AGV控制系统的设计及其PLC实现

I硕士专业学位论文论文题目AGV控制系统的设计及其PLC实现研究生姓名孙胤胤指导教师姓名吕建平专业名称电子与通信工程研究方向电子技术应用论文提交日期2012年10月苏州大学学位论文独创性声明及使用授权声明学位论文独创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。研究生签名：日期：2012.11.113学位论文使用授权声明本人完全了解苏州大学关于收集、保存和使用学位论文的规定，即：学位论文著作权归属苏州大学。本学位论文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。苏州大学有权向国家图书馆、中国社科院文献信息情报中心、中国科学技术信息研究所（含万方数据电子出版社）、中国学术期刊（光盘版）电子杂志社送交本学位论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存和汇编学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索。涉密论文□本学位论文属在年月解密后适用本规定。非涉密论文■论文作者签名：日期：2012.11.11导师签名：日期：2012.11.11AGV控制系统的设计及其PLC实现中文摘要IAGV控制系统的设计及其PLC实现中文摘要自动导引车(AGV)是机电一体化技术相结合的产物，它是一种高速运行、重复操作和精度较高的仿人操作自动化设备，其综合了精密机械设计与制造、微电子与计算机技术、自动控制与驱动技术、传感与信息处理技术、人工智能与仿生学等多种学科的多种研究成果，是跨学科的综合性技术，得到了广泛的应用。本文针对学校的机电一体化培训中心教学设备的要求，在研究以往AGV的相关资料的基础上，提出了针对AGV控制系统的直流电动机调速解决方案并且给出了其基于PLC和触摸屏的实现。为提高系统运行的稳定性以及抗干扰措施，本控制系统的硬件结构是以西门子PLC-200为核心，采用了模块化设计思想。在以往自动引导车的基础上，结合研究对象的特点设计的整体方案，选择使用直流无刷电机作为小车的动力系统。系统采用传感器来获取路面信息，通过边缘检测方法提取了轨道信息，求出小车与轨道线之间的位置偏差，采用双驱动差速控制的策略使AGV转向。研究内容主要包括以下几个方面：首先设计并开发了系统硬件结构。将系统按照功能模块化，该系统的功能模块主要包括控制核心(PLC)模块、电源管理模块、路径识别的传感器模块、控制输入模块、电机驱动模块组成。其次设计并开发了系统的软件部分，实现了对小车自动控制的功能要求。具有电动机控制机制、用户可编程、扩展能力强、功能强大等特点。同时实现了工业自动化教学任务的要求。该控制系统在我校工业自动化教学中得到成功应用，取得了明显教学效果。本文的研究成果，对AGV的深入研究以及工业自动化培训具有重要的参考价值。关键词：AGV；PLC；路径识别；伺服控制系统；双闭环控制作者：孙胤胤指导老师：吕建平AbstractAGVdesignofcontrolsystemandPLCimplementationIIAGVdesignofcontrolsystemandPLCimplementationAbstractAutomaticguidedvehicle(AGV)isacombinationofmechatronicstechniques,whichisakindofhumanoidoperation,highspeedoperation,repeatedoperationandprecisionofautomaticequipment,anditcombinesthelatestresearchresultsofprecisionmachinery,microelectronicsandcomputer,automaticcontrolanddrivetechnology,sensorandinformationprocessing,artificialintelligenceandbionicsandsoon.Itistheinterdisciplinarycomprehensivetechnologywithawiderangeofapplications,whichcontainsextremelyrichteachingresources.Thepaperaimsatourschoolteachingrequirementsofelectromechanicalintegrationtrainingcenter,basedonthestudyofpreviousAGVrelatedmaterial,andisputforwardtheD.C.motorspeedcontrolsolutionsbasedonPLCandtouchscreen,involvingPLC,touchscreenandsensor,motoranddrivecircuit,mechanicaldesignanddrawing,andotherdisciplines.Inordertoimprovethesystemrunningstabilityandanti-interferenceperformance,thehardwarestructureofthecontrolsystembasedonSiemensPLC-200asthecore.Adoptingthemodulardesignidea,thepapermainlycompletespowervoltageregulatormodule,thecontrolmodule,sensordetectionmodule,soundandlightalarmmodule,touchscreeninputmodulecircuitdesign.Accordingtothecontrolsystemsoftwarerequirements,IwritePLCcontrolprogram.Intheanalysisandstudythecharacteristicsofthepastautomaticguidedvehicle,Icombinewiththecharacteristicsoftheobject,anddesignthewholeplan,choosingtouseD.C.brushlessmotorascar’sdynamicsystem.Systemusessensortoobtaininformationofroadsurfaces,throughtheedgedetectionmethodextractingthetrackinformation,andfindoutthecarandrailwaylinebetweenthepositionsofdeviation,withdoubledrivingdifferentialcontrolstrategytomakeAGVsteering.TheresearchcontentmainlyincludesAGVdesignofcontrolsystemandPLCimplementationAbstractIIIthefollowingaspects:first,designanddevelopmentofthesystemhardwarestructure.Accordingtothefunctionmodularsystem,thesystemfunctionmodulesincludingcontrolcore(PLC)module,powermanagementmodule,pathidentificationsensormodule,controlinputmodule,motordrivermodule,speeddetectionmodule.Secondlydesignanddevelopmentofthesystemsoftwarepart,realizingtheautomaticcontrolofthecarfunctionrequirement.Ithasthemotorcontrolmechanism,theuserprogrammable,expansionabilitystrong,powerfulfeatures,etc.Atthesametime,itrealizestheindustrialautomationteachingtaskrequirements.TheAGVsystembasedonPLCcontrolsystemmakesclearteachingeffectinthesuccessfulapplicationofindustrialautomationteaching.TheresultofthispaperhasimportantreferencevalueinthedeepresearchofAGVandindustrialautomationtraining.Keywords：AGV,PLC,pathrecognizing,servo-controlsystem,doubleclosedloopcontrolWrittenby：SunYinyinSupervisedby：LyuJianping目录第一章绪论...........................................................11.1研究背景及意义....................................................11.2AGV研究现状......................................................21.2.1国外AGV研究状况...............................................21.2.2国内AGV研究现状...............................................31.3任务及目标........................................................4第二章AGV控制系统设计方案.............................................52.1系统功能及参数....................................................52.2AGV系统组成......................................................62.2.1车体单元.......................................................62.2.2引导单元.......................................................72.2.3主控单元......................................................82.2.4驱动系统......................................................92.2.5其他单元......................................................102.3AGV路径识别与跟踪...............................................102.3.1路径规划总体设计.........................................