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TVT-99C立体仓库系统实验指导书天津市源峰科技发展有限责任公司版权申明天津市源峰科技发展有限责任公司保留所有权力天津市源峰科技发展有限责任公司保留在不事先通知的情况下，修改本手册中的产品和产品规格等文件的权力。天津市源峰科技发展有限责任公司不承担由于使用本手册或本产品不当，所造成直接的、间接的、特殊的、附带的或相应产生的损失或责任。天津市源峰科技发展有限责任公司具有本产品及其配套文档的专利权、版权和其它知识产权。未经授权，不得直接或者间接地复制、制造、加工、使用本产品及其相关部分。3目录第1章系统介绍…………………………………………………………………………………41.199C立体仓库模型简介………………………………………………………………………41.2系统各部件名称与功能………………………………………………………………………51.3功能及其出厂配置……………………………………………………………………………71.4控制原理及基本工作流程…………………………………………………………………7第2章使用说明…………………………………………………………………………………10第3章安装……………………………………………………………………………………113.1设备的安装…………………………………………………………………………………113.2接线…………………………………………………………………………………………12第4章系统的实训实验课题……………………………………………………………………164.1基本指令操作训练……………………………………………………………………………164.1.1输入输出指令操作训练……………………………………………………………………164.1.2顺序控制指令操作训练……………………………………………………………………214.2位置检测技术………………………………………………………………………………254.2.1旋转码盘及高数计数功能的应用训练……………………………………………………254.3步进电机控制操作训练……………………………………………………………………324.3.1单轴步进电机定位控制……………………………………………………………………324.3.2单轴步进电机速度控制……………………………………………………………………354.3.3双轴步进电机定位控制……………………………………………………………………424.3.4双轴步进电机速度控制……………………………………………………………………484.4光电传感器定位及限位检测技术训练……………………………………………………684.4.1光电传感器定位及限位检测技术操作训练………………………………………………684.5机械手操作训练……………………………………………………………………………724.5.1机械手运动轨迹控制训练操作……………………………………………………………724.5.2机械手搬运控制训练操作…………………………………………………………………774第1章系统介绍1.1TVT-99C立体仓库模型简介TVT-99C立体仓库结构外形图如图1-1所示：图1-1立体仓库系统结构外形图TVT-99C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。该装置的机构由立体仓库本体单元、PLC控制单元、接口单元、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：该单元由三菱FX2N-32MT型PLC等厂家组成。PLC主机具有脉冲输出功能，能同时实现两轴的定位功能。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，不同类型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。51.2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图1-2所示：图1-2立体仓库结构实物示意图1.2.1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。TVT-99C立体仓库模型仓库本体巷道起重机接口单元电源单元PLC控制单元6转货区、储货区如图1-3所示。图1-3仓库本体示意图1.2.2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，如图1-4所示。图1-4巷道起重机构成图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转货区储货区载货台1#2#3#4#5#6#7#8#9#10#11#12#仓位送料台二轴行走机构驱动器巷道起重机71.2.3PLC控制单元PLC控制单元现采用日本三菱公司生产的FX2N-32MT型可编程序控制器，所有操作控制指令都是由PLC发出的，其基本参数如表1-1所示。表1-1PLC基本参数程序容量8000步输入输出控制方式批处理方式布尔量运算执行时间0.08µs/命令本机数字量输入/输出16输入/16输出指令数基本指令27个，步进指令2个，应用指令298个高速计数器单相计数器2，每个60KHz两相计数器1，每个30KHz脉冲输出2个10KHz1.2.4电源单元电源单元是用于给系统提供DC24V电源，输出功率为150W，其外形图参看图1-2所示。1.2.5接口单元该系统将所有元器件的接口都引到面板上，故学生进行实验操作时，只需要将相对应的端子用安全接插线进行连接，省去了元器件接线的麻烦。为了学生接线方便，所有接线端子的底座都用颜色进行标记。例如PLC的输入端在面板上用蓝色标识，而面板上所有传感器的输出端、旋转编码器的输出端也是用蓝色标识；PLC的输出端在面板上用绿色标识，而直流电机、步进电机的控制信号也是用绿色标识；电源输出的正端是用红色标识，负端是用黑色标识，因此其它器件的电源引线的正端是用红色标识，负端是用黑色标识。系统的接口单元参看图1-2所示。为了引用电源线方便，在每个接口板的左右两侧都有电源输出的正负端子，因此在接线时引用同侧电源线即可。（参见安装接线一章）注意在接线时必须断开电源，同时注意信号的流向。1.3系统功能及其配置该装置是将PLC控制技术、步进电机速度位置控制驱动技术、传感器检测技术、气动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，按照图1-4所示的系统原理接线框图，要求学生独立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，按照图1-5所示的系统8流程框图进行编程训练；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。系统配置如下：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（三菱FX2N-32MT）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1.4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。9复位选择仓位号X轴右移Y轴上移被选仓位有货?选择操作方式取货显示仓位号到达指定仓位?送货台前伸送货台前伸到位?Y轴上移送货台回缩送货台缩到位?X轴左移Y轴下移到达载货台?送货台前伸送货台前伸到位?Y轴下移送货台回缩X轴右移Y轴上移载货台有货?送货到达载货台?送货台前伸送货台前伸到位?Y轴上移送货台回缩送货台缩到位?X轴右移Y轴上移到达指定仓位?送货台前伸送货台前伸到位?Y轴下移送货台回缩取消操作取消操作YNNYNYYYYYYNNYNYYNYNYNNNNYN图1-5系统流程框图10图1-6立体仓库控制系统接线原理框图11第2章使用说明安装环境：避免将设备安装到下列场所：日光直射或者环境温度超出0到50℃范围的场所。相对湿度超出35%RH到75%范围或者由于剧烈温度变化产生结露的场所。空气中存在腐蚀气体或可燃气体场所。对本体造成直接振动或撞击的场所。粉尘、铁屑或盐分较多的场所。会使本设备附着水、油或化学物质的场所。空气中含有有机溶济的例如苯、涂料稀释济、酒精或者强碱物质如氨和苛性碱的场所。静电防护：在干燥的环境下有产生静电累积的危险，所以当需要触摸设备时，应选通过接地设备对其进行放电再触摸。清洗：不要使用稀料或类似的溶液清洗，因为会溶解本体的某些部件并且会造成褪色。供电顺序：在给变频器供电之前控制单元应处于停止工作状态。在接通电源之前：当您是第一次接通供电时，请注意以下事项：请确认没有接线的碎屑或者尤其是导电物质在印制电路板上。确认电源接线、输入/输出接线和电压是正确的。确认控制单元是处于停止工作状态。12第3章系统安装与接线3.1设备的安装1）实验桌的选择：TVT-99C采用平板式结构，应放置在一个平台上，同时为了实验需要，最好配备一台电脑，其尺寸应满足：长度1600mm宽度800mm高