物流倉(cāng)儲(chǔ)試驗(yàn)指導(dǎo)書

1、物流倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書TVT-2000G機(jī)電氣一體化訓(xùn)練裝置是一套融合實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)及綜合開發(fā)的新型 培訓(xùn)系統(tǒng)，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程模擬了物流中不同貨物的分揀功能以及平面?zhèn)}庫(kù)的分類 存儲(chǔ)功能。該系統(tǒng)采用兩臺(tái)松下 PLC作為主控制器，含有網(wǎng)絡(luò)接口可組成 PLC 網(wǎng)絡(luò)，所有傳感器、執(zhí)行器接口開放，便于自行開發(fā)。是集PLC、傳感器、變頻調(diào)速、步進(jìn)電機(jī)、氣動(dòng)原件等技術(shù)的綜合應(yīng)用培訓(xùn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)如圖一所示，主要由（1）控制單元、（2）材料分揀小系統(tǒng)、（3）平 面?zhèn)}儲(chǔ)小系統(tǒng)、（4）接口單元、左邊的啟動(dòng)裝置以及右面的變頻調(diào)速裝置組成。 主要部件包括：電源模塊、接口模板、2臺(tái)松下PLC、傳送帶、電容傳感器、電 感傳感器、顏色

2、傳感器、光電傳感器、變頻器、三相交流異步電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、 旋轉(zhuǎn)編碼器、井式出料塔、氣動(dòng)推料機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)械手臂、行程開關(guān)等組成。圖一實(shí)驗(yàn)臺(tái)全貌設(shè)計(jì)一、松下PLC高速脈沖輸出的使用設(shè)計(jì)目的（1）構(gòu)建基于參考脈沖控制的運(yùn)動(dòng)伺服控制系統(tǒng)。（2）利用實(shí)驗(yàn)臺(tái)的主控單元、平面?zhèn)}儲(chǔ)分系統(tǒng)模擬送貨小車各庫(kù)位的定位（3）學(xué)習(xí)使用PLC的高速脈沖輸出功能。設(shè)計(jì)內(nèi)容利用實(shí)驗(yàn)臺(tái)上現(xiàn)有的設(shè)備（包括松下 FP2 PLC、送貨小車、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器、接口單元上的撥動(dòng)開關(guān)以及軌道上一側(cè)的儲(chǔ)貨倉(cāng)庫(kù)， 導(dǎo)軌最右端的行程開 關(guān)）來(lái)完成簡(jiǎn)易的倉(cāng)庫(kù)定位功能。圖二 分揀系統(tǒng)動(dòng)作過(guò)程如下：上電后一秒鐘小車自動(dòng)回到軌道的最右端（后面稱之為原點(diǎn)

3、），隨后通過(guò)接口面板上的撥動(dòng)開關(guān)能夠手動(dòng)控制小車左行或者右行，以此來(lái)確定1-8號(hào)倉(cāng)位的位置，定義撥動(dòng)開關(guān)SW1、SW2、SW3為三位二進(jìn)制數(shù)，用以表示1-8號(hào)倉(cāng)（例 如，000表示一號(hào)倉(cāng)，100表示五號(hào)倉(cāng)）。當(dāng)處于示教狀態(tài)時(shí)適，可以示教各個(gè)倉(cāng) 位的位置。當(dāng)示教開關(guān)關(guān)閉時(shí)處于演示狀態(tài)，閉合 SW8小車走向相應(yīng)的倉(cāng)位， 停留三秒后自動(dòng)返回原點(diǎn)，等待下一次送貨信號(hào)的到來(lái)。（也可首尾倉(cāng)示教，其它倉(cāng)位置計(jì)算得到）PLC1側(cè)的撥動(dòng)開關(guān)分配情況SW1送貨位標(biāo)志百位（0/1）SW5手動(dòng)右行SW2 SD送貨位標(biāo)志十位（0/1）SW6示教SW3送貨位標(biāo)志個(gè)位（0/1） 7FSW7存儲(chǔ)SW4手動(dòng)左行SW8演示設(shè)計(jì)步

4、驟1、 小車的運(yùn)行是通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，而步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)是由PLC高速計(jì)數(shù)器的脈沖輸出功能提供脈沖。因此我們首先必須了解PLC高速計(jì)數(shù)器的脈沖輸出功能的各種使用方法（詳情請(qǐng)見(jiàn)FPX使用說(shuō)明）。小車的手動(dòng)控制時(shí) 應(yīng)該使用JOG方式，而小車子送完貨自動(dòng)返回時(shí)應(yīng)該使用原點(diǎn)返回方式。2、步進(jìn)電機(jī)的使用請(qǐng)參閱實(shí)驗(yàn)臺(tái)說(shuō)明書。3、 使用高速計(jì)數(shù)器脈沖輸出方式之前，需要設(shè)置PLC系統(tǒng)寄存器。在編程軟 件的環(huán)境下，點(diǎn)擊菜單欄中的選項(xiàng)=PLC系統(tǒng)寄存器設(shè)置=高速計(jì)數(shù)器, 將使用的高速計(jì)數(shù)器通道選擇為不使用高速計(jì)數(shù)器，如圖三所示：圖三高速計(jì)數(shù)器的設(shè)置4、 為了能夠使小車自動(dòng)記錄倉(cāng)庫(kù)1-8的位置，這里提出了示教的思想

5、，也就是 通過(guò)手動(dòng)的方式使小車運(yùn)行到想要的位置，然后通過(guò)撥動(dòng)開關(guān)來(lái)記錄到達(dá)此 位置時(shí)所發(fā)的脈沖數(shù)，通過(guò)這樣一次示教后，以后系統(tǒng)就能夠識(shí)別這個(gè)位置 了。這種思想在運(yùn)動(dòng)控制中是經(jīng)常用到的， 所以大家應(yīng)該學(xué)會(huì)這樣一種控制 解決方案。當(dāng)然示教前，系統(tǒng)已經(jīng)有了一個(gè)參考原點(diǎn)，由Home指令實(shí)現(xiàn)：5、自己動(dòng)手編寫PLC程序，實(shí)現(xiàn)以上功能。6 運(yùn)動(dòng)功能指令，開機(jī)Home指令，絕對(duì)位置指令，相對(duì)位置指令，JOG指令設(shè)計(jì)二、PLC的通訊卡功能設(shè)計(jì)目的 利用松下PLC的PC-LINK功能以及相應(yīng)串行通訊卡，實(shí)現(xiàn)多臺(tái) PLC之間的協(xié) 調(diào)控制。 加深對(duì)于PC-PLC,PLC-PLC之間串行通訊原理的認(rèn)識(shí)。設(shè)計(jì)內(nèi)容重點(diǎn)介

6、紹使用PC-LINK方式時(shí)，PLC系統(tǒng)寄存器的設(shè)置方法，以及鏈接寄存 器的使用。1、PC-LINK功能不是默認(rèn)設(shè)置，在系統(tǒng)寄存器 N0.41中將所選用串行端口的設(shè) 置改為PC-LINK，并將不同的PLC設(shè)置不同的站號(hào)，如圖六所示：圖六 PLC系統(tǒng)寄存器設(shè)置對(duì)話框2、通過(guò)系統(tǒng)寄存器能夠給每個(gè)站分配區(qū)間（注意：區(qū)間分配時(shí)按字分配，比如 下圖送貨小車的繼電器發(fā)射區(qū)設(shè)置中，起始字為0,容量為1.這就表示該P(yáng)LC的繼電器發(fā)射區(qū)包含的是L0到LF共16個(gè)鏈接繼電器），關(guān)于這方面的詳細(xì)說(shuō)明 請(qǐng)參見(jiàn)FP藝使用說(shuō)明手冊(cè)（如果每個(gè)站的分配區(qū)間出現(xiàn)錯(cuò)誤的地方，則會(huì)導(dǎo)致 兩個(gè)PLC的連接失敗）。如下為兩臺(tái)PLC鏈接的

7、設(shè)置（有幾臺(tái)PLC就將No.47設(shè) 置為幾，比如本設(shè)計(jì)為兩臺(tái) PLC，則No.47設(shè)置為2）。PLC系統(tǒng)寄存器設(shè)置-送賞小車fp保持/非保持1 保持/非保持2 |異竄時(shí)運(yùn)行 時(shí)間設(shè)置 PC-link設(shè)置高速計(jì)數(shù)器中斷輸入編程口設(shè)置 C0M1 口設(shè)置 COM2 口設(shè)置Ho. 410 站號(hào)SHHo. 412通信模式|PC-link三Fflodem連接廠”0.415速率15200 bpsHo. 413 通信格式數(shù)據(jù)長(zhǎng)度：|8位二|結(jié)束符：(CR三|奇偶狡驗(yàn)：|奇校二|起貽符：|無(wú)STXHI停止位：Ho. 416串行通信模式時(shí)接收緩沖區(qū)起始地址|0(0 - 32766)Hu. 417串行通信模式吋按收

8、緩沖區(qū)容呈J2048(02040)0K取消（|初始叱幫助|氏們汩 A L 丿 I 丿 3、FLD a. Ahlf. 2 Link rDiji!5tor # -100| )LD 0nodA_IN口. 3 Ljnk rogisEor 才-No. 4FPELD O|I0Q r AISJo. 4 Link roqiailQr 、tZ)LD 0FLC系統(tǒng)畫存器設(shè)置-貫物分撿高速計(jì)數(shù)器 中斷輸入|編程口設(shè)置| COM 口設(shè)置| 3肚口設(shè)置 保持/非保持1 保持/非保持2 異第時(shí)運(yùn)行 時(shí)間設(shè)置 FC-link置No. 40瞎接讎電器區(qū)容量Ho. 41讎接寄存器區(qū)容量No 4灘接繼電器發(fā)送區(qū)起貽字麗一Ho 4

9、3直接繼電器發(fā)送區(qū)客量No 44錘接寄存器發(fā)送區(qū)起貽NmWo 45雜援奇存器發(fā)謹(jǐn)容星No. 47 MEWBET-Wa fLlink最犬站號(hào)圖七PLC鏈接寄存器設(shè)置3、鏈接繼電器（L）的使用：如圖八所示，當(dāng)一號(hào)PLQNO.1）中的鏈接繼電器（L0）為ON信號(hào)通過(guò)PC-LINK 網(wǎng)絡(luò)其它PLC中的L0也為ON通過(guò)梯形圖轉(zhuǎn)換，丫0也為ON依此類推可以， 通過(guò)2中的各PLC鏈接寄存器的設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái) PLC的鏈接寄存器的共享。圖八 FP 工PLC鏈接功能4、按照上述的步驟設(shè)置完兩臺(tái) PLC各自的發(fā)送區(qū)與接收區(qū)之后，利用每臺(tái) PLC 各自帶有的八個(gè)撥動(dòng)開關(guān)、指示燈來(lái)驗(yàn)證兩臺(tái)PLC之間的數(shù)據(jù)共享是否成

10、功。例 如，PLC1 PLC2分別設(shè)為站1、站2,站1端利用撥動(dòng)開關(guān)1觸發(fā)一個(gè)發(fā)送區(qū)的 鏈接繼電器，在站2端利用此鏈接繼電器觸發(fā) 丫1。相反的在站2端也用撥動(dòng)開 關(guān)1觸發(fā)站2發(fā)送區(qū)能的一個(gè)鏈接繼電器，在站1端利用此鏈接繼電器觸發(fā) 丫1。 分別撥動(dòng)兩端的開關(guān)1,如果相應(yīng)得丫1點(diǎn)亮則鏈接成功。設(shè)計(jì)三、變頻器的使用設(shè)計(jì)目的（1）掌握變頻調(diào)速的基本原理。（2） 掌握變頻器的重要參數(shù)的使用方法，例如實(shí)現(xiàn)變頻器的啟動(dòng)停止、PWM功 能調(diào)節(jié)輸出頻率等。（3） 配合三相異步電機(jī)、軸所帶動(dòng)的轉(zhuǎn)送帶以及軸上的旋轉(zhuǎn)編碼器，完成位置、 速度控制。設(shè)計(jì)內(nèi)容通過(guò)參閱實(shí)驗(yàn)臺(tái)說(shuō)明中的2000G機(jī)電氣一體化說(shuō)明書（松下），熟悉

11、VF0 型變頻器的接線方式（如圖九所示）、基本參數(shù)設(shè)置（起停參數(shù)P08, PWM頻率控制參數(shù)P22、P23、 P24）。 4 J 上 2（1 i：-05V-04 20m A201JQV V0 摸擬輸出(0-5V )3WS 2WI SWS正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn) 運(yùn)行/停止 開路式集電極輸出圖九變頻器接線端子圖1、利用PWM進(jìn)行頻率控制（參數(shù) P22、P23 P24）本VF0型變頻器可由PLC的PWM信號(hào)控制運(yùn)行頻率。使用 PWM功能時(shí), 即參數(shù)P22=1時(shí)，端子No.8、端子No.9的功能將強(qiáng)制性的變?yōu)镻W控制專用。1）端子N0.8 :頻率信號(hào)切換輸入端子ON 參數(shù)P09設(shè)定的信號(hào)OFF PWM率信號(hào)2）端

12、子N0.9: PWM頻率信號(hào)輸入端子最大額定電壓、電流：請(qǐng)用具有DC50V 50mA以上能力的開路式集電極信號(hào) 輸入。接線如圖十所示圖十 PWM方式調(diào)節(jié)變頻器頻率首先選定PWM勺周期為1ms既變頻器參數(shù)P24=1,此時(shí)PWM旨令中的參數(shù) 列表設(shè)為S=K13（周期為1m ,S+1存放的為脈沖的占空比。則可以計(jì)算得到變 頻器的輸出頻率，計(jì)算公式如下：頻率指令值（Hz） = （On時(shí)間/PWM周期）*最大輸出頻率（Hz）相應(yīng)的調(diào)節(jié)PLC輸出的脈沖的占空比，則可以改變變頻器的輸出頻率，從而 調(diào)節(jié)電機(jī)的速度。利用PLC編程，實(shí)現(xiàn)以下功能：當(dāng)按下變頻器的啟動(dòng)按鈕（由參數(shù)P08決定, 默認(rèn)為0,即按下“ R

13、UN按鈕），按下X8,變頻器啟動(dòng)，以50%勺占空比運(yùn)行， 每按下一次“ X9”，占空比增加“10%，直至100%每按下一次“ XA,占空比 減少“ 10%,直至0。編寫PLC程序，實(shí)現(xiàn)以上功能。接線如下表所示：撥動(dòng)開關(guān)SW0（啟動(dòng)）PLC輸入X8撥動(dòng)開關(guān)SW（頻率上升）PLC輸入X9撥動(dòng)開關(guān)SW0（啟動(dòng)）PLC輸入XA變頻器端子9 （ PWI輸入）PLC輸出Y02、通過(guò)變頻器，旋轉(zhuǎn)編碼器，PLC模擬異步電機(jī)及履帶系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的加 減速過(guò)程（速度位置開環(huán)控制）這利用實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的器件來(lái)模擬異步電機(jī)及履帶系統(tǒng)從啟動(dòng)=高速運(yùn)行=減速=低速運(yùn)行=停止這樣一個(gè)過(guò)程。通過(guò)變頻器來(lái)控制異步電機(jī)及履帶 系統(tǒng)的

14、加、減速時(shí)間，以及在不同階段的運(yùn)行速度，使用編碼器可以定位履帶運(yùn) 行的距離，履帶的運(yùn)行曲線如圖十一所示：圖十一異步電機(jī)及履帶系統(tǒng)速度圖1）詳細(xì)查看2000G機(jī)電氣一體化說(shuō)明書（松下）中的變頻器使用說(shuō)明2）將PLC的Y3接入變頻器的9端子。通過(guò)控制PWM&號(hào)的占空比來(lái)進(jìn)行頻 率控制。本設(shè)計(jì)中PWI信號(hào)時(shí)從Y3輸出，所以程序中的F173指令中的n 為k2。（同一高速端口脈沖計(jì)數(shù)器和 PWI功能不能同時(shí)使用）3）設(shè)定第一速度（高速速度）、第二速度（低速速度），設(shè)定加速時(shí)間（參數(shù) P01）、減速時(shí)間（參數(shù)P02）。4）將編碼器的SA端接入PLC的XO端。5）使用高速計(jì)數(shù)器高速計(jì)數(shù)方式之前，需要設(shè)置PL

15、C系統(tǒng)寄存器。在編程軟件的環(huán)境下，點(diǎn)擊菜單欄中的選項(xiàng) =PLC系統(tǒng)寄存器設(shè)置=高速計(jì) 數(shù)器，將使用的高速計(jì)數(shù)器通道選擇為加計(jì)數(shù)輸入X0。如下圖6）當(dāng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，編碼器的SA端會(huì)不斷的向外輸出脈沖，通過(guò) X0端口 PLC 中的高速計(jì)數(shù)器會(huì)不斷的記入 SA發(fā)出的脈沖數(shù)，記入的數(shù)值存儲(chǔ)在特殊 寄存器DT90044中。7）這樣我們就可以通過(guò)PLC中的高速計(jì)數(shù)器知道編碼器的輸出脈沖數(shù)，來(lái)判斷電機(jī)帶動(dòng)履帶行進(jìn)的距離，在到達(dá)接近目標(biāo)點(diǎn)時(shí)，通過(guò)控制PLC中PWM信號(hào)的占空比，來(lái)觸發(fā)變頻器輸出相應(yīng)的頻率減速運(yùn)行。 到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)后關(guān) 閉變頻器。8）自己動(dòng)手編寫程序，實(shí)現(xiàn)以上功能。3、利用變頻器，旋轉(zhuǎn)編碼器，PLC，

16、異步電機(jī)及履帶組成速度、位置閉環(huán)系統(tǒng) 上面實(shí)現(xiàn)了 PLC通過(guò)變頻器驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)的開環(huán)控制，這里將旋轉(zhuǎn)編碼器作 為反饋環(huán)節(jié)，組成閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)異步電機(jī)的速度或位置的閉環(huán)控制。1）將PLC其中一通道設(shè)置為高速計(jì)數(shù)器，用以讀取旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖數(shù)。通過(guò)給定的位置信號(hào)的值與旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出值的差來(lái)控制PLC輸出的PW信號(hào)的占空比，從而控制變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)的速度。2）這里的閉環(huán)控制是為了使電機(jī)帶動(dòng)履帶在沒(méi)有延遲或過(guò)大震蕩的條件下 盡快精確到位。系統(tǒng)的方框圖為：3）為了達(dá)到更好控制效果，還可以采用速度位置雙閉環(huán)控制，內(nèi)環(huán)是速度 反饋，外環(huán)是位置控制。設(shè)計(jì)四、貨物分揀小系統(tǒng)訓(xùn)練設(shè)計(jì)目的1）了解實(shí)驗(yàn)臺(tái)上幾種不同的

17、傳感器的不同用途及其使用方法。2）學(xué)習(xí)使用PLC對(duì)貨物分揀系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的順序控制，為最后的綜合設(shè)計(jì)做準(zhǔn) 備。圖十二分揀子系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)內(nèi)容1、實(shí)驗(yàn)臺(tái)提供了六種材質(zhì)顏色各不相同的模擬貨物，分別為:黃色塑料貨物（A）藍(lán)色塑料貨物（D）黃色鋁質(zhì)貨物（B）藍(lán)色鋁質(zhì)貨物（E）黃色鐵質(zhì)貨物（C）藍(lán)色鐵質(zhì)貨物（F）2、為了將這六種不同的貨物完全分開，實(shí)驗(yàn)臺(tái)還提供了三種用于區(qū)分不同材質(zhì) 貨物的傳感器，既顏色開關(guān)、電容開關(guān)、電感開關(guān)（各種傳感器的詳細(xì)介紹請(qǐng)參 見(jiàn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)說(shuō)明），根據(jù)不同的邏輯組合可以將八種貨物全部分開。3、通過(guò)氣動(dòng)推手，以及貨槽內(nèi)的光電檢測(cè)開關(guān)來(lái)設(shè)計(jì)貨物搬運(yùn)動(dòng)作。4、貨物推到履帶上以后，履帶能夠帶動(dòng)貨

18、物一次通過(guò)幾個(gè)傳感器，到達(dá)光電限 位開關(guān)后，履帶停止轉(zhuǎn)動(dòng)。5、 等到貨物到位后，氣動(dòng)抓手下降抓住貨物后，旋轉(zhuǎn)180度等待運(yùn)貨小車到位 后，下降放下貨物，然后回到原來(lái)位置，等待下一個(gè)貨物到位。此過(guò)程可以循環(huán) 進(jìn)行，前提是貨槽中有貨物。6系統(tǒng)接線圖如下表所示：輸入接口輸出接口X0旋轉(zhuǎn)編碼Y0變頻器啟動(dòng)器A相脈 沖輸入信號(hào)X1變頻器啟動(dòng)信號(hào)Y4出料氣缸動(dòng) 作X2貨物到位傳感器Y5氣動(dòng)機(jī)械手 下降X3有料檢測(cè)傳感器Y6氣動(dòng)抓手X4電感傳感器Y7氣動(dòng)機(jī)械手旋轉(zhuǎn)X5電容傳感器X6顏色傳感器X7出料磁性 開關(guān)7、記錄各種貨物的數(shù)量和類型。8、編寫程序，實(shí)現(xiàn)以上功能。9、還可以根據(jù)傳送帶的位置反饋，利用寄存器的緩沖存儲(chǔ)和分段位置控制，同時(shí)連續(xù)傳