物流倉儲試驗指導書

1、物流倉儲設計指導書TVT-2000G機電氣一體化訓練裝置是一套融合實驗、實訓及綜合開發(fā)的新型 培訓系統(tǒng)，整個設計過程模擬了物流中不同貨物的分揀功能以及平面?zhèn)}庫的分類 存儲功能。該系統(tǒng)采用兩臺松下 PLC作為主控制器，含有網(wǎng)絡接口可組成 PLC 網(wǎng)絡，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、步進電機、氣動原件等技術(shù)的綜合應用培訓系統(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)}儲小系統(tǒng)、（4）接口單元、左邊的啟動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、步進電機、 旋轉(zhuǎn)編碼器、井式出料塔、氣動推料機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機械手臂、行程開關等組成。圖一實驗臺全貌設計一、松下PLC高速脈沖輸出的使用設計目的（1）構(gòu)建基于參考脈沖控制的運動伺服控制系統(tǒng)。（2）利用實驗臺的主控單元、平面?zhèn)}儲分系統(tǒng)模擬送貨小車各庫位的定位（3）學習使用PLC的高速脈沖輸出功能。設計內(nèi)容利用實驗臺上現(xiàn)有的設備（包括松下 FP2 PLC、送貨小車、步進電機及驅(qū)動器、接口單元上的撥動開關以及軌道上一側(cè)的儲貨倉庫， 導軌最右端的行程開 關）來完成簡易的倉庫定位功能。圖二 分揀系統(tǒng)動作過程如下：上電后一秒鐘小車自動回到軌道的最右端（后面稱之為原點

3、），隨后通過接口面板上的撥動開關能夠手動控制小車左行或者右行，以此來確定1-8號倉位的位置，定義撥動開關SW1、SW2、SW3為三位二進制數(shù)，用以表示1-8號倉（例 如，000表示一號倉，100表示五號倉）。當處于示教狀態(tài)時適，可以示教各個倉 位的位置。當示教開關關閉時處于演示狀態(tài)，閉合 SW8小車走向相應的倉位， 停留三秒后自動返回原點，等待下一次送貨信號的到來。（也可首尾倉示教，其它倉位置計算得到）PLC1側(cè)的撥動開關分配情況SW1送貨位標志百位（0/1）SW5手動右行SW2 SD送貨位標志十位（0/1）SW6示教SW3送貨位標志個位（0/1） 7FSW7存儲SW4手動左行SW8演示設計步

4、驟1、 小車的運行是通過步進電機驅(qū)動的，而步進電機的旋轉(zhuǎn)是由PLC高速計數(shù)器的脈沖輸出功能提供脈沖。因此我們首先必須了解PLC高速計數(shù)器的脈沖輸出功能的各種使用方法（詳情請見FPX使用說明）。小車的手動控制時 應該使用JOG方式，而小車子送完貨自動返回時應該使用原點返回方式。2、步進電機的使用請參閱實驗臺說明書。3、 使用高速計數(shù)器脈沖輸出方式之前，需要設置PLC系統(tǒng)寄存器。在編程軟 件的環(huán)境下，點擊菜單欄中的選項=PLC系統(tǒng)寄存器設置=高速計數(shù)器, 將使用的高速計數(shù)器通道選擇為不使用高速計數(shù)器，如圖三所示：圖三高速計數(shù)器的設置4、 為了能夠使小車自動記錄倉庫1-8的位置，這里提出了示教的思想

5、，也就是 通過手動的方式使小車運行到想要的位置，然后通過撥動開關來記錄到達此 位置時所發(fā)的脈沖數(shù)，通過這樣一次示教后，以后系統(tǒng)就能夠識別這個位置 了。這種思想在運動控制中是經(jīng)常用到的， 所以大家應該學會這樣一種控制 解決方案。當然示教前，系統(tǒng)已經(jīng)有了一個參考原點，由Home指令實現(xiàn)：5、自己動手編寫PLC程序，實現(xiàn)以上功能。6 運動功能指令，開機Home指令，絕對位置指令，相對位置指令，JOG指令設計二、PLC的通訊卡功能設計目的 利用松下PLC的PC-LINK功能以及相應串行通訊卡，實現(xiàn)多臺 PLC之間的協(xié) 調(diào)控制。 加深對于PC-PLC,PLC-PLC之間串行通訊原理的認識。設計內(nèi)容重點介

6、紹使用PC-LINK方式時，PLC系統(tǒng)寄存器的設置方法，以及鏈接寄存 器的使用。1、PC-LINK功能不是默認設置，在系統(tǒng)寄存器 N0.41中將所選用串行端口的設 置改為PC-LINK，并將不同的PLC設置不同的站號，如圖六所示：圖六 PLC系統(tǒng)寄存器設置對話框2、通過系統(tǒng)寄存器能夠給每個站分配區(qū)間（注意：區(qū)間分配時按字分配，比如 下圖送貨小車的繼電器發(fā)射區(qū)設置中，起始字為0,容量為1.這就表示該PLC的繼電器發(fā)射區(qū)包含的是L0到LF共16個鏈接繼電器），關于這方面的詳細說明 請參見FP藝使用說明手冊（如果每個站的分配區(qū)間出現(xiàn)錯誤的地方，則會導致 兩個PLC的連接失?。?。如下為兩臺PLC鏈接的

7、設置（有幾臺PLC就將No.47設 置為幾，比如本設計為兩臺 PLC，則No.47設置為2）。PLC系統(tǒng)寄存器設置-送賞小車fp保持/非保持1 保持/非保持2 |異竄時運行 時間設置 PC-link設置高速計數(shù)器中斷輸入編程口設置 C0M1 口設置 COM2 口設置Ho. 410 站號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)長度：|8位二|結(jié)束符：(CR三|奇偶狡驗：|奇校二|起貽符：|無STXHI停止位：Ho. 416串行通信模式時接收緩沖區(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)畫存器設置-貫物分撿高速計數(shù)器 中斷輸入|編程口設置| COM 口設置| 3肚口設置 保持/非保持1 保持/非保持2 異第時運行 時間設置 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)謹容星No. 47 MEWBET-Wa fLlink最犬站號圖七PLC鏈接寄存器設置3、鏈接繼電器（L）的使用：如圖八所示，當一號PLQNO.1）中的鏈接繼電器（L0）為ON信號通過PC-LINK 網(wǎng)絡其它PLC中的L0也為ON通過梯形圖轉(zhuǎn)換，丫0也為ON依此類推可以， 通過2中的各PLC鏈接寄存器的設置，可以實現(xiàn)多臺 PLC的鏈接寄存器的共享。圖八 FP 工PLC鏈接功能4、按照上述的步驟設置完兩臺 PLC各自的發(fā)送區(qū)與接收區(qū)之后，利用每臺 PLC 各自帶有的八個撥動開關、指示燈來驗證兩臺PLC之間的數(shù)據(jù)共享是否成

10、功。例 如，PLC1 PLC2分別設為站1、站2,站1端利用撥動開關1觸發(fā)一個發(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端也用撥動開 關1觸發(fā)站2發(fā)送區(qū)能的一個鏈接繼電器，在站1端利用此鏈接繼電器觸發(fā) 丫1。 分別撥動兩端的開關1,如果相應得丫1點亮則鏈接成功。設計三、變頻器的使用設計目的（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，例如實現(xiàn)變頻器的啟動停止、PWM功 能調(diào)節(jié)輸出頻率等。（3） 配合三相異步電機、軸所帶動的轉(zhuǎn)送帶以及軸上的旋轉(zhuǎn)編碼器，完成位置、 速度控制。設計內(nèi)容通過參閱實驗臺說明中的2000G機電氣一體化說明書（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進行頻率控制（參數(shù) P22、P23 P24）本VF0型變頻器可由PLC的PWM信號控制運行頻率。使用 PWM功能時, 即參數(shù)P22=1時，端子No.8、端子No.9的功能將強制性的變?yōu)镻W控制專用。1）端子N0.8 :頻率信號切換輸入端子ON 參數(shù)P09設定的信號OFF PWM率信號2）端

12、子N0.9: PWM頻率信號輸入端子最大額定電壓、電流：請用具有DC50V 50mA以上能力的開路式集電極信號 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PWM旨令中的參數(shù) 列表設為S=K13（周期為1m ,S+1存放的為脈沖的占空比。則可以計算得到變 頻器的輸出頻率，計算公式如下：頻率指令值（Hz） = （On時間/PWM周期）*最大輸出頻率（Hz）相應的調(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)電機的速度。利用PLC編程，實現(xiàn)以下功能：當按下變頻器的啟動按鈕（由參數(shù)P08決定, 默認為0,即按下“ R

13、UN按鈕），按下X8,變頻器啟動，以50%勺占空比運行， 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，實現(xiàn)以上功能。接線如下表所示：撥動開關SW0（啟動）PLC輸入X8撥動開關SW（頻率上升）PLC輸入X9撥動開關SW0（啟動）PLC輸入XA變頻器端子9 （ PWI輸入）PLC輸出Y02、通過變頻器，旋轉(zhuǎn)編碼器，PLC模擬異步電機及履帶系統(tǒng)在運行過程中的加 減速過程（速度位置開環(huán)控制）這利用實驗臺上的器件來模擬異步電機及履帶系統(tǒng)從啟動=高速運行=減速=低速運行=停止這樣一個過程。通過變頻器來控制異步電機及履帶 系統(tǒng)的

14、加、減速時間，以及在不同階段的運行速度，使用編碼器可以定位履帶運 行的距離，履帶的運行曲線如圖十一所示：圖十一異步電機及履帶系統(tǒng)速度圖1）詳細查看2000G機電氣一體化說明書（松下）中的變頻器使用說明2）將PLC的Y3接入變頻器的9端子。通過控制PWM&號的占空比來進行頻 率控制。本設計中PWI信號時從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數(shù)器和 PWI功能不能同時使用）3）設定第一速度（高速速度）、第二速度（低速速度），設定加速時間（參數(shù) P01）、減速時間（參數(shù)P02）。4）將編碼器的SA端接入PLC的XO端。5）使用高速計數(shù)器高速計數(shù)方式之前，需要設置PL

15、C系統(tǒng)寄存器。在編程軟件的環(huán)境下，點擊菜單欄中的選項 =PLC系統(tǒng)寄存器設置=高速計 數(shù)器，將使用的高速計數(shù)器通道選擇為加計數(shù)輸入X0。如下圖6）當電機運轉(zhuǎn)時，編碼器的SA端會不斷的向外輸出脈沖，通過 X0端口 PLC 中的高速計數(shù)器會不斷的記入 SA發(fā)出的脈沖數(shù)，記入的數(shù)值存儲在特殊 寄存器DT90044中。7）這樣我們就可以通過PLC中的高速計數(shù)器知道編碼器的輸出脈沖數(shù)，來判斷電機帶動履帶行進的距離，在到達接近目標點時，通過控制PLC中PWM信號的占空比，來觸發(fā)變頻器輸出相應的頻率減速運行。 到達目標點后關 閉變頻器。8）自己動手編寫程序，實現(xiàn)以上功能。3、利用變頻器，旋轉(zhuǎn)編碼器，PLC，

16、異步電機及履帶組成速度、位置閉環(huán)系統(tǒng) 上面實現(xiàn)了 PLC通過變頻器驅(qū)動異步電機的開環(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)，實現(xiàn)異步電機的速度或位置的閉環(huán)控制。1）將PLC其中一通道設置為高速計數(shù)器，用以讀取旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖數(shù)。通過給定的位置信號的值與旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出值的差來控制PLC輸出的PW信號的占空比，從而控制變頻器驅(qū)動電機的速度。2）這里的閉環(huán)控制是為了使電機帶動履帶在沒有延遲或過大震蕩的條件下 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。設計四、貨物分揀小系統(tǒng)訓練設計目的1）了解實驗臺上幾種不同的

17、傳感器的不同用途及其使用方法。2）學習使用PLC對貨物分揀系統(tǒng)進行相應的順序控制，為最后的綜合設計做準 備。圖十二分揀子系統(tǒng)圖設計內(nèi)容1、實驗臺提供了六種材質(zhì)顏色各不相同的模擬貨物，分別為:黃色塑料貨物（A）藍色塑料貨物（D）黃色鋁質(zhì)貨物（B）藍色鋁質(zhì)貨物（E）黃色鐵質(zhì)貨物（C）藍色鐵質(zhì)貨物（F）2、為了將這六種不同的貨物完全分開，實驗臺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、電容開關、電感開關（各種傳感器的詳細介紹請參 見實驗臺說明），根據(jù)不同的邏輯組合可以將八種貨物全部分開。3、通過氣動推手，以及貨槽內(nèi)的光電檢測開關來設計貨物搬運動作。4、貨物推到履帶上以后，履帶能夠帶動貨

18、物一次通過幾個傳感器，到達光電限 位開關后，履帶停止轉(zhuǎn)動。5、 等到貨物到位后，氣動抓手下降抓住貨物后，旋轉(zhuǎn)180度等待運貨小車到位 后，下降放下貨物，然后回到原來位置，等待下一個貨物到位。此過程可以循環(huán) 進行，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變頻器啟動器A相脈 沖輸入信號X1變頻器啟動信號Y4出料氣缸動 作X2貨物到位傳感器Y5氣動機械手 下降X3有料檢測傳感器Y6氣動抓手X4電感傳感器Y7氣動機械手旋轉(zhuǎn)X5電容傳感器X6顏色傳感器X7出料磁性 開關7、記錄各種貨物的數(shù)量和類型。8、編寫程序，實現(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和分段位置控制，同時連續(xù)傳