服电机驱动器用于控制连接伺服电机。PLC控制模块通过视觉传感器采集到车辆与规划路径的偏差信号，经PLC控制单元分析处理后得到控制命令，然后通过CAN总线传输给伺服电机驱动器，由伺服电机驱动器控制伺服电机的运动，实现基于CAN总线驱动方式的AGV的自动控制。

AGV控制器采用CAN总线方式进行信息传输，实现了实时、正确地接收和发送用于控制的数据、速度、输入输出状态等信息，完成灵活的，高精度的控制，特别适用于需要各车轮之间的协调同步应用。

附图说明

图1是本实用新型基于CAN总线驱动的AVG控制系统连接示意图；

图2是以AGV控制器的结构示意图；

图3是PLC控制模块逻辑框图。

具体实施方式

下面结合对本实用新型的具体实施方式做进一步的说明。

本实用新型的基于CAN总线驱动的AVG控制系统的实施例

如图1所示，本实施例中的基于CAN总线驱动的AVG控制系统包括上位机控制单元以及与上位机控制单元连接的AVG控制器，AGV控制器用于控制连接AGV车辆上的伺服电机，并与安装在伺服电机上的选转编码器连接，以采集车辆伺服电机的实时转速。上位机控制单元采用通用PC主机，具有高通用性、高可靠性、接口自由扩展、低功耗、开发周期短等特点。AVG控制器的结构如图2所示，包括PLC控制模块、视觉传感器、CAN控制模块和伺服电机驱动器，其中视觉传感器用于安装在AGV车辆上，以采集车辆的导航路径信号，该视觉传感器的输出端与PLC控制模块输入端连接，PLC控制模块通过CAN控制模块与伺服电机驱动器连接，PLC控制模块生成的控制指令通过CAN控制模块发送给伺服电机驱动器，以实现CAN总线驱动，伺服电机驱动器根据收到的CAN总线驱动信号来控制伺服电机。伺服电机驱动器所连接的伺服电机可以为多个，本实施例中的伺服电机驱动器上控制连接的伺服电机有4个，分别对应AGV车辆的四个车轮，PLC控制模块可通过CAN总线控制模块与伺服电机驱动器采集各个电机的状态。

PLC控制模块的结构如图3所示，包括CPU单元、Profibus单元、CAN通讯单元、Profinet单元和RS485单元，Profibus单元、CAN通讯单元、Profinet单元和RS485单元均通过K总线与CPU单元连接。其中Profibus单元为串行通信接口，视觉传感器通过该Profibus单元与CPU单元连接，用于采集所规划完成的路径信号并传给CPU；Profinet单元是编写用户定制功能程序接口，同时可留用挂接外部设备；CAN通讯单元与CAN总线控制模块相连接，由CAN总线控制模块连接至电机驱动器，CAN通讯单元通过电机驱动器用于与安装在电机轴的旋转编码器相连接，以采集实时转子编码器的值并将该值传给CPU。RS485单元为工业标准结构总线接口，其与上位机控制单元进行实时数据交互，在10毫秒控制周期内，根据上位机控制命令控制AGV车辆运动，并对电机及各类传感器状态和数据进行上传，实现AGV车辆与上位机控制系统的实时数据的交互，实现车辆的自动控制功能。CAN总线传输速率最高可达到1Mbps，实现了实时、正确地接收和发送用于控制的数据、速度、输入输出状态等信息，完成灵活的，高精度的控制，特别适用于需要各车轮之间的协调同步应用；CAN总线还可挂接对组下位组件，其中包括伺服电机，伺服电机是AGV车辆应用的首选，可非常准确控制速度、位置的精度，伺服电机转速受控制器控制，能够快速响应，在AGV车辆控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高等特性；PLC可编程，软、硬件可灵活修改，可以满足用户进行定制产品的需求；PLC可以通过接口模块挂接不同厂家的各种I/O模块，扩展性高。

该AGV控制系统的工作原理为：AGV控制器通过CAN总线采集各伺服电机的工作状态，通过视觉传感器采集到车辆与规划路径的偏差信号，由CAN总线传至PLC控制模块进行分析处理后，得到控制命令，然后通过CAN总线控制伺服电机的运动，实现基于CAN总线驱动方式的AGV自动控制。

本实用新型的一种AGV车辆的实施例

本实施例中的AGV车辆如图1所示，包括用于驱动车辆四个车轮的四个伺服电机和AGV控制系统，每个伺服电机的转轴上均安装有对应的旋转编码器，以采集各个电机的实时转速，各伺服电机和旋转编码器均连接至AGV控制系统，如图2所示，该AGV控制系统包括上位机控制单元以及与上位机控制单元连接的AVG控制器，AGV控制器控制连接AGV车辆上的伺服电机，并与安装在伺服电机上的选转编码器连接，以采集车辆伺服电机的实时转速。AVG控制器的结构如图2所示，包括PLC控制模块、视觉传感器、CAN控制模块和伺服电机驱动器，其中视觉传感器用于安装在AGV车辆上，以采集车辆的导航路径信号，该视觉传感器的输出端与PLC控制模块输入端连接，PLC控制模块通过CAN控制模块与伺服电机驱动器连接，PLC控制模块根据安装在伺服电机转轴上旋转编码器采集的信息和安装在车辆上视觉传感器采集的导航路径信号生成的控制指令，并通过CAN控制模块发送给伺服电机驱动器，以实现CAN总线驱动，伺服电机驱动器根据收到的CAN总线驱动信号来控制相应的伺服电机，以实现基于CAN总线驱动方式的AGV自动控制。

Claims (10)

1.一种基于CAN总线驱动的AVG控制系统，其特征在于，该控制系统包括上位机控制单元以及与上位机控制单元连接的AVG控制器，所述的AVG控制器包括PLC控制模块、视觉传感器、CAN控制模块和电机驱动器，所述的视觉传感器输出端与PLC控制模块输入端连接，PLC控制模块通过CAN控制模块与电机驱动器连接，电机驱动器用于控制连接电机。

2.根据权利要求1所述的基于CAN总线驱动的AVG控制系统，其特征在于，所述的PLC控制模块包括CPU单元、Profibus单元、CAN通讯单元、Profinet单元和RS485单元，Profibus单元、CAN通讯单元、Profinet单元和RS485单元均与CPU单元连接。

3.根据权利要求2所述的基于CAN总线驱动的AVG控制系统，其特征在于，所述的Profibus单元为串行通讯接口，CPU单元通过Profibus单元与视觉传感器连接。

4.根据权利要求2所述的基于CAN总线驱动的AVG控制系统，其特征在于，所述的Prifinet单元为编写用户定制功能程序接口，设置有用于挂接外部设备的端口。

5.根据权利要求2所述的基于CAN总线驱动的AVG控制系统，其特征在于，所述的RS485单元为工业标准总线接口，CPU单元通过该RS485单元与上位机控制单元连接。

6.根据权利要求2所述的基于CAN总线驱动的AVG控制系统，其特征在于，所述的CAN通讯单元与CAN控制模块连接，由CAN控制模块连接至伺服电机驱动器，用于发送CPU单元生成控制指令和接收伺服电机驱动器得到伺服电机转速信号。

7.一种AVG车辆，包括伺服电机和AVG控制系统，其特征在于，所述的AVG控制系统包括上位机控制单元以及与上位机控制单元连接的AVG控制器，所述的AVG控制器包括PLC控制模块、视觉传感器、CAN控制模块和伺服电机驱动器，所述的视觉传感器输出端与PLC控制模块输入端连接，PLC控制模块通过CAN控制模块与伺服电机驱动器连接，伺服电机驱动器控制连接伺服电机。

8.根据权利要求7所述的AVG车辆，其特征在于，所述的PLC控制模块包括PLCCPU单元、Profibus单元、CAN通讯单元、Profinet单元和RS485单元，Profibus单元、CAN通讯单元、Profinet单元和RS485单元均与PLC CPU单元连接。

9.根据权利要求7所述的AVG车辆，其特征在于，所述伺服电机的转轴上安装有编码器，用于采集伺服电机的转速信息，该编码器的输出端与伺服电机驱动器连接，通过伺服电机驱动器将采集到伺服电机转速信息传输给PLC控制模块。

10.根据权利要求8所述的AVG车辆，其特征在于，所述的CAN通讯单元与CAN总线控制模块连接，由CAN控制模块连接至伺服电机驱动器，用于发送CPU单元生成控制指令和接收伺服电机驱动器得到伺服电机转速信号。