电动叉车控制器快速开发平台的设计与实现.pdf

南京理工大学硕士学位论文电动叉车控制器快速开发平台的设计与实现姓名：胡晨申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：杜国平20100620硕士论文 电动叉车控制器快速开发平台的设计与实现摘 要电动叉车相比于内燃叉车具有无污染、能源利用率高等优点，因此它在物料搬运作业中得剑了越来越广泛的应用，而作为其控制核心的电动叉车控制器也成为了嵌入式领域的研究热点为了满足叉车产品个性化、多样化的需求，叉车控制器需要具备一定的通用性和开放性，供叉车厂技术人员对其进行二次开发本文以此为背景，在PC机上利用VB 6．0开发工具完成了电动叉车控制器快速开发平台的设计与实现该开发平台主要用于对叉车控制器进行软件定制，即叉车厂技术人员可对可编程I／O端口的逻辑关系和可编程参数进行自主定义和配置配置好之后，还可以通过实时监控界面查看叉车运行状态信息论文为该平台设计了梯形图开发模块、可编程参数配置模块、实时监控模块和系统管理模块作为开发平台的核心模块，梯形图开发模块具有梯形图编辑功能，并分别利用“正向深度优先”扫描算法与逆波兰式求值算法实现了梯形图语法检查、编译与梯形图程序的模拟仿真另外，本文采用数据库ADO技术实现可编程参数表的层次数据结构和界面录入，以及各个模块的数据管理；并制定了通信协议，利用串口通信技术实现数据的下发与监控。

软件调试结果表明，软件操作人员可以在本电动叉车控制器快速开发平台界面上绘制所需梯形图，配置可编程参数，并能进行编译、下载，也能实时监控串口数据，故达到了本文的设计要求关键词：叉车控制器、快速开发、梯形图语言、VB 6．0、ADO技术AbstractElectric forklift has been widely used because of its own advantages，such as high energyefficiency,less pollution，etc．As its control center,electric forklift controller has also becomea hot topic in the embedded area．Forklift controller requires certain versatility and open forforklift products to meet individual and diverse needs．It provides technical staff for theredevelopment．Based on this background，this paper completes the design and implementation of theelectric forklift controller’S rapid development platform，by using VB 6．0 development toolsin the PC．The development platfornl is used for software customization on the forkliftcontroller；that is to say,forklift factory’S technicians are able to define and configure thelogic relationship of programmable I／O ports and programmable parameter．Afterconfiguration，the truck running parameters can be viewed by real—time monitoring interface．This Paper designs ladder platform development module，programmable parameterconfiguration module，real-time monitoring modules and systems management module for theplatform．As the core module of this platform，the ladder platform development moduleprovides a ladder diagram editing function．Besides，the”positive depth—first”SCan algorithmand Reverse Polish Notation evaluation algorithm are used to realize the syntax check，compilation and simulation on ladder diagram．In addition，database accessing technology based on ADO Was adopted on the variousmodules of the data information storage and management，development of communicationprotocols，serial data communication technology Was used in order to download and monitordata issued in this paper．Software test results show that the software operator not only can draw,compile ladderdiagrams but also Can configure programmable parameters and can download，monitorreal-time serial data on the electric forklift rapid development platform．Which are establishedto meet the requirements of thiS article．Key words：forklift controller,rapid development，ladder diagram language，VB 6．0，ADOtechnologyII声 明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。

与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明研究生签名：_j昏L幽哞‘月仞日学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理研究生签名： 舯年‘月≯日硕士论文 电动叉车控制器快速开发平台的殴计与实现1绪论1．1课题背景及意义叉车是物料搬运设备中的主力军，它具有较强的通用性、灵活性，能够在机械化装卸、堆垛和短距离运输等场合中[1】有效地减轻搬运工人的劳动强度，提高其作业效率目前，市场上的叉车可以分为手动叉车、内燃叉车以及电动叉车其中电动叉车集电子技术、自动控制技术和机械制造技术于一体，相比于内燃叉车和手动叉车具有明显的优势，即它具有能量转换效率高、噪声小、无废气排放、控制方便、使用成本和维护成本低等较多特点[2儿引，所以电动叉车的应用越来越广泛而电动叉车的控制核心——电动叉车驱动控制器也成为了嵌入式领域的研究热点，其功能随着微电子技术、电动机技术、电力电子技术以及控制技术的快速发展而日益强大。

目前市场上的大多数驱动控制器在出厂之前，已固化了各项参数和开关控制逻辑，故使用控制器的叉车厂技术人员无法对其进行修改，以满足自身应用需求而有的控制器虽然在硬件上提供了一些接口，但技术人员需要在掌握高级语言的前提下，编写大量复杂的底层代码才可以修改控制器的某些性能或参数，开发效率低下它们无法满足市场对电控产品的开放性、快速开发性要求，故研制新一代具有通用性、开放性的叉车控制器及操作简易的控制器快速开发平台具有重要的意义就控制器快速开发平台的控制逻辑开发而言，IEC61131．3国际标准中的梯形图(LD，Ladder Diagram)语言特别适用于开关量逻辑控制，且容易被电气工程人员理解和使用一J故包含有梯形图开发功能的控制器快速开发平台能够方便地在软件上对叉车控制器实现定制[5】[6】：一方面可以增强控制器的开放性和通用性，充分利用硬件资源；另一方面叉车厂技术人员不必学习更深的计算机知识，而是直接利用熟悉的梯形图语言对开关控制逻辑进行二次开发【7J，这样可以极大地缩短开发周期、提高开发效率、降低开发成本，赢得市场竞争力因而这种软件定制式的叉车控制器开发平台将具有很好的应用价值和市场前景1．2国内外发展现状分析本节首先分析了电动叉车市场、电动叉车控制器的发展现状。

由于本文主要研发了梯形图开发模块，用于可编程I／O端口逻辑关系的配置，故对梯形图开发软件的发展现状也进行了分析1．2．1 电动叉车市场分析目前，电动叉车在我国的市场占有率为20％2E右，远低于欧美的40％【¨这主要由ll绪论 硕士论文两方面原因造成：第一，欧美国家的环境保护法对于内燃叉车市场是一个限制，因为内燃叉车会产生尾气排放，造成空气污染；第二，国外电动叉车的研究起步比国内早、技术先进、产品规格比较齐全，能满足不同需求然而，目前国内众多的叉车厂家，有的消化吸收国外先进的技术，有的自主研发，都在电动叉车的研究方面进行了大量的投入，部分厂家如合力、杭叉都推出了自己的电动叉车产品，有的还形成了产品系列可以预见，随着我国对于环保的逐渐重视以及国家和企业对自主产品开发投入的增加，国内的电动叉车即将迎来一个发展的黄金期目前，全球有260多家生产叉车的企业，全球叉车年需求量约为80～90万台其中，欧美和日本的需求量均比我国大，但是随着我国经济的高速发展，最近几年我国叉车的需求量保持着约10％的增长速度，达到了8万台的年需求量物流配送现代化、集装箱运输、特种搬运设备等方面的蓬勃发展将会刺激我国叉车市场的进一步发展【8】。

1．2．2 电动叉车控制器现状分析本文主要从通用性和开放性的角度对叉车控制器的现状进行分析与介绍电动叉车市场份额的逐年提高促进了国内外电动叉车驱动控制技术的进一步发展目前，我国国内主要的叉车控制器在技术上与国外仍存在一定的差距国内已经有厂家研制出了电动叉车驱动控制器，如邦荣科技、林氏科技、易发科技等，但这些公司的核心技术大多来自国外，且生产的叉车控制器都不具备监控和可配置功能而正在努力弥补这一国内市场缺陷的合肥凯利科技公司开发出了一系列具有监控和可配置功能的驱动控制器，例如，凯利HP系列大功率无刷电机控制器能对电池电压等参数进行实时监控，而PC机上的配置程序还可通过计算机串口对控制器进行开关或参数配置，如Boost开关、Turbo开关以及换向时的最大速度、最大电流和刹车信号输入等但其存在可配置和可监控的参数较少、不能对开关控制逻辑进行二次开发等缺点，另外还存在着通用性差这一国内控制器普遍都有的问题与国内单薄的发展现状相比，国外的电动叉车驱动器则呈现出百家争鸣的态势美国通用(GE)、柯蒂斯(CURTIS)、意大利萨牌(ZAPI)、法国赛维康(SEVCON)及日本的丰田等公司都开发出了系列化的电动叉车驱动控制器产品，且一般都预留了用户配置接口并具有监测功能，用户可以根据需要配置控制器的相关参数，通用。