自动化立体仓库系统实训

实训目的

理解被控对象，控制系统关系；
逻辑流程任务综合训练；
仓储智能管理实现；
工业系统整体调试；

实训设备

虚拟仿真被控对象；
S7-300控制器及实验台接口；
DAQ信号板卡及继电器模块；

设备列表入表1所示，系统连接图如图1所示。

实训内容

自动化仓库被控对象介绍

（1）被控对象结构

对象包含以下四个部分，如图2所示：

流水线入料区（A）：当货物为空，通过小车自动送料；
流水线出料区（F）：当有货物时，通过小车自动将物料送出；
码垛机（B、C、D）：根据用户的控制信号自动运行至所需工位，并可控制入库或出库操作，包含垂直升降臂B，载物平台C，叉车臂D；
仓储区（E）：包括50个货物存储工位；

操作模式说明：

正确连接USB电缆后，进入系统，如图3所示，USB图标被点亮。

对象包含两种模式：自动、手动。在手动模式下，用户可以用鼠标点击执行器按钮，直接操作设备工作；在自动模式下，执行器不允许人为操作，而是由PLC进行控制，此时面板上增加了启动按钮（带灯）、停止按钮、复位按钮（带灯）及急停开关

（2）仓储货位定义

如图5所示，仓储工位包含1-51工位，其中51为入库工位，10位置即是仓储工位，也是出库工位。

表2 传感器说明

传感器编号	名称	描述
0	码垛机到达入库工位检测传感器	当码垛机到达51工位时，信号为“1”；否则为“0”；
1	码垛机运动传感器	当码垛机运行至指定工位并停止时，信号为“1”；否则为“0”；
2	叉车臂外方向检测传感器	叉车臂外方向运行到位检测，到位信号为“1”；否则为“0”；
3	叉车臂中间工位检测传感器	叉车臂到达中间工位检测，到位信号为“1”；否则为“0”；
4	叉车臂内方向检测传感器	叉车臂内方向运行到位检测，到位信号为“1”；否则为“0”；
5	垂直升降臂自动升降控制运动传感器	当叉车臂在入库或出库操作过程中，感知到有货物，升降臂将自动垂直运行，以实现货物的提取或释放，升降臂自动运行期间信号为“1”；否则为“0”；
6	入库工位货物准备完成传感器	入库工位当货物缺失时，流水线小车将自动运入货物，货物运行到位时，状态为“1”；否则为“0”；
7	出库工位无货物状态监测	出库工位无货物，处于准备好出料状态时，信号为“1”；否则为“0”；

（3）执行器说明

表3 执行器说明

执行器编号	名称	描述
0	码垛机运行位置编码位0	当编码位设定完成后，码垛机自身经过短暂延时响应，将运行至设定位置，当编码值改变后，码垛机将再次运行；（注意：叉车臂处于中间位置后，方可改变编码值）
1	码垛机运行位置编码位1
2	码垛机运行位置编码位2
3	码垛机运行位置编码位3
4	码垛机运行位置编码位4
5	码垛机运行位置编码位5
6	叉车臂外行控制	信号为“1”时，叉车臂外行，信号为“0”时，叉车臂恢复中间工位；
7	叉车臂内行控制	信号为“1”时，叉车臂内行，信号为“0”时，叉车臂恢复中间工位；

（4）信号接线图

（5）控制要求

当手动/自动开关SA1处于自动模式下，按下启动按钮SB1，系统进入启动自动运行状态，启动按钮指示灯L1被点亮，按下停止按钮SB2，系统进入停止运行状态，L1熄灭；

通过实验台增加一个入库请求按钮SB4（自行接线），在自动运行状态下，当满足入料区有货物，仓库有空位，码垛机处于停止状态时，能够响应SB4的入库请求，此时要求将货物按1～50顺序依次入库，入库过程结束，码垛机停止于当前仓储工位。

在实验台上增加出库请求按钮SB5（自行接线），在自动运行状态下，当满足出料区无货物，仓库有货物，码垛机处于停止状态时，能够响应SB5的出库请求，此时要求首先移出高工位号的货物，以此类推，出库过程结束，码垛机停止位于出库工位。

在停止运行状态下，按下复位按钮SB3，要求码垛机叉车臂恢复中间工位，并将码垛机移动至入库工位，准备下次运行，复位过程持续点亮L2，直至复位过程结束；运行状态下按下复位按钮无效。

当出现紧急情况，要求立即按下急停按钮，此时系统立即进入停止状态，所有输出动作停止；松开急停按钮后，可允许复位操作，使系统再次做好入库准备。

在实验台上增加清空库存请求按钮SB6（自行接线），在自动运行状态下，按下SB6，能够按高工位到低工位顺序，依次清空仓库中货物。

要求在程序中能够有多个M空间（例如MW10、MW12、MW14），存储当前仓库货物数量值，系统开始自动运行后入库数量，系统开始自动运行后出库数量。

附加任务：

在程序中设定MW100存储单元：用于设定请求仓库入库工位；MW102：用于设定请求仓库出库工位。在每次按下入库请求SB4时，如果MW100数值为0，则按低工位到高工位顺序入库，如果0<MW100≤50，则判断仓库对应工位是否有货物，无货物则执行入库操作，有货物不响应；在每次按下出库请求SB5时，如果MW102数值为0，则按高工位到低工位顺序出库，如果0<MW102≤50，，则判断仓库对应工位是否有货物，有货物则执行出库操作，无货物不响应。

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