THWLT-1型立体仓库实物教学实验装置实训指导书

THWLT-1型立体仓库实物教学实验装置

实验指导书

一、概述

THWLT-1型立体仓库实物教学实验装置在机械上采用丝杆传动方式，在电气控制方面，可以通过目前市面上比较流行的各类晶体管输出的PLC（如西门子、三菱或欧姆龙等）采集各种传感器信号，对步进电机和直流电机进行较复杂的位置控制及时序逻辑控制，实现仓位定位和送/取动作（X、Y轴完成仓位定位，Z轴完成送/取动作）。

本模型可以实现：将Z轴上的货物送到指定位置；将任意位置的货物送到另一位置；将零号位置的货物送到任意位置；从任意位置取回货物放至零号位；实现低速启动-变速运行-低速停车的功能；0～12号仓位扫描检测等实验功能。 二、实验目的

1.掌握PLC控制的基本原理、步进电机及驱动、直流电机、传感器等器件的原理及使用。 2.掌握位置控制技术。 3.掌握机械传动原理及应用。 4.理解PLC的脉冲输出控制。 5.了解工业现场控制技术。 6.熟悉CPLD控制技术 三、实验设备

1.立体仓库实训模型 一台 2.计算机（用户自备） 一台 3.导线 若干 四、实验原理

1．控制面板上的开关及按钮功能及仓位号（见图一、二）

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图一 控制面板上的开关及按钮功能 图二 控制面板上的仓位号

表一、控制面板上的按钮功能表

2．步进电机驱 步进电机源输入部分、输出部如下 列图表所示 （1）电气规格 按键号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 说明 供电电压 均值输出电流 逻辑输入电流 步进脉冲响应频脉冲低电平时间

（2）电流设定 电流值 0.21A 0.42A 0.63A 0.84A 1.05A 1.26A 1.50A

（3）细分设定 细分倍数

手动 机构水平向左移动 机构垂直向下移动 机构水平向右移动 机构水平向后移动 机构垂直向上移动 机构水平向前移动 无意义 无意义 无意义 无意义 无意义 无意义 最小值 18 0.21 6 — 5 典型值 24 1 15 — — 自动 选择1号仓位 选择2号仓位 选择3号仓位 选择4号仓位 选择5号仓位 选择6号仓位 选择7号仓位 选择8号仓位 选择9号仓位 选择10号仓位 选择11号仓位 选择12号仓位 最大值 40 1.50 30 100 1 单位 V A mA kHz μs 动器 驱动器主要有电分、信号输入部分等。驱动器参数SW1 OFF ON OFF ON 0FF ON OFF SW2 ON OFF OFF ON ON OFF OFF SW3 ON ON ON OFF OFF OFF OFF 步数/圈（1.8整步） 2

ＯSW4 SW5 SW6 1 2 4 8 16 32 64

（4）接线信号描述 信 号 PUL DIR OPTO ENA GND +V A+ A- B+ B-

200 400 800 1600 3200 6400 12800 ON OFF ON OFF ON OFF OFF OFF ON ON OFF OFF ON ON ON OFF ON ON ON ON OFF OFF OFF OFF 由外部确定 动态改细分/禁止工作 功 能 脉冲信号：上升沿有效，每当脉冲由低变高时电机走一步 方向信号：用于改变电机转向，TTL平驱动 光耦驱动电源 使能信号：禁止或允许驱动器工作，低电平禁止 直流电源地 直流电源正极，典型值+24V 电机A相 电机A相 电机B相 电机B相 （5）PLC控制器与步进电机驱动器工作原理如图所示：

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3．步进电机

采用二相八拍混合式步进电机，主要特点：体积小，具有较高的起动和运行频率，有定 位转矩等优点。本模型中采用串联型接法，其电气图如下图所示：

五、控制要求

系统采用滚珠丝杠、滑杠和普通丝杠作为主要传动机构，电机采用步进电机和直流电机，其关键部分是堆垛机，它由水平移动、垂直移动及伸叉机构三部分组成，其水平和垂直移动分别用两台步进电机驱动滚珠丝杠来完成，伸叉机构由一台直流电机来控制。它分为上下两层，上层为货台，可前后伸缩，低层装有丝杠等传动机构。当堆垛机平台移动到货架的指定位置时，伸叉电机驱动货台向前伸出可将货物取出或送入，当取到货物或货已送入，则铲叉向后缩回。整个系统需要三维的位置控制。 六、实验步骤

1.接线表 输 入 部 分

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输 出 部 分 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 货台到位限位 货台回位限位 货台是否有物 自动／手动(0／1) 十 六 进 制 输 入 键盘值1位 键盘值2位 键盘值3位 键盘值4位 横轴右限位 横轴左限位 竖轴上限位 竖轴下限位 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 Q2.0 Q2.1 Q2.2 Q2.3 BCD 码输 出显 示 显示 部分 横轴脉冲 竖轴脉冲 横轴方向I／0 竖轴方向I／0 货台前升 货台退回 就绪 取 放 十位显示 BCD码1位 BCD码2位 BCD码3位 BCD码4位 注：PLC主机输出的1L、2L、输入1M、2M、3M、4M分别与电源L+相连 输出的3L、4L、5L、6L、1M、2M与电源M相连 I2.0～I3.4接0～12号仓限位 2．手动操作 （1）接通电源。

（2）将选择开关置于手动位置（此时1～6号有效）

（3）分别点动按键←1、2↓、3→、4↙、5↑、6↗，观察水平（X轴）、垂直（Y轴）、前后（Z轴）各丝杠运行情况，运行应平稳，在接近极限位置时，应执行限位保护（运行自动停止）。

注意：只有X、Y轴运行到相应位置（即左侧数码管显示“ ”）时，伸叉机构方可运行。 3．自动运行

（1）将程序下载到PLC

（2）将选择开关置“自动”位置（通电状态下，各机构复位，即返回零位）。

（3）将一带托盘汽车模型置零号仓位，放置模型时，入位要准确，并注意到仓位底部检测开关已动作。

（4）执行“送”指令

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a、选择欲送仓位号，按动仓位号对应按钮，控制面板上的数码管显示仓位号。 b、按动送指令按钮，观察送入动作（若被选择仓位内已有汽车，则该指令不被执行）。 c、指令完成后，机械自动返回。

d、零号仓位已无汽车，则下一个“送”指令（误操作）将不被执行。 （5）执行“取”指令

a、选择欲取仓位号，按动仓位号对应按钮，控制面板上的数码管显示仓位号。 b、按动“取”指令按钮，观察取出动作（若被选择仓位内无汽车，则该指令不被执行）。 c、指令完成后，机构自动复位。

d、零号仓位已有汽车，则下一个“取”指令（误操作），将不被执行。 （6）演示程序中的其它内容

（1）当0#仓位上有货物时，若无外部操作指令，“就绪”灯亮，延时15秒后，自动将货物放在仓库号最小的空位上，依次类推。如1#、2#、3#、4#都已有货物，程序延时15秒，15秒内若无外部操作指令，自动将货物放在5#仓库。如1#、3#、4#都已存放货物， 15秒内若无外部操作指令，自动将货物放在2#仓库。在延时的15秒内，若按下数字5#，然后按下“送”键，则运行机构将货物放入5#库，若按下5#键后，想取消此操作，可按下“放弃”键。此时，程序又处在待命状态，“就绪”灯亮，又可进行其它操作。

（2）当0#仓位上无货物时，若无人操作，“就绪”灯亮15秒后，程序将把数值最大仓库号里的物品转运至没有放货物的仓号比它小的仓库里。如1#、2#、5#有物，该程序将自动把5#物品转至3#仓库。操作步骤如下：“就绪”灯亮时，延时15秒后，程序将自动把5#物品先转至0#仓库，再延时15秒后，自动将货物放在3#仓库。

（3）当程序运行时，货台上已经货物时，在5秒后，程序将把货台上的物品自动运至没有放货物的最小仓号的仓库里。如1#、2#、5#有物，程序将自动把货台上的物品送至3#仓库。

七、注意事项

当模型的横轴左限位开关、竖轴的下限位开关被更改位置后，在程序中相应的零点坐标也有所变化，可能导致到达相应仓位时不能前伸。 八、梯形图参考程序（见光盘）

参考程序配套主机为（CPU224DC/DC/DC+EM223 16I/16O）

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a、选择欲送仓位号，按动仓位号对应按钮，控制面板上的数码管显示仓位号。 b、按动送指令按钮，观察送入动作（若被选择仓位内已有汽车，则该指令不被执行）。 c、指令完成后，机械自动返回。

d、零号仓位已无汽车，则下一个“送”指令（误操作）将不被执行。 （5）执行“取”指令

a、选择欲取仓位号，按动仓位号对应按钮，控制面板上的数码管显示仓位号。 b、按动“取”指令按钮，观察取出动作（若被选择仓位内无汽车，则该指令不被执行）。 c、指令完成后，机构自动复位。

d、零号仓位已有汽车，则下一个“取”指令（误操作），将不被执行。 （6）演示程序中的其它内容

（1）当0#仓位上有货物时，若无外部操作指令，“就绪”灯亮，延时15秒后，自动将货物放在仓库号最小的空位上，依次类推。如1#、2#、3#、4#都已有货物，程序延时15秒，15秒内若无外部操作指令，自动将货物放在5#仓库。如1#、3#、4#都已存放货物， 15秒内若无外部操作指令，自动将货物放在2#仓库。在延时的15秒内，若按下数字5#，然后按下“送”键，则运行机构将货物放入5#库，若按下5#键后，想取消此操作，可按下“放弃”键。此时，程序又处在待命状态，“就绪”灯亮，又可进行其它操作。

（2）当0#仓位上无货物时，若无人操作，“就绪”灯亮15秒后，程序将把数值最大仓库号里的物品转运至没有放货物的仓号比它小的仓库里。如1#、2#、5#有物，该程序将自动把5#物品转至3#仓库。操作步骤如下：“就绪”灯亮时，延时15秒后，程序将自动把5#物品先转至0#仓库，再延时15秒后，自动将货物放在3#仓库。

（3）当程序运行时，货台上已经货物时，在5秒后，程序将把货台上的物品自动运至没有放货物的最小仓号的仓库里。如1#、2#、5#有物，程序将自动把货台上的物品送至3#仓库。

七、注意事项

当模型的横轴左限位开关、竖轴的下限位开关被更改位置后，在程序中相应的零点坐标也有所变化，可能导致到达相应仓位时不能前伸。 八、梯形图参考程序（见光盘）

参考程序配套主机为（CPU224DC/DC/DC+EM223 16I/16O）

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/56y7.html