前言:
AGV叉车包含托盘叉车式AGV,宽脚堆高式叉车AGV,无脚堆高式叉车AGV。用于堆栈托盘类货物的物流周转,由液压升降系统、差速驱动系统、PLC控制系统、导引系统、通信系统、警示系统、操作系统和动力电源组成,是集液压升降和PLC控制的可编程无线调度的自动导引小车。
采用电磁感应作为导航方式辅助RFID识别可运行于复杂路径、多站点可靠循迹;主驱动采用自主研发的差动伺服电机驱动,配置高精度角度转向舵机,使整车运行响应迅速定位精准;独立液压升降系统辅助高精度位移传感器使叉车可在其升降在行程内任意位置停靠,大大提高装载柔性化和举升的位置精度。
直流伺服在自动寻向叉车系统中的成功应用" alt="MOTEC 智能直流伺服在自动寻向叉车系统中的成功应用" width="1048" height="627" style="width: 1048px; height: 627px;"/>
早期大部分叉车AGV是在企业现有的车型上进行改造,但伴随着市场的扩大及应用环境的复杂化,对于车辆本体也有了更多的要求,定制化本体逐渐成为主流。而为了更加贴近终端应用市场的需求,有些车体代工厂商还会与AGV厂商合作开发叉车AGV产品。
一、叉车AGV的驱动方式介绍
当前叉车有多种动力驱动方式,本文中只是介绍MOTEC智能直流伺服在采用舵轮方式驱动的AGV叉车上的应用。
1、机械部分:舵轮一般由两个电机组成,行走电机采用的是低压交流异步电机或者低压直流伺服电机。由于需要高精度角度,所以转向电机采用低压伺服电机。
2、控制部分:由于AGV叉车采用自主导航模式,对于转向电机和行走电机的精度有很高的要求。
3、行走部分:采用速度控制,用来驱动车体的运动;
4、转向部分:采用位置控制,用来控制舵轮本体的转向。
本例中,主要是介绍转向部分采用MOTEC智能直流的应用。
二、叉车AGV行走和转向控制部门的介绍
在AGV叉车控制系统中,一般会存在两种控制方式,如下图
1、自动控制模式:采用激光导航方式,通过slam建图和多传感器融合匹配定位技术,计算出舵轮本体需要转动的目标位置,采用CAN总线或者其他总线模式将目标位置传输给直流伺服驱动器。
2、手动控制模式:采用手柄,手动控制电机转动,通过模拟量或者脉冲方向模式将目标位置信号传输给伺服驱动器。
三、MOTEC直流伺服在叉车AGV舵轮转向控制方面的介绍
对于这两种控制方式,MOTEC智能直流伺服都有相应的功能进行支持。
1、自动模式
MOTEC全系列直流伺服通讯方式有RS232、RS485和CAN总线三种,三种通讯方式都可以组成多个节点的运动控制网络。对于RS232,由于用了创新的设计,它也可以支持组建多个节点的运动控制网络。支持的通信协议有三种:
第一种、MOTECIAN 协议为 MOTEC( 中国 ) 的自有协议,MOTECIAN 协议可以运行于 USB、RS232、RS485 和CAN 通讯。如果用户所使用的上位机为自己开发的嵌入式系统,我们建议用此协议。
第二种、MODBUS协议可以运行于 RS232 和 RS485 通讯,可以用于连接 HMI 和 PLC 或者是其他支持 MODBUS 协议的上位机。
第三种、CANOPE协议运行于CAN总线通讯,支持CiA DS-301协议和CiA DS-401协议。用户能通过PDO或SDO的通讯方式建立与驱动器的通讯,同时还有更便利于用户使用的MOTEC专用通道。
自动模式下,导航控制器计算出来的目标舵轮角度会频繁切换,那么转向用直流伺服电机也需要频繁切换新的目标位置。MOTEC直流伺服驱动器提供了连续T曲线的轨迹规划模式,T曲线支持在运动过程中定周期或不定周期的更新位置设定值。当然对于T曲线算法来说,在电机运动过程中,轨迹的最大速度和加减速度也是可以随时更新并立即生效。能够很好的避免转向切换过程中造成的机械震荡等。
2、手动模式
MOTEC全系列直流伺服均支持模拟量控制和脉冲控制,PWM模式等控制功能。而且,对于模拟量模式和PWM模式,同样支持位置模式。下面以手柄输出为模拟量信号为例,介绍MOTEC直流伺服驱动器通过手柄控制驱动器。对于舵轮的转向,一般转向的角度为-90°到+90°,手柄信号一般采用2.5v中间值的模拟量输出信号。在模拟信号位置控制模式下,其轨迹规划采用了T曲线连续运动的轨迹规划模式,所以在电机运动过程中,即使作为位置设定值的模拟输入信号有连续不断的变化也不会引起电机运动过程中的不连续感和顿挫感。
在模拟信号位置控制模式下,其轨迹规划采用了T曲线连续运动的轨迹规划模式,所以在电机运动过程中,即使作为位置设定值的模拟输入信号有连续不断的变化也不会引起电机运动过程中的不连续感和顿挫感。
四、MOTEC直流伺服在叉车AGV舵轮转向控制方面的优势
前面介绍了介绍了自动模式和手动模式,还需要注意额外的技术细节就是:
1、在自动导航模式下,无论手柄是否有动作,电机不能够有任何的响应,否则会造成指令冲突,只能按照导航控制器的指令来运行到新的目标位置。
2、在手动模式下,无论导航控制器是否给驱动器发送新的目标位置,电机不能有任何的响应,只能根据手柄的指令同步运行到新的目标位置。
3、手动模式下,由于手柄采用的中间值2.5V,那么会在0V或者5V附近存在死区,并且加入手柄损坏的情况下,可能会保持在0V和5V,那么就需要驱动器本身具有字啊0V和5V也可以设置死区,防止在手柄损坏的情况下出现乱动的情况。
使用MOTEC直流伺服驱动器的内置PLC功能,能够很好的在手动模式和自动模式下来回切换,由于内置PLC程序是运行在驱动器的主CPU中,手动模式下更改的目标位置或者自动模式下更改的目标位置都不会丢失,实现不同操作模式的精准对接。并且MOTEC直流伺服驱动器可以配置0V和5V的死区,这样可以避免手柄损坏的情况下发生乱动的情况,同样,驱动器也可以对外输出5V电压,避免了需要外部提供5V电压给手柄的情况,节省了客户的接线和成本。
MOTEC直流伺服驱动器内部集成了PLC功能,可以利用梯形图编程软件MotionPainter进行PLC程序的编写。内置PLC具有丰富的继电器和寄存器资源,并可进行灵活的运动控制编程。使用户无需运动控制器就可以轻松构建运动控制系统,这不但减少了系统的硬件投资,同时也提高了系统的可靠性和可维护性。
五、总结
MOTEC低压智能伺服包括标准直流系列和ARES系列。驱动器电额定电流可达3A~100A,可以驱动各种类型的无刷和有刷低压伺服电机, 电压范围12.5V~180VDC,电机功率可达7KW以上, 支持几乎所有的主流电机编码器。驱动器和电机均可提供针对高低温、三防要求的产品。驱动器均支持内置 PLC、CAN总线功能。并且可以针对客户的特殊需求做定制化处理,欢迎广大AGV叉车客户选用。