CN215219510U - 一种agv车载控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种AGV车载控制器，包括中央处理单元（1）、CAN通信模块（2）、RS485通信模块（3）、RS232通信模块（4）、以太网通讯模块（5）、数字IO输出模块（6）、数字IO输入模块（7）。AGV车载控制器通过以太网通讯模块（5）接收上层调度系统指令，通过CAN通信模块（2）、RS485通信模块（3）、RS232通信模块（4）通讯接口接收AGV传感器数据，通过中央处理单元（1）进行数据解算，得到转向、驱动指令，通过CAN通信模块（2）发送至转向、驱动执行单元，完成AGV车辆的运动控制。控制器采用双核冗余设计，极大程度得提高了AGV控制的可靠性。

Description

一种AGV车载控制器

技术领域

本实用新型属于无人搬运车、自动导向车领域，具体涉及一种AGV车载控制器。

背景技术

凭借高效率、低成本的特性，AGV小车广泛应用于产线物料转运、仓储物流、无人巡检等行业中。近年来，随着软件技术、电子技术及计算机控制技术的飞速发展，AGV控制技术日趋成熟，AGV自动作业正逐步取代传统人工作业。

目前，AGV核心控制单元主要有两种形式，一是传统PLC，二是专用嵌入式控制器。传统PLC开发门槛低，受到部分小企业的欢迎，但PLC多应用于固定式工业控制设备，抗震性、户外环境适应性较差，应用于移动式AGV小车需配套相关防护，使用困难；专用嵌入式控制器为AGV定制开发，整机环境适应性可满足AGV背景需求，随着软件、电子技术的发展及开发人员技术能力的提高，嵌入式控制器方式正成为AGV控制的主要趋势。嵌入式控制器通过在MCU运行程序对外部设备进行控制，实现PLC的功能，但目前在AGV领域，嵌入式控制器设计应用还不太成熟，可靠性相对于PLC略低，在某些特殊情况下会出现控制器死机、程序卡死等问题，带来产线停止、道路堵塞等隐患，甚至可能会引发事故，所以控制器的可靠性亟需提高，针对此问题，本实用新型提出一种高可靠性AGV车载控制器。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高可靠性AGV车载控制器，用以解决在某些场合控制器死机导致AGV瘫痪、道路堵塞、产线停止的问题。

本实用新型提供的一种AGV车载控制器，所述控制器包括中央处理单元1、CAN通信模块2、通信模块、以太网通讯模块5、数字IO输出模块6、数字IO输入模块7；其中，所述中央处理单元1用于完成AGV运动控制运算以及驻车抱闸、状态灯切换逻辑控制；所述CAN通讯模块2用于连接AGV转向、驱动执行单元，发送转角、速度指令并接收执行单元状态反馈；所述通信模块用于连接导航、定位及避障传感器，实现位置、障碍物控制信息获取；以太网模块5用于连接上层调度系统和AGV进行通讯，发送目标位置指令及接收AGV状态信息；数字IO输出模块6用于连接驻车抱闸、三色灯、音乐盒等设备，实现IO输出控制；数字IO输入模块7用于连接急停、防撞条等输入信号，完成IO输入采集。

进一步的，所述中央处理单元1包含2个或2个以上中央处理器CPU和双口RAM1_2，其采用双核冗余设计，正常运行时第一中央处理器CPU01_1执行全部AGV控制程序，第二中央处理器CPU11_3处于休眠状态， 第一中央处理器CPU01_1定时向第二中央处理器CPU11_3发送自定义心跳信息；所述第二中央处理器CPU11_3实时监听CPU0心跳，根据心跳内容判断CPU01_1工作是否正常，若第二中央处理器CPU11_3接收到错误心跳信息或长时间未接收到心跳，则认为所述第一中央处理器CPU01_1状态异常，第二中央处理器CPU11_3即刻通过双口RAM1_2读取AGV控制过程数据，直接接管第一中央处理器CPU01_1进行AGV控制，并上报告警信息。

进一步的，所述CAN通信模块2具备2通道通信功能；

所述通信摸块中包含RS485通信模块3和RS232通信模块4，RS485通信模块3具备2路通讯功能，RS232通信模块4具备2路通讯功能、以太网通讯模块5具备2通道通信功能、数字IO输出模块6具备16通道输出功能、数字IO输入模块7具备16通道采集功能。

更进一步的，所述RS485通信模块3具有两个RS485通信接口，自定义通讯协议；

所述以太网通讯模块5包含两个通信接口，通信方式为TCP/IP协议。

本实用新型具备如下优点：中央处理单元采用双核冗余设计，极大程度得提高了AGV控制器的可靠性，如在某些狭小通道CPU0死机情况下，CPU1可直接接管工作，控制车辆继续运行，待任务结束后提醒用户进行检修，有效得防止车辆堵塞通道，阻碍产线运行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型中的技术方案，下面将对本实用新型中所需要使用的附图进行简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其它附图。

图1为中央处理单元内部示意图；

图2为双核冗余工作流程示意图；

图3为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域的技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型提出的高可靠性AGV车载控制器作进一步说明。

本实用新型提供一种AGV车载控制器，所述控制器包括中央处理单元1、CAN通信模块2、通信模块、以太网通讯模块5、数字IO输出模块6、数字IO输入模块7；其中，所述中央处理单元1用于完成AGV运动控制运算以及驻车抱闸、状态灯切换逻辑控制；所述CAN通讯模块2用于连接AGV转向、驱动执行单元，发送转角、速度指令并接收执行单元状态反馈；所述通信模块用于连接导航、定位及避障传感器，实现位置、障碍物控制信息获取；以太网模块5用于连接上层调度系统和AGV进行通讯，发送目标位置指令及接收AGV状态信息；数字IO输出模块6用于连接驻车抱闸、三色灯、音乐盒等设备，实现IO输出控制；数字IO输入模块7用于连接急停、防撞条等输入信号，完成IO输入采集。

进一步的，所述中央处理单元1包含2个或2个以上中央处理器CPU和双口RAM1_2，其采用双核冗余设计，正常运行时第一中央处理器CPU01_1执行全部AGV控制程序，第二中央处理器CPU11_3处于休眠状态， CPU01_1定时向CPU11_3发送自定义心跳信息；所述第二中央处理器CPU11_3实时监听CPU0心跳，根据心跳内容判断CPU01_1工作是否正常，若CPU11_3接收到错误心跳信息或长时间未接收到心跳，则认为所述第一中央处理器CPU01_1状态异常，第二中央处理器CPU11_3即刻通过双口RAM1_2读取AGV控制过程数据，直接接管中央处理器CPU01_1进行AGV控制，并上报告警信息。

进一步的，所述CAN通信模块2具备2通道通信能力；

所述通信摸块中包含RS485通信模块3和RS232通信模块4，RS485通信模块3具备2路通讯能力，RS232通信模块4具备2路通讯能力、以太网通讯模块5具备2通道通信能力、数字IO输出模块6具备16通道输出能力、数字IO输入模块7具备16通道采集能力。

更进一步的，所述RS485通信模块3具有两个RS485通信接口，自定义通讯协议；

所述以太网通讯模块5包含两个通信接口，通信方式为TCP/IP协议。

本实用新型中的中央处理单元由中央处理器CPU0、双口RAM、中央处理器CPU1组成。如图1所示，中央处理器CPU0和CPU1之间通过串行总线直接连接，传递心跳数据；CPU0和CPU1均通过并口总线连接至双口RAM，传递控制过程数据。

一般的双冗余控制器都是两个同样的控制器之间采用串口通信实现心跳数据和控制数据的交互，不仅增加了的成本而且过多的同步数据交互给控制器带来较大的负担。

本实用新型中的双核工作流程如图2所示。控制器上电后，CPU0、CPU1均进行接口初始化，CPU0进入循环程序，进行AGV控制、向双口RAM中写入过程数据以及发送自定义心跳数据；CPU1关闭外设接口，进入CPU0心跳接收处理，若一段时间内未接收到心跳或接收的心跳内容错误，则认为CPU0状态异常，即通过CPU0复位引脚控制CPU0程序停止运行，并开启外设接口、上报警告信息及读取双口RAM数据，运行AGV控制程序实现AGV的冗余保护。本实用新型创造性地通过一个控制器集成两个中央处理器，CPU0的控制过程数据存储在双口RAM中且能被CPU1访问，不再需要CPU0和CPU1之间的同步处理机制，在实现双冗余控制的同时，既降低了成本又减轻了CPU工作的负担。

本实用新型创造性地通过一个控制器集成两个中央处理器，CPU0的控制过程数据存储在双口RAM中且能被CPU1访问，不再需要同步处理机制，既降低了成本又减轻了CPU工作的负担；

通常心跳用于监测通信链路是否正常，本实用新型将心跳应用于监测处理器运行状态，通过第二中央处理器接收第一中央处理器发送的自定义心跳信息判断其是否正常工作，若接收到错误心跳信息或一段时间内未接收到心跳，则认为第一中央处理器状态异常；独创性的采用双口RAM保存CPU0运行过程中的数据信息，当CPU0出现故障时CPU1能根据双口RAM中的数据继续工作而不至于死机；若CPU1一段时间内未接收到心跳数据或接收到错误的心跳数据，则认为CPU0状态异常，即接管AGV控制权，并上报警告信息。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本申请实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种AGV车载控制器，其特征在于：所述控制器包括中央处理单元（1）、CAN通信模块（2）、通信模块、以太网通讯模块（5）、数字IO输出模块（6）、数字IO输入模块（7）；其中，所述中央处理单元（1）用于完成AGV运动控制运算以及驻车抱闸、状态灯切换逻辑控制；所述CAN通讯模块（2）用于连接AGV转向、驱动执行单元，发送转角、速度指令并接收执行单元状态反馈；所述通信模块用于连接导航、定位及避障传感器，实现位置、障碍物控制信息获取；以太网模块（5）用于连接上层调度系统和AGV进行通讯，发送目标位置指令及接收AGV状态信息；数字IO输出模块（6）用于连接驻车抱闸、三色灯、音乐盒设备，实现IO输出控制；数字IO输入模块（7）用于连接急停、防撞条输入信号，完成IO输入采集。

2.如权利要求1所述的AGV车载控制器，其特征在于：所述中央处理单元（1）包含2个或2个以上中央处理器CPU和双口RAM（1_2），其采用双核冗余设计，正常运行时第一中央处理器CPU0（1_1）执行全部AGV控制程序，第二中央处理器CPU1（1_3）处于休眠状态，第一中央处理器CPU0（1_1）定时向第二中央处理器CPU1（1_3）发送自定义心跳信息；所述第二中央处理器CPU1（1_3）实时监听CPU0心跳，根据心跳内容判断CPU0（1_1）工作是否正常，若第二中央处理器CPU1（1_3）接收到错误心跳信息或长时间未接收到心跳，则认为所述第一中央处理器CPU0（1_1）状态异常，第二中央处理器CPU1（1_3）即刻通过双口RAM（1_2）读取AGV控制过程数据，直接接管第一中央处理器CPU0（1_1）进行AGV控制，并上报告警信息。

3.如权利要求1所述的AGV车载控制器，其特征在于：所述CAN通信模块（2）具备2通道通信功能；

所述通信摸块中包含RS485通信模块（3）和RS232通信模块（4），RS485通信模块（3）具备2路通讯功能，RS232通信模块（4）具备2路通讯功能、以太网通讯模块（5）具备2通道通信功能、数字IO输出模块（6）具备16通道输出功能、数字IO输入模块（7）具备16通道采集功能。

4.如权利要求3所述的AGV车载控制器，其特征在于：所述RS485通信模块（3）具有两个RS485通信接口，自定义通讯协议；

所述以太网通讯模块（5）包含两个通信接口，通信方式为TCP/IP协议。

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