工业基础及机器 9

智能制造控制技术项目5智能仓储单元的设计与调试项目5智能仓储单元的设计与调试智能制造控制技术·任务一九宫格仓储/任务二基于MES的智能仓储任务要求→知识准备→任务实施→拓展任务→课后习题项目引入：智能仓储在智能制造中的位置智能仓储单元在智能制造系统中占重要作用，大部分产线都需要对物料进行智能存储。本项目介绍九宫格智能仓储控制系统，覆盖扫码入库、位置（仓位）标定、仓位计算、环境数据读取、MES系统、云平台数据显示。知识目标掌握扫码器基本使用方法掌握数据提取、数据转换指令掌握开放式用户通信指令掌握环境传感器使用方法掌握MES订单管理与数据显示掌握边缘网关与云平台数据显示能力目标正确设置扫码器工作模式用数据提取、转换指令完成程序设计用开放式用户通信实现两设备数据通信正确读取环境传感器数据用MES完成订单管理与数据显示配置边缘网关并使用云平台数据显示素质目标深化工业互联网系统思维培养规范操作与流程标准化意识养成数据完整性、准确性验证习惯提升跨系统协同与多设备联调能力建立生产环境动态监测责任与应急意识TASK01任务1九宫格仓储单元任务的设计与调试伺服机械手取料盒、扫码，按条码最后一位数字入九宫格仓位JOG点动·绝对定位·回原点·位置标定5.1.1任务要求任务1九宫格仓储单元|5.1.1任务要求机械手取料、扫码，按条码末位数字自动入九宫格仓位控制对象：DLDS-532平台中智能仓储单元伺服搬运机械手。工艺要求：机械手从称重平台抓取料盒并扫码，根据条码编号最后一位数字值放入指定库位。参数可设：目标位置、运行速度等参数可设定。功能要求：点动（JOG）控制、绝对定位控制、回原点控制、复位、位置（仓位）标定；系统实时显示当前运行位置信息。观看书中运行效果二维码视频5.1.2知识准备任务1知识准备|1.扫码器SH-400影像式二维扫描器：成像采集+网络通信产品特点：SH-400是影像式二维扫描器，采用先进成像技术，具备良好的条码扫描和数字图像采集功能，可对一维、二维解码实现精准快速扫描，体积超小，广泛应用于移动手持终端、POS支付、设备柜、智能机器人等物联网产业链。组成：①扫码器本体；②扫码器电源接口与以太网通讯接口；③扫码器电源适配器。结构：①扫码器镜头；②背景光源（白色LED灯）；③电源指示/开始指示灯Power/Start；④扫码器设置按键。详细硬件参数配置请参照官方文档。任务1知识准备|2.开放式应用通信指令TRCV_C接收扫码数据，RIGHT+STRG_VAL转成仓位号TRCV_C指令关键针脚EN_R：启用接收，写1/TRUECONT：0断开连接，1保持连接（本任务写1）LEN：默认不填ADHOC：0使用TCP协议CONNECT：连接描述指针，用TCON_IP_v4填扫码器IPDATA：接收的扫码数据（char/string）STATUS：7002待连接、7004成功连接、7005发送、7006接收任务1知识准备|2.开放式应用通信指令TRCV_C接收扫码数据，RIGHT+STRG_VAL转成仓位号数据处理三步①RIGHT提取末位IN：扫码原始字符串；L=1；OUT：最后1个字符组成的字符串。②STRG_VAL转数值IN：待转字符串；FORMAT=W#16#0000；P=1从首字符开始；OUT：转换后的数值（仓位号）。③MOVE传参转换结果送入库位号变量，供X/Y轴定位程序使用。5.1.3任务实施任务1任务实施|1.任务准备与IO分配V90伺服+S1FL6电机，PROFINET通信省略脉冲方向线序号设备（软件）名称型号1SINAMICSV90伺服驱动器6SL3210-5FB10-4UF12SIMOTICSS-1FL6伺服电机1FL6034-2AF21-1AA13TIA博途V164S7-1214CDC/DC/DCV4.45KTP700Basic16.0.0.0IO分配要点5个实体按钮：启动/停止/复位/急停/手自动X轴：2个极限+1个原点；Y轴：2个极限+1个原点6个气缸检测信号（伸缩、升降、夹爪）9个仓位检测信号（A–I仓位有无料盒）输出：3个指示灯+3个气缸控制信号伺服走PROFINET通信，PLC不设脉冲/方向输出PLC为仓储单元S7-1214CDC/DC/DC（PLC3）任务1任务实施|2.X/Y轴控制程序设计用FB封装伺服控制，X/Y轴复用同一功能块六条MotionControl指令组成一个轴控制功能块指令作用关键状态输出MC_Power启用/禁用轴Status轴状态MC_Reset确认轴错误并复位Done复位完成MC_Home轴回原点Done回原点完成MC_Halt轴紧急停止Done停止完成MC_MoveRelative/Absolute相对/绝对定位Done到位、Busy运动中FB复用：因使用两个伺服，用形参方式创建一个FB，X轴、Y轴均调用该功能块，再为两个伺服分配不同的背景数据块，简化程序编写。FB的接口包含急停、使能、回原点、点动正反转、相对/绝对定位等控制引脚，以及轴状态、错误位、当前位置等反馈引脚。任务1任务实施|2.X/Y轴控制程序设计用FB封装伺服控制，X/Y轴复用同一功能块FB复用：因使用两个伺服，用形参方式创建一个FB，X轴、Y轴均调用该功能块，再为两个伺服分配不同的背景数据块，简化程序编写。FB的接口包含急停、使能、回原点、点动正反转、相对/绝对定位等控制引脚，以及轴状态、错误位、当前位置等反馈引脚。任务1任务实施|3.仓位计算与定位标定仓位号1–9换算成行/列，只标A、E、I三角即可仓位计算：九宫格为3行3列。入库前把仓位号换算成行号(X)和列号(Y)：用DIV除以3取行号、MOD取余取列号。为保证准确性，只有1–9范围内才解析行列，超出范围行列均赋0。九宫格仓位映射G(7)H(8)I(9)F(6)E(5)D(4)C(3)B(2)A(1)仅标定A/E/I三个角仓位

其余位置由程序计算任务1任务实施|3.仓位计算与定位标定仓位号1–9换算成行/列，只标A、E、I三角即可仓位标定：手自动开关I1.3=false时允许标定。HMI"位置选择"下拉框选行/列号，点"位置标定"把X/Y轴当前实际位置写入对应行/列号的存储变量。九宫格只需标定A、E、I三个角仓位，其余6个由程序计算得出。实时位置读取：从工艺对象"X轴-上"数据块的ActualPosition读取X轴实际位置；Y轴同理。九宫格仓位映射G(7)H(8)I(9)F(6)E(5)D(4)C(3)B(2)A(1)仅标定A/E/I三个角仓位

其余位置由程序计算任务1任务实施|4.扫码通讯与运行调试扫码→提取末位→转仓位号→绝对定位入库自动入库流程抓取位（称重平台）放置料盒按下"自动运行"X/Y伺服机械手去抓取位抓取料盒移动到扫码区域，扫码器自动扫码TRCV_C读入字符串→RIGHT取末位→STRG_VAL转数值作为入库仓位号按仓位号解析行列，X/Y轴绝对定位到目标仓位放料后机械手回到原点，一个循环结束调试步骤步骤操作1下载程序，触摸屏分别点X/Y轴"回原点"2测试JOG点动和绝对定位功能3手自动旋至手动，选"抓取位"，点"位置标定"4按同法标定九宫格A、E、I三个角仓位5抓取位放料盒，按"自动运行"验证全流程6验收：电气20分+功能70分+附件10分，120min任务1任务实施|5.验收优化验收项目及要求配分配分标准扣分得分备注设备电气检查1.伺服驱动器电气线路查2.PLC输入输出电气线路检查3.V90设备名称及IP地址检查201.伺服驱动器与伺服电机线路检查，共4分2.PLC输入侧电气线路检查，主要检查原点传感器，极限位传感器，每处1分，共6分3.PLC输出侧电气线路检查，主要检查气动控制电磁阀，每处2分，共6分4.V90设备名称及IP地址检查，共4分

设备功能1.设备上电正常2.机械手回原点功能正常3.机械手点动功能正常4.机械手绝对定位功能正常5.仓位标定功能正常6.数据显示正常7.自动运行流程正常701.设备上电能正确使能，5分2.机械手点动功能，10分3.机械手绝对定位功能，10分4.仓位标定功能，10分5.数据显示正常，10分6.自动运行流程，15分7.机械手回原点功能，10分

设备附件1.资料齐全，归类有序101.设备电气装配图缺少，每份扣2分2.梯形图缺少，每份扣2分

5.1.4拓展任务任务1拓展任务九宫格仓位实时显示，先抓后扫的逆向流程任务描述增加一个页面，用于显示九宫格仓位的实时状态。随机在仓位放置1个带条码料盒，按下自动运行按钮：伺服机械手先到仓位抓取料盒，然后放到扫码位置进行扫码，再根据条码最后一位数字进行入库。解题思路先判断哪个仓位里有料盒：九宫格仓位上有传感器可检测料盒有无机械手去该仓位抓取料盒，移动到扫码区域进行扫码扫码确定新的入库仓位，再根据条码完成入库判断仓位可以借助"for循环"指令，实现起来比较简单5.1.5课后习题任务1课后习题课后习题（填空+简答）一、填空题1.X、Y轴使用的伺服电机______抱闸功能。2.SH-400型扫码器与PLC进行TCP/IP通讯时，PLC做______，扫码器做______。3.CPU1214DC/DC/DC的输出类型是______。二、简答题1.扫码器与PLC通讯使用的带连接管理的通信指令"TRCV_C"，它相当于哪些不带连接管理的通讯指令集合？2.伺服电机在什么情况下需要使用抱闸功能？TASK02任务2基于MES的智能仓储单元设计MES订单管理与下达·环境传感器数据采集·云平台可视化PM2.5/PM10/大气压力/光照度/CO2/噪声5.2.1任务要求任务2基于MES的智能仓储|5.2.1任务要求MES管订单与环境数据，云平台看仓位与实时监测MES侧要求使用MES系统进行订单管理、订单下达读取仓储站环境传感器数据：PM2.5、PM10、大气压力、光照度、CO2、噪声在MES界面实时显示上述环境数据HMI分两区：钢珠数量识别区、瓶体重量反馈区云平台侧要求读取智能仓储单元仓位有无料盒信息（A–I）读取环境传感器数据：PM2.5、PM10、大气压力、光照度、CO2、噪声云平台组态画面分两栏：数据监测区+仓位信息区数据监测：CO2、光照、大气压强、PM2.5、PM10、噪声实时数值仓位信息：A–I仓位有料/无料指示灯5.2.2知识准备任务2知识准备|MES与云平台MES管车间执行，云平台靠边缘网关采集上云1.MES制造执行系统MES是面向车间生产的管理系统。MESA定义：产品从工单发出到成品完工的过程中，MES起到传递信息以优化生产活动的作用。生产过程中，借助实时精确信息，MES引导、发起、响应生产活动，做出快速应对，减少无附加价值的生产活动，提高操作及流程效率。部署：台式电脑。职责：订单管理、订单下达、网络测试、采集数据管理单元环境参数及设备运行参数、产线运行参数、设备状态、传感器数据、报警信息。任务2知识准备|MES与云平台MES管车间执行，云平台靠边缘网关采集上云2.云平台与边缘网关云平台：基于硬件和软件资源的服务，提供计算、网络和存储能力，分存储型、计算型、综合型三类。边缘计算网关：工业物联网数据采集网关，连接PLC、HMI及仪器仪表，把设备数据传输到造物云云平台。本项目流程：边缘网关采集PLC中的数据，再把数据存放在云平台中，实现计算机、平板、手机端在线监控、控制、诊断。5.2.3任务实施任务2任务实施|远程IO与环境传感器通讯CM1241走ModbusRTU，分站地址2，读6项环境参数硬件与通讯组态环境传感器电源+24V/0V；485A、485B接CB1241通信板博途添加S7-1214C、CB1241RS485通信板远程IO：CM1243PROFIBUS接口模块+EX-2108（站地址3）MB_COMM_LOAD：9600波特率、无校验，初始化端口MB_MASTER读取：环境传感器Modbus地址2，读取模式0。各参数用独立MB_MASTER，由Clock_1Hz触发。参数寄存器地址长度PM2.5400011×IntPM10400021×Int大气压强400051×Int光照度400062×IntCO2400091×Int噪声400201×Int任务2任务实施|远程IO与环境传感器通讯CM1241走ModbusRTU，分站地址2，读6项环境参数（2）环境传感器通讯程序编写大气压强、光照度、二氧化碳、噪声数据读取也采用相同的MB_MASTER指令，大气压强对应的地址为40005，读取1个长度的int类型数据；光照度对应的地址为40006，读取2个长度的int类型数据，二氧化碳对应的地址为40009，读取1个长度的int类型数据；噪声对应的地址为40020，读取1个长度的int类型数据。任务2任务实施|MB_SERVER与MES应用S7-1200做ModbusTCP服务器，MES做客户端连接MB_SERVER组态要点PLC作ModbusTCP服务器，MES作客户端背景数据块DB12，长度549字节端口号502（Modbus标准端口）在MB_HOLD_REG引脚连接数据块指针把PM2.5、PM10、大气压强、光照、CO2、噪声按Modbus寄存器地址映射到该DBMES端通过ModbusTCP读取对应地址即可获得实时数据任务2任务实施|MB_SERVER与MES应用S7-1200做ModbusTCP服务器，MES做客户端连接MES应用采用C/S架构，MySQL存储数据通信服务模块：自动监测各模块通信并维护日志管理端：火狐浏览器访问127.0.0.1:8090账号admin/密码123456MES大屏展示钢珠数量识别区+瓶体重量反馈区订单管理：新增/下达工单，PLC按订单完成入库任务2任务实施|云平台配置YuonConfig建项目→网关→设备→点表→组态配置流程步骤环节关键参数/操作1登录YuonConfigMQTT端口19020；账号mqtt/密码1234562新建项目项目名称"智能仓储"，绑定所属组织3添加网关添加YC5300N边缘网关，选择网口协议S7-12004添加设备与点表配置PLCIP、DB号、偏移地址；逐个添加PM2.5/PM10/CO2/光照/气压/噪声/A–I仓位点5参数下发+组态参数下发到网关；组态画面分数据监测区+仓位信息区，部署到平板/手机端关键：网关协议选S7-1200（与PLC同网段直连），点表地址与PLC中DB偏移一一对应；参数下发后设备"在线"才能读到实时数据。任务2任务实施|云平台配置YuonConfig建项目→网关→设备→点表→组态任务2任务实施|云平台配置YuonConfig建项目→网关→设备→点表→组态任务2任务实施|云平台配置YuonConfig建项目→网关→设备→点表→组态任务2任务实施|云平台配置YuonConfig建项目→网关→设备→点表→组态任务2任务实施|云平台配置YuonConfig建项目→网关→设备→点表→组态图5-44新增网关任务2任务实施|云平台配置YuonConfig建项目→网关→设备→点表→组态图5-45添加网口协议任务2任务实施|云平台配置YuonConfig建项目→网关→设备→点表→组态图5-47仓位B点表添加图5-46添加设备任务2任务实施|云平台配置YuonConfig建项目→网关→设备→点表→组态图5-48PM2.5点表添加任务2任务实施|云平台配置YuonConfig建项目→网关→设备→点表→组态任务2任务实施|优化验收验收项目及要求配分配分标准扣分得分备注设备电气检查1.仓位检测信号输入电气线路检查2.环境传感器硬件接线检查201.仓位检测传感器信号接线检查，每个传感器接线1分；2.环境传感器接线检查，电源0V，24V接线正确每个2分，通讯线485+，485-接线正确每个4分；

设备功能1.设备上电正常2.PLC读取环境数据正常3.MES读取环境数据正常4.云平台读取环境数据正常701.设备上电能正确使能，5分；2.PLC读取环境数据正常，15分；3.MES读取环境数据正常，25分；4.云平台读取环境数据正常，25分；

设备附件1.资料齐全，归类有序101.设备电气装配图缺少，每份扣2分；2.梯形图缺少，每份扣2分；3.技术说明