立体仓库模型实验指导书 - 图文

第1 章 系统介绍

一、QSPLC-CK1立体仓库系统简介

QSPLC-CK1 立体仓库模型是用来储存、分类货物的。送货时，根据货物的属性将不同的物体送入到指定的仓位中去；取货时，根据需求从指定的仓位中取出货物，由四层十二个仓位组成,采用滚珠丝杆、直线导轨、普通丝杆作为传动装置，由PLC 编程实现X、Y、、Z 轴位置控制，可完成仓库车模的自动或手动存取。

该装置从机构上分为：1）立体仓库本体单元、2）PLC 控制单元、3）接口单元、4）电源单元等组成。

1、 立体仓库本体单元：该单元由四层十二层仓位、巷道起重机等组成。

2、 PLC 控制单元：该单元可分别由松下PLC、西门子PLC、OMRON 型PLC、三菱PLC 等厂家组成。PLC 主体具有脉冲输出功能，能同时实现两轴定位功能。

3、 接口单元：该单元将系统中所有控制单元、执行单元、检测单元、输入输出单元的信号都引到面板上，由学生自行完成线路连接设计，不同性质的节点采用不同的颜色进行标识，并且每个单元自身的线路具有独立性，具备扩展功能。

4、 电源单元：电源单元是由开关电源提供系统工作的直流24V 电压。

保护功能：该系统在设计上设置了各种包括功能，包括短路保护、反向保护、限位保护、定位保护。TVT-99C 立体仓库系统中为了防止不确定因素对于系统硬件的损坏，分别在机械手臂运行的横轴和纵轴上设置了仓库的定位孔，当机械手臂运行时，位于移动模块下方的

光电传感器分别检测运行X 轴、Y 轴的定位点，当且仅当机械手臂停止于定位孔点时，对应的Z 轴才能进行取货和移货的动作。

二、系统各部件名称与功能

该系统由仓库本体、巷道起重机、PLC 控制单元、电源单元、接口单元，其部件的实物结构如下图所示：

QSPLC-CK1 立体仓库模型

QSPL-CK1立体仓库结构实物示意图

1、 仓库本体

仓库本体分为二个区，分别为转货区、储货区。转货区是主要由载货台组成，用来周转 货物的，当货物入库以及货物出库时，都是通过转货区来完成的；储货区是由十二个仓位组成，分成四行、三列，主要用于储存不同的货物。

在转货区、储货区都分别安装了检测传感器，用于检测实现对货物的定位。 转货区、储货区如下图所示：

2、巷道起重机

巷道起重机由二轴行走机构、送料台、驱动器等组成，如下图所示：

巷道起重机总共具有三个自由度，能实现水平移动、垂直移动、前后移动等操作，货物的转移主要是由其完成操作的。 操作流程：

1、送操作：复位到初始位→水平移动到转货台位置 →取货→水平、垂直移动指定仓位→放货→复位到初始位

2、取操作：复位到初始位→水平、垂直移动指定仓位→取货→水平、垂直移动到转货台→放货→复位到初始位

3、 PLC 控制单元

PLC 控制单元采用西门子公司生产的 S7-200 CPU226 型可编程序控制器，型号为CPU226CN DC/DC/DC，所有操作控制指令都是由PLC 发出的。 其基本参数如下表所示：

4、电源单元

电源单元是用于给系统提供DC 24V 电源，输出功率为150W。

三、系统功能

该装置是将PLC 控制技术、位置控制技术、步进电机驱动技术、直流电机驱动技术、传感器检测技术等有机结合成一种的教学仪器设备，适用于大中专院校学生毕业设计、课程设计、实习实验等，也可作为教师研究开发等实物实训。在实训过程中，主要完成下面两方面的训练：

（1）硬件方面的训练

该装置中所有器件的接口全部开放，在认真学习了该设备硬件原理的基础上，按照系统 原理接线框图，可要求学生单独完成系统的硬件接线工作。 （2）软件方面的训练

在充分了解机械手工作过程基础上以及熟悉PLC 指令系统后，按照系统流程框图进行编程训练；可要求学生理解系统程序设计思想，掌握系统的编程设计方法。 出厂配置：

1、立体仓库一套 （含滚珠丝杆三套、立体仓库本体一台） 2、主机模块（S7-200 CPU226）1 个

3、步进电机驱动器2 个 4、电源单元1 个 5、编程电缆1根 6、接口板1块 7、连接导线若干

四、控制原理及工作流程

系统在电气设计上，电机主要采用步进电机和直流电机，分别控制水平移动、垂直移动 及送货台的动作。传感器采用对射式、反射式传感器以及微动开关，用于完成货物的检测和 限位保护等。

系统在机构设计上采用滚珠丝杠、滑杠和普通丝杠作为主要传动机构。当码垛机平台移 动到货架的指定位置时，送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。其工作流程如下： 1）接通电源。 2）系统自检。

3）将功能开关置于自动位置。

4）将一带托盘汽车模型置于 10#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。 5）执行取指令 a)选择欲取仓位号（如10#），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，执行取出动作，若 0#仓位内已有汽车，则该指令不被执行。需要由用户手动将货物移走。

c)指令完成后，机系统自动返回。

d)如执行取出指令前，被选仓位（如10#）无汽车，则送指令将不被执行。 6）执行送指令 a)选择欲送仓位号（如10#），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，若被选择10#仓位内已有汽车，则该指令不被执行。需要由用户手动将货物移走。

c)指令完成后，系统自动返回。

d)如执行送入指令前，0#仓位无汽车，则送指令将不被执行。

根据前面的分析，该立体仓库系统的运行情况归纳如下：

当按下启动按钮后，允许进行立体仓库运行的控制。在正常的情况下，按下某一仓位的 按钮和“取”或“送”按钮，系统将进行相应的动作，此时控制面板上的数码管显示相应的 仓位号。当出现故障时，电机停止运行。在紧急情况下，按下紧急按钮，送货物送回原来的 位置，只有当故障排除后，才能重新运行。

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