物流仓储试验指导书

1、物流仓储设计指导书物流仓储设计指导书 TVT-2000G 机电气一体化训练装置是一套融合实验、实训及综合开发的新型培训系统，整个设计过程模拟了物流中不同货物的分拣功能以及平面仓库的分类存储功能。该系统采用两台松下 PLC 作为主控制器，含有网络接口可组成PLC 网络，所有传感器、执行器接口开放，便于自行开发。是集 PLC、传感器、变频调速、步进电机、气动原件等技术的综合应用培训系统。该系统如图一所示，主要由（1）控制单元、 （2）材料分拣小系统、 （3）平面仓储小系统、 （4）接口单元、左边的启动装置以及右面的变频调速装置组成。主要部件包括：电源模块、接口模板、2 台松下 PLC、传送带、电容

2、传感器、电感传感器、颜色传感器、光电传感器、变频器、三相交流异步电机、步进电机、旋转编码器、井式出料塔、气动推料机构、旋转机械手臂、行程开关等组成。图一 实验台全貌(2)(3)(4)(1)设计一、松下设计一、松下 PLC 高速脉冲输出的使用高速脉冲输出的使用 设计目的设计目的 （1）构建基于参考脉冲控制的运动伺服控制系统。（2）利用实验台的主控单元、平面仓储分系统模拟送货小车各库位的定位。（3）学习使用 PLC 的高速脉冲输出功能。 设计内容设计内容 利用实验台上现有的设备（包括松下 FP PLC、送货小车、步进电机及驱动器、接口单元上的拨动开关以及轨道上一侧的储货仓库，导轨最右端的行程开关）

3、来完成简易的仓库定位功能。.图二 分拣系统动作过程如下：动作过程如下：上电后一秒钟小车自动回到轨道的最右端（后面称之为原点） ，随后通过接口面板上的拨动开关能够手动控制小车左行或者右行，以此来确定 1-8 号仓位的位置，定义拨动开关 SW1、SW2、SW3 为三位二进制数，用以表示 1-8 号仓（例如，000 表示一号仓，100 表示五号仓） 。当处于示教状态时适，可以示教各个仓位的位置。当示教开关关闭时处于演示状态，闭合 SW8 小车走向相应的仓位，停留三秒后自动返回原点，等待下一次送货信号的到来。 （也可首尾仓示教，其它仓位置计算得到） *PLC1 侧的拨动开关分配情况*SW1送货位标志

4、百位（0/1）SW5手动右行SW2FDSASD 送货位标志 十位（0/1）SW6示教SW3送货位标志 个位（0/1）SW7F SW7存储SW4手动左行SW8演示 设计步骤设计步骤 1、 小车的运行是通过步进电机驱动的，而步进电机的旋转是由 PLC 高速计数器的脉冲输出功能提供脉冲。因此我们首先必须了解 PLC 高速计数器的脉冲输出功能的各种使用方法（详情请见 FP 使用说明） 。小车的手动控制时应该使用 JOG 方式，而小车子送完货自动返回时应该使用原点返回方式。2、 步进电机的使用请参阅实验台说明书。3、 使用高速计数器脉冲输出方式之前，需要设置 PLC 系统寄存器。在编程软件的环境下，点击

5、菜单栏中的选项=PLC 系统寄存器设置=高速计数器，将使用的高速计数器通道选择为不使用高速计数器，如图三所示：图三 高速计数器的设置4、 为了能够使小车自动记录仓库 1-8 的位置，这里提出了示教的思想，也就是通过手动的方式使小车运行到想要的位置，然后通过拨动开关来记录到达此位置时所发的脉冲数，通过这样一次示教后，以后系统就能够识别这个位置了。这种思想在运动控制中是经常用到的，所以大家应该学会这样一种控制解决方案。当然示教前，系统已经有了一个参考原点，由 Home指令实现。5、 自己动手编写 PLC 程序，实现以上功能。6、 运动功能指令，开机 Home 指令，绝对位置指令，相对位置指令，JO

6、G 指令。设计二、设计二、PLCPLC 的通讯卡功能的通讯卡功能 设计目的设计目的 (1)利用松下 PLC 的 PC-LINK 功能以及相应串行通讯卡，实现多台 PLC 之间的协调控制。(2)加深对于 PC-PLC,PLC-PLC 之间串行通讯原理的认识。 设计内容设计内容 重点介绍使用 PC-LINK 方式时，PLC 系统寄存器的设置方法，以及链接寄存器的使用。1、PC-LINK 功能不是默认设置，在系统寄存器 NO.41 中将所选用串行端口的设置改为 PC-LINK ，并将不同的 PLC 设置不同的站号，如图六所示：图六 PLC 系统寄存器设置对话框2、通过系统寄存器能够给每个站分配区间（

7、注意：区间分配时按字分配，比如下图送货小车的继电器发射区设置中，起始字为 0，容量为 1.这就表示该 PLC的继电器发射区包含的是 L0 到 LF 共 16 个链接继电器） ，关于这方面的详细说明请参见 FP 使用说明手册（如果每个站的分配区间出现错误的地方，则会导致两个 PLC 的连接失败） 。如下为两台 PLC 链接的设置（有几台 PLC 就将 No.47设置为几，比如本设计为两台 PLC，则 No.47 设置为 2） 。 图七 PLC 链接寄存器设置3、链接继电器（L）的使用：如图八所示，当一号 PLC（NO.1）中的链接继电器(LO)为 ON，信号通过PC-LINK 网络其它 PLC

8、中的 L0 也为 ON，通过梯形图转换，Y0 也为 ON。依此类推可以，通过 2 中的各 PLC 链接寄存器的设置，可以实现多台 PLC 的链接寄存器的共享。图八 FP PLC 链接功能4、按照上述的步骤设置完两台 PLC 各自的发送区与接收区之后，利用每台 PLC各自带有的八个拨动开关、指示灯来验证两台 PLC 之间的数据共享是否成功。 例如，PLC1，PLC2 分别设为站 1、站 2，站 1 端利用拨动开关 1 触发一个发送区的链接继电器，在站 2 端利用此链接继电器触发 Y1。相反的在站 2 端也用拨动开关 1 触发站 2 发送区能的一个链接继电器，在站 1 端利用此链接继电器触发 Y1

9、。分别拨动两端的开关 1，如果相应得 Y1 点亮则链接成功。设计三、变频器的使用设计三、变频器的使用 设计目的设计目的 （1）掌握变频调速的基本原理。（2）掌握变频器的重要参数的使用方法，例如实现变频器的启动停止、PWM 功能调节输出频率等。（3）配合三相异步电机、轴所带动的转送带以及轴上的旋转编码器，完成位置、速度控制。 设计内容设计内容 通过参阅实验台说明中的 2000G 机电气一体化说明书(松下） ，熟悉VF0 型变频器的接线方式（如图九所示） 、基本参数设置（起停参数 P08，PWM 频率控制参数P22、P23、P24） 。图九 变频器接线端子图1、利用 PWM 进行频率控制（参数 P

10、22、P23、P24）本 VF0 型变频器可由 PLC 的 PWM 信号控制运行频率。使用 PWM 功能时，即参数 P22=1 时，端子 No.8、端子 No.9 的功能将强制性的变为 PWM 控制专用。1）端子 N0.8：频率信号切换输入端子ON： 参数 P09 设定的信号OFF：PWM 频率信号2）端子 N0.9：PWM 频率信号输入端子最大额定电压、电流：请用具有 DC50V、50mA 以上能力的开路式集电极信号输入。接线如图十所示： 893PWM 信号Tr图十 PWM 方式调节变频器频率首先选定 PWM 的周期为 1ms，既变频器参数 P24=1，此时 PWM 指令中的参数列表设为 S

11、=K13（周期为 1ms）,S+1 存放的为脉冲的占空比。则可以计算得到变频器的输出频率，计算公式如下：频率指令值（Hz）=（On 时间/PWM 周期）*最大输出频率（Hz）相应的调节 PLC 输出的脉冲的占空比，则可以改变变频器的输出频率，从而调节电机的速度。利用 PLC 编程，实现以下功能：当按下变频器的启动按钮（由参数 P08 决定，默认为 0，即按下“RUN”按钮） ，按下 X8，变频器启动，以 50%的占空比运行，每按下一次“X9” ，占空比增加“10%” ，直至 100%；每按下一次“XA” ，占空比减少“10%” ，直至 0。 编写 PLC 程序，实现以上功能。接线如下表所示：

12、拨动开关 SW0（启动）PLC 输入 X8拨动开关 SW1（频率上升）PLC 输入 X9拨动开关 SW0（启动）PLC 输入 XA变频器端子 9（PWM 输入）PLC 输出 Y02、通过变频器，旋转编码器，PLC，模拟异步电机及履带系统在运行过程中的加减速过程(速度位置开环控制)这利用实验台上的器件来模拟异步电机及履带系统从 启动=高速运行=减速=低速运行=停止 这样一个过程。通过变频器来控制异步电机及履带系统的加、减速时间，以及在不同阶段的运行速度，使用编码器可以定位履带运行的距离，履带的运行曲线如图十一所示： 平稳运行速度低速运行接近点平层点tv图十一 异步电机及履带系统速度图1)详细查看

13、2000G 机电气一体化说明书(松下） 中的变频器使用说明2)将 PLC 的 Y3 接入变频器的 9 端子。通过控制 PWM 信号的占空比来进行频率控制。本设计中 PWM 信号时从 Y3 输出，所以程序中的 F173 指令中的n 为 k2。 （同一高速端口脉冲计数器和 PWM 功能不能同时使用）3)设定第一速度(高速速度)、第二速度（低速速度） ，设定加速时间（参数P01） 、减速时间（参数 P02） 。4)将编码器的 SA 端接入 PLC 的 XO 端。5)使用高速计数器高速计数方式之前，需要设置 PLC 系统寄存器。在编程软件的环境下，点击菜单栏中的选项=PLC 系统寄存器设置=高速计数器

14、，将使用的高速计数器通道选择为加计数输入 X0。如下图 6)当电机运转时，编码器的 SA 端会不断的向外输出脉冲，通过 X0 端口PLC 中的高速计数器会不断的记入 SA 发出的脉冲数，记入的数值存储在特殊寄存器 DT90044 中。7)这样我们就可以通过 PLC 中的高速计数器知道编码器的输出脉冲数，来判断电机带动履带行进的距离，在到达接近目标点时，通过控制 PLC 中PWM 信号的占空比，来触发变频器输出相应的频率减速运行。到达目标点后关闭变频器。8)自己动手编写程序，实现以上功能。3、利用变频器，旋转编码器，PLC，异步电机及履带组成速度、位置闭环系统 上面实现了 PLC 通过变频器驱动

15、异步电机的开环控制，这里将旋转编码器作为反馈环节，组成闭环系统，实现异步电机的速度或位置的闭环控制。1）将 PLC 其中一通道设置为高速计数器，用以读取旋转编码器的脉冲数。通过给定的位置信号的值与旋转编码器的输出值的差来控制 PLC 输出的PWM 信号的占空比，从而控制变频器驱动电机的速度。 2）这里的闭环控制是为了使电机带动履带在没有延迟或过大震荡的条件下尽快精确到位。系统的方框图为：PLC编码器输出的脉冲数G1（s）G2（s）旋转编码器给定位置信号比例积分控制算法变频器履带行进的距离3）为了达到更好控制效果，还可以采用速度位置双闭环控制，内环是速度反馈，外环是位置控制。设计四、货物分拣小系

16、统训练设计四、货物分拣小系统训练设计目的设计目的1) 了解实验台上几种不同的传感器的不同用途及其使用方法。2) 学习使用 PLC 对货物分拣系统进行相应的顺序控制，为最后的综合设计做准备。图十二 分拣子系统图 设计内容设计内容 1、实验台提供了六种材质颜色各不相同的模拟货物，分别为：黄色塑料货物（A）蓝色塑料货物（D）黄色铝质货物（B）蓝色铝质货物（E）黄色铁质货物（C）蓝色铁质货物（F）2、为了将这六种不同的货物完全分开，实验台还提供了三种用于区分不同材质货物的传感器，既颜色开关、电容开关、电感开关（各种传感器的详细介绍请参见实验台说明），根据不同的逻辑组合可以将八种货物全部分开。3、通过气

17、动推手，以及货槽内的光电检测开关来设计货物搬运动作。4、货物推到履带上以后，履带能够带动货物一次通过几个传感器，到达光电限位开关后，履带停止转动。5、等到货物到位后，气动抓手下降抓住货物后，旋转 180 度等待运货小车到位后，下降放下货物，然后回到原来位置，等待下一个货物到位。此过程可以循环进行，前提是货槽中有货物。6、系统接线图如下表所示：输入接口输出接口X0旋转编码器 A 相脉冲输入Y0变频器启动信号X1变频器启动信号Y4出料气缸动作X2货物到位传感器Y5气动机械手下降X3有料检测Y6气动抓手传感器X4电感传感器Y7气动机械手旋转X5电容传感器X6颜色传感器X7出料磁性开关7、记录各种货物

18、的数量和类型。8、编写程序，实现以上功能。9、还可以根据传送带的位置反馈，利用寄存器的缓冲存储和分段位置控制，同时连续传送分拣两个物料，提高系统的运行分拣效率。设计五、物流、仓储综合设计设计五、物流、仓储综合设计 设计目的设计目的 将前四个设计融合成为一套完整的物流分拣、仓储系统。 设计内容设计内容 1、将前一设计中的货物分拣系统中分拣得到的结果，通过两台 PLC 之间的通讯传递到另外一台 PLC，做好货物的入库准备。2、拓展设计一的功能，使得小车能够将六种不同的货物分别送往不同的仓位。3、系统接线如下表所示：（下表的接线只是个参考，可以不按照下表接线）4、编写程序实现设计的功能。 设计要求设计要求 1 1、安全、可靠；每一模块动作都是可控的（手动实时停止），尽可能是受状态安全、可靠；每一模块动作都是可控的（手动实时停止），尽可能是受状态控制（具有相应的输入控制和输出状态信息）。控制（具有相应的输入控制和输出状态信息）。2、高效运行；每一环节尽可能的高速运行，以提高系统自动化运行时工作效率。高效运行；每一环节尽可能的高速运行，以提高系统自动化运行时工作效率。3、系统的各位置的配置信息可以掉电保存