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-.--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S7-200CPU226型可编程序控制器，型号为CPU226CNDC/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DC24V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（S7-200CPU226）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。-.---.--第2章使用说明一、安装环境：避免将设备安装到下列场所：1、日光直射或者环境温度超出0到50℃范围的场所。2、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。3、空气中存在腐蚀气体或可燃气体场所。4、对本体造成直接振动或撞击的场所。5、粉尘、铁屑或盐分较多的场所。6、会使本设备附着水、油或化学物质的场所。7、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。二、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。三、清洗四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。四、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。五、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：1、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。-.--2、确认电源接线、输入/输出接线和电压是正确的。3、确认控制单元是处于停止工作状态。第3章安装一、设备的安装-.--1、实验桌的选择：QSPLC-CK1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高度≥750mm2、电源的选择供电电压：交流AC220V输出功率：大于150W3、电脑配置CPU：主频600MHz以上。RAM：256MB内存（推荐512MB）空余磁盘空间：600MB以上。显示设备：XGA，支持1024*768分辨率，16bit以上彩色深度。二、接线（1）电源引线的连接在接口单元板上每一侧都有电源输出端，如下图所示：-.--当系统需要DC电源供电时，只需要从最近的电源输出端引出电源线。注意上述图示的四个电源输出正端部已经内部短接，四个电源输出负端也已经内部短接。如果电源输出电压不正常，请先检查外部供电电源是否正常，然后再检查保险丝是否损坏，检查完毕如果都正常，请查看开关电源是否正确。（2）PLC的输入输出接线PLC的输入输出端子在接线之前，应将其对应的公共端与电源的相关的端子进行连接。具体连接方式如下：PLC输入端的“M”接电源输出正端，PLC输出端的“M”接电源输出的负端，“L+”接电源输出的正端。见下图所示。连接完PLC的公共端以后，根据系统的I/O接线图将对应的输入输出端子与各执行器或检测器件进行连接，以I0.0接SQ2，Q0.0接Z轴F端（正转）为例，如下图所示：-.--（3）外围设备的接线1）传感器的接线在该系统中，涉及到的传感器从功能上分为：光电传感器、光电开关、行程开关等。从接线方式上分为两种，一种是三线式，另一种是二线式。光电传感器采用三线式接线方式，光电开关、行程开关是二线式。三线式传感器分为电源线和信号线，其中电源线为两根，分别接24V直流电源的正负端子，信号线根据I/O分配表与PLC的输入端进行连接。（关于与PLC之间的连接可参见PLC的输入输出接线方式）。具体的接线方式如下图所示：二线式传感器分为信号线和公共线，公共线接24V直流电源的负端子，信号线根据I/O分配表与PLC的输入端进行连接。具体接线方式如下图所示：-.--在系统设计时，为了节省接线，将传感器的电源线都短接在一起，因此在使用过程中可以预先将传感器的电源线与电源输出端进行连接（参见电源引线的连接）。下面以光电开关SQ1为例说明一下传感器的连接。光电开关的信号SQ1与PLC的输入端I0.0进行连接。其接线如下图所示：2）矩阵键盘及仓库检测的接线为了方便外部指令的输入，系统设置了矩阵键盘区。矩阵输入是一种高效的输入方式，通过设定系统的扫描时钟，可以方便的以矩阵的行数a和列数b来表征矩阵内部各点的状态，即以较少的点数（a+b）来表示较多的状态（a*b）。在PLC的接线方面，一般是将行系列（H0、H1、H2、H3）设定为扫描检测，列系列（D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7）设定为输入检测，即将PLC的输出端口接到矩阵的行系列，将PLC的输入端口接到矩阵的列系列，下面以PLC的输入端口I0.0、I0.1、I0.2、I0.3作为列系列，输出端口Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3作为行系列为例说明，-.--其接线如下图所示：3）调试开关的接线为了实验方便，在每个接口板的右下方都设有调试开关区，用作手动调试时作为输入信号使用，也可作为PLC的模拟输入信号。开关的接线方式为二线式，其中一根为信号线，另一根为公共端。信号线与PLC的输入端连接，公共端与电源输出的负端进行短接。在设计实验单元板时，为了节省布线，将所有开关的公共端短接在一起。以一个开关的接线为例，假设开关的信号线为I0.0，则其实际接线图如下所示：4)直流电机的接线直流电机的控制是应用PLC控制外部继电器的吸合从而控制直流电机两端的电压-.--方向，达到控制电流电机正反转的目的，其直流电机控制接线如下所示：5)步进电机的接线步进电机的控制是应用PLC的脉冲输出功能，对于西门子S7-200CPU来说，只有晶体管输出型能输出高速脉冲列和脉冲宽度可调的波形。因此对于步进电机的接线方式来说，脉冲端CP只能与Q0.0或Q0.1连接。在习惯上为了接线方便，一般将Q0.2或Q0.3作为步进电机的方向控制。步进电机的公共端接电源输出的负端。步进电机是接有源的器件，因此在控制之前，需要外接24V直流电源。这样步进电机控制的接线如下所示：对于脱机电平，当输入高电平信号时，电机处于无扭矩状态，是用来保护电机运行的，-.--在正常情况下，可以不需要接此信号。第4章系统的实训实验课题4.1基本指令操作训练实验1、输入输出指令操作训练例题1：拨动控制开关SW0,信号灯L0亮，拨动控制开关SW1，信号灯L0熄灭。例题解析：（1）根据系统要求，系统IO分配表如下：(2)系统接线图-.--（3）梯形图程序如下所示：（4）思考题：1）用一个开关如何完成题目要求的实验内容。2）按照下述时序图编写程序。提示：采用上升沿指令和下降沿指令来完成控制。3）按照下述时序图编写程序。提示：可以采用计数器指令来完成实验控制。-.--例题2：在三个不同的地方分别用三个开关控制一盏信号灯，任何一地的开关动作都可以使-.--灯的状态发生改变，即不管开关的当前状态是打开还是关闭，只要有开关动作则灯的状态就发生改变。例题解析：根据该控制，系统用三个开关实际上