【正文】 ....................................... 2 第二章 智能小車(chē)的研究現(xiàn)狀 ................................................................ 3 國(guó)內(nèi)智能小車(chē)的研究現(xiàn)狀 ....................................................... 3 國(guó)外智能小車(chē)的研究現(xiàn)狀 ....................................................... 4 第三 章 小車(chē)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) ................................................ 6 PLC 的選擇及工作原理 ........................................................... 6 直流電機(jī)與接近開(kāi)關(guān) ............................................................. 10 直流電 機(jī)的基本工作原理 .................................................................. 10 接近開(kāi)關(guān)的工作原理： .................................................................... 14 機(jī)械傳動(dòng)原理和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) ............................................. 15 機(jī)械 傳動(dòng)原理 .................................................................................... 15 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) .................................................................................... 16 第四章 小車(chē)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .................................................... 19 硬件電路的設(shè)計(jì) ..................................................................... 19 實(shí)驗(yàn)器材 ............................................................................................ 19 控制要求 ............................................................................................ 23 實(shí)驗(yàn)步驟 ............................................................................................ 24 梯形圖的設(shè)計(jì) ......................................................................... 24 結(jié) 論 ................................................................................................... 32 致 謝 ................................................................................................... 33 參考文獻(xiàn) ............................................................................................... 34 1 第一章 緒論 課題在理論和實(shí)際應(yīng)用方面的價(jià)值 小車(chē)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，也就是最簡(jiǎn)單的輪式機(jī)器人，最適合在那些人類(lèi)無(wú)法工作的環(huán)境中工作，它們已在許多工業(yè)部門(mén)獲得廣泛應(yīng)用。 There are DC geared motors, sensors, electronic devices, such as switching power supply ponents in electrical part。 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹 。 本文詳細(xì)介紹了小車(chē)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 1 小車(chē)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究 摘要： 小車(chē)運(yùn)動(dòng)控制Ⅰ型實(shí)物教學(xué)模型的機(jī)械結(jié)構(gòu)由絲桿、滑桿等機(jī)械部件組成；電氣方面有直流減速電機(jī)、傳感器、開(kāi)關(guān)電源等電子器件組成；可編程控制器可采用目前市面上比較流行的各類(lèi) PLC，如西門(mén)子、三菱或歐姆龍等。并給出詳細(xì)的電路連接圖。 用 PLC 繼電器邏輯實(shí)現(xiàn)小車(chē)的智能控制具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義，可以將此技術(shù)廣泛應(yīng)用于車(chē)間物料的傳送。 The PLC can be the currently popular types in the market, such as Siemens, Mitsubishi or Omron. In this thesis, the Omron PLC is used. The model is the teaching equipment which is the anic integration made up of PLC technology, the location of control technology, mechanical transmission. This paper describes the design and implementation of the hardware circuit in car motion control system. And a detailed connection diagram of the circuit is given. For Omron PLC, the working principle of DC motors and the proximity switch sensor switch, as well as the actions of DC motor and sensors in this experiment are presented in detail. Which are focused that how to achieve the leftright running, stop as well as the location display of car by ladder diagram, and how to give an alarm. CANBus and control system in industrial site are also introduced in brief. There is farreaching practical significance using PLC relay to logically achieve the intelligent control of car, and this technology can be widely used in the transmission of workshop materials. It has very convenient interoperability, and can improve the operating efficiency and operating reliability. Keywords: DC motor。它們可以比人類(lèi)工作得更好并且成本低廉。 噴漆 這是另一種常見(jiàn)的機(jī)器人應(yīng)用，尤其是在汽車(chē)工業(yè)上 。 醫(yī)療應(yīng)用 由于要求機(jī)器人完成的許多操作（如切開(kāi)顱骨、在骨體上鉆孔等）比人工操作更為準(zhǔn)確， 因此手術(shù)中許多機(jī)械操作部分都由機(jī)器人來(lái)完成。在這些險(xiǎn)惡的環(huán)境下工作，人類(lèi)必需采取嚴(yán)密的保護(hù)措施。 2 主要研究?jī)?nèi)容 1） 國(guó)內(nèi)外智能小車(chē)的研究現(xiàn)狀 2） 小車(chē)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)（ PLC 控制的基本原理、直流電機(jī)、傳感器等器件的原理及使用等） 3） 小車(chē)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（硬件電路設(shè)計(jì)與 PLC 梯形圖的設(shè)計(jì)） 3 第二章 智能小車(chē)的研究現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)智能小 車(chē) 的研究現(xiàn)狀 吉林大學(xué)智能車(chē)輛課題組長(zhǎng)期從事智能車(chē)輛自主導(dǎo)航機(jī)理及關(guān)鍵技術(shù)研究。中國(guó)第一汽車(chē)集團(tuán)公司和國(guó)防科技大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院于 2021 年 7 月研制成功 我國(guó)第一輛自主駕駛轎車(chē)。 另外，我國(guó)清華大學(xué)、北京理工大學(xué)等單位也正在研發(fā)智能車(chē)輛。 1974 年，瑞典的 Volvo Kalmar 轎車(chē)裝配工廠與 Schiinder－ Digitron 公司合作，研制出一種可裝載轎車(chē)車(chē)體的 AGVS，并由多臺(tái)該種 AGVS 組成了汽車(chē)裝配線，從而取消了傳統(tǒng)應(yīng)用的拖車(chē)及叉車(chē)等運(yùn)輸工具。 MOBLAB 有以下主要特點(diǎn)：車(chē)輛前后裝備彩色攝像機(jī)，用來(lái)檢測(cè)輛外部環(huán)境；兩個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)字圖像處理器（利用相應(yīng)算法結(jié)構(gòu)，以 200ms一幅圖像速度分析圖像）； 4 個(gè)車(chē)載傳感器 來(lái)測(cè)量橫向和縱向車(chē)輛加速度；在車(chē)輛左右側(cè)安裝的毫米波雷達(dá)感知道路左右兩側(cè)環(huán)境；兩個(gè) PC 處理器處理雷達(dá)和其他融合的傳感器數(shù)據(jù)；德意志聯(lián)邦大學(xué)的研究。 1988 年，在都靈的 PROMETHEUS 項(xiàng)目第一次委員會(huì)會(huì)議上，智能車(chē)輛維塔（ VITA， 7t）也進(jìn)行了展示，該車(chē)可以自動(dòng)停車(chē)、行進(jìn)，并可以向后車(chē)傳送相關(guān)駕駛信息。美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)智能交通研究所所研發(fā)的三輛智能原型車(chē)輛，配備不同的傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合和錯(cuò)誤檢測(cè)技術(shù)：基于視覺(jué)的系統(tǒng)；雷達(dá)系統(tǒng)（檢測(cè)與車(chē)道的橫向位置）；激光掃描測(cè)距器（障礙物檢測(cè)）；其他傳感器，如側(cè)向雷達(dá)、轉(zhuǎn)向陀螺儀。前幾幀檢測(cè)的車(chē)道標(biāo)志線數(shù)據(jù)也用來(lái)決定下一步興趣熱點(diǎn)區(qū)域， 5 以簡(jiǎn)化圖像處理。 6 第三章 小車(chē)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) PLC 的選擇及工作原理 本系統(tǒng)采用歐姆龍公司 CP1H 系列 PLC。 PLC 專(zhuān)為工業(yè)場(chǎng)合設(shè)計(jì)，采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要是由 CPU、電源、存儲(chǔ)器和專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的輸入輸出接口電路等組成。 糠 ?輸入單元輸出單元編程器或其他設(shè)備按鈕 接觸器電磁閥指示燈行程開(kāi)關(guān)繼電器觸點(diǎn) 7 只讀存儲(chǔ)器 ROM 隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM 3）輸入輸出單元 輸入接口電路 輸出接口電路 通常 PLC 的輸入類(lèi)型可以是直流、交流和交直流。其輸入電路的一次電路與二次電路用光耦合器相連，當(dāng)行程開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，輸入電路和一次電路接通，上面的發(fā)光管用于對(duì)外顯示，同時(shí)光耦合器中的發(fā)光管使三極管導(dǎo)通，信號(hào) 進(jìn)入內(nèi)部電路，此輸入點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位由 0 變?yōu)?1。 可編程序控制器的輸入處理、執(zhí)行用戶程序和輸出處理過(guò)程的原理如圖 所示。 繼電器控制系統(tǒng)的硬件邏輯采用的是并行運(yùn)行的方式，即如果一個(gè)繼電器的線圈通電或者放電，該繼電器的所有觸點(diǎn)（不論是常開(kāi)還是常閉、也不論其 處于繼電器線路的哪個(gè)位置上）都會(huì)立即同時(shí)動(dòng)作；而 PLC 的軟件邏輯是通過(guò) CPU 逐行掃描執(zhí)行用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即如果一個(gè)邏輯線圈被接通或斷開(kāi)，該線圈的所有觸點(diǎn)并不會(huì)立即動(dòng)作，必須等掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作。 建立 I/O 映像區(qū)： PLC 在輸入輸出操作上采用定時(shí)采樣、定時(shí)輸出的方式。通過(guò)建立 I/O 映像區(qū)，使 PLC成為一個(gè)真正的數(shù)字采樣控制系統(tǒng)；雖然 PLC 不可能像繼電器控制那樣隨時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入實(shí)時(shí)控制現(xiàn)場(chǎng)輸出狀態(tài)，但只要采樣周期足夠短，即采樣頻率足夠高，這樣的采樣系統(tǒng)應(yīng)該完全符合實(shí)際系統(tǒng)的需要。這樣，這些模板與 PLC主 CPU 并行工作，兩者之間通過(guò)總線接口進(jìn)行聯(lián)系，主 CPU 定期向模板發(fā)送命令，模板也定期將自身的狀態(tài)訊息發(fā)送給主 CPU。在發(fā)電廠里，同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁機(jī)、蓄電池的充電機(jī)等，都是直流發(fā)電機(jī)；鍋爐給粉機(jī)的原動(dòng)機(jī)是直流電動(dòng)機(jī)。雖然直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)的用途各不同，但是它們的結(jié)構(gòu)基本上一樣，都是利用電和磁的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能的相互轉(zhuǎn)換。包括直流電機(jī)在內(nèi)的一切旋轉(zhuǎn)電機(jī)，實(shí)際上都是依據(jù)我們所知道的兩條基本原則制造的。我們?cè)谶@一章里討論直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，就是討論直流電機(jī)中的 “ 磁 ” 和 “ 電 ” 如何相互作用，相互制約，以及體現(xiàn)兩者之間相互關(guān)系的物理量和現(xiàn)象（電樞電動(dòng)勢(shì)、電磁轉(zhuǎn)矩、電磁功率、電樞反應(yīng)等）。 我們首先來(lái)觀察直流發(fā)電機(jī)是怎樣工作的。這時(shí)線圈的 cd 邊則是在 S 極范圍內(nèi)按逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)，依據(jù)發(fā)電機(jī)右手定則可以判斷， cd 邊中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向是從 d 指向 c。 圖 直流電動(dòng)機(jī)的工作原理 當(dāng)線圈的 ab 邊轉(zhuǎn)到 S 極范圍內(nèi)時(shí)， cd 邊就轉(zhuǎn)到 N 極范圍內(nèi)，用右手定則 判斷可以知道，這時(shí)線圈 cd 邊中