項目三自動化立體倉庫與堆垛機單元的認識與操作智能制造系統目錄contents認識立體庫單元一二認識立體庫單元控制系統三人機界面的認識和調試一項目描述自動化立體倉庫與堆垛機單元簡稱立體庫單元，是本智能制造系統的其中一個站，主要由立體倉庫（成品庫和毛坯庫）、巷道式地軌自動堆垛機和控制柜等組成，負責生產線毛坯、成品的入庫和出庫。一項目描述認識立體庫單元01

熟知立體庫單元的硬件組成及功能；了解立體庫的工作過程；掌握立體庫單元中入庫、出庫的操作方法。【任務目標】

一、立體庫單元的組成（1）

立體倉庫立體倉庫由左、右—原材料庫和成品庫兩部分貨架構成。左、右立體庫位各設計6行8列倉位，可分別放置毛坯原材料和已加工好的工裝托盤。

一、立體庫單元的組成（1）

立體倉庫立體庫單元工作時，首先將原材料托盤出庫，由傳輸單元輸送至生產線加工單元；待產品加工完畢后，在入庫位置將已經加工完畢的工裝托盤入庫，放入指定的庫位號。

一、立體庫單元的組成（2）巷道式地軌自動堆垛機巷道式地軌自動堆垛機主要由升降伺服機構、水平地軌移動機構和三級貨插三部分組成。三級貨插隨著升降伺服機構和水平伺服機構做垂直和水平方法的運動，從而實現精準到達對應的庫位。實現定位運動的伺服運動系統包括三菱MR-J3-B系列伺服放大器和HF-KP3旋轉伺服馬達。

一、立體庫單元的組成（2）巷道式地軌自動堆垛機立體庫單元的升降伺服機構由伺服電機、拖鏈齒輪、極限開關等構成。該升降伺服機構由伺服電機運動控制上下升降運動，帶動三級貨插在立體倉庫貨架的不同行庫位運動。具體的功能及要求：升降伺服電機轉動，由鏈條帶動三級貨叉做升降運動，此傳動方式能夠承受較大載荷，提高了堆垛機升降過程的安全性。升降伺服機構

一、立體庫單元的組成（2）巷道式地軌自動堆垛機升降伺服機構垂直限位開關XCMN2115L1電感式接近開關PRWL18-8DN電機M2

一、立體庫單元的組成（2）巷道式地軌自動堆垛機水平移動機構立體庫單元的水平移動機構，由伺服電機、皮帶輪、水平移動導軌、極限開關、防撞機構等組成。該水平移動結構負責自動堆垛機沿水平地軌做水平運動，方便堆垛機在立體倉庫的不同列庫位運動。具體的功能及要求：地軌水平伺服驅動電機轉動，由同步帶拖動堆垛機做水平移動，此傳動方式傳動平穩，噪音小。水平移動軌道一、立體庫單元的組成（2）巷道式地軌自動堆垛機水平移動機構尼龍防撞柱水平限位開關XCMN2115L1電感式接近開關PRWL18-8DN一、立體庫單元的組成（2）巷道式地軌自動堆垛機水平移動機構三級貨叉一、立體庫單元的組成（2）巷道式地軌自動堆垛機三級貨插光電傳感器CX-442（3個）限位開關D4MC-5020D4MC-5040M3直流電機Z2D10-24GN/2GN30K一、立體庫單元的組成（2）巷道式地軌自動堆垛機三級貨插空氣開關、電流互感器等PLC及各模塊伺服放大器一、立體庫單元的組成（3）電控柜1、QF1：立體庫單元的總電源斷路器2、QF2：端子排上安裝插座的供電斷路器3、QF3：水平伺服的供電斷路器4、QF4：垂直伺服的供電斷路器5、KM1：整個單元供電的交流接觸器6、GB1：DC24V開關電源7、U1：

水平伺服放大器8、U2：

垂直伺服放大器9、KA1：垂直伺服剎車控制繼電器10、KA2：三級貨插向成器庫運行控制繼電器11、KA3：三級貨插向毛坯庫運行控制繼電器12、三菱Q系列PLC13、交流互感器14、接線端子排9873 4 61 210

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121314控制柜內部構成5一、立體庫單元的組成（3）電控柜電源模塊CPU模塊CC-Link

IE控制網絡單元模塊運動控制模塊CC-LINK模塊數字IO模塊PLC及其各模塊一、立體庫單元的組成（3）電控柜一、立體庫單元的組成（4）檢測元件一、立體庫單元的組成（5）控制元件（6）工件判斷單元ZK-RFID161射頻讀卡器RFID讀卡器是一種能閱讀電子標簽數據的自動識別設備。RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，

操作快捷方便。一、立體庫單元的組成二、堆垛機工作原理

升降伺服機構伺服電機（（三菱HF-KP3（B）帶抱閘，防止斷電后貨物會墜落）旋轉，通過同步帶帶動主軸轉動，主軸兩端各固定一個主動鏈輪，主軸轉動使主動鏈輪轉動，主軸鏈輪轉動，通過鏈條（08A）牽引三級貨插做上下運動，從而完成貨物的升降功能，原點開關是上下移動的參考點，上下限位開關是三級貨插上下移動的極限位置。二、堆垛機工作原理

水平移動機構伺服電機（三菱HF-KP3）轉動主動帶輪，主動帶輪旋轉拖動同步帶進行平移運動，因為同步帶和堆垛機底板通過同步帶壓塊固定連接，所以同步帶移動會使堆垛機做水平方向移動，原點開關是水平移動的參考點，左右限位開關是堆垛機水平移動的極限位置。二、堆垛機工作原理

三級貨插條的水平移動也會帶動中層架做水平移動；從動齒輪固定在中層架上，從而從動齒輪的中心也做水平移動；由于底架齒條和底架在一起固定不動，從動齒輪中心的平移會使從動齒輪做旋轉運動，進而帶動上托板齒條進行水平移動，完成對工件托盤的插取工作。三級貨插的傳動示意圖如右圖。直流電機（直流電機Z2D-24DN帶減速機：速比1：75）旋轉，電機同步帶輪帶動中層架齒條做水平移動，因為中層架齒條和中層架用螺釘固定在一起，中層架齒二、堆垛機工作原理

三級貨插經過機械傳動結構分析可知，直流電機的運動帶動三級貨插做伸、縮運動。底架是保持不變的，由中層架的齒輪帶動堆垛機上托板伸出運動；反之亦然，由中層架拖動上托板做縮回運動。最終實現三級貨插對工裝托盤的插取、放置運動。

三、立體庫單元工作過程（1）立體庫單元的開關機操作

三、立體庫單元工作過程（2）人機界面手動操作

三、立體庫單元工作過程（3）E-factory軟件操作過程

四、任務實施【練一練】立體庫出入庫練習將方水晶托盤入庫至5行5列庫位，再將已入庫的方水晶托盤出庫。你能規劃出它的工作流程嗎？嘗試采用人機界面和E-factory軟件兩種方法吧

本次任務主要介紹了智能控制系統中的立體庫單元構成、主要部件及功能、工作流程等。通過學習和實踐練習，了解智能制造系統基本構成和工作原理，掌握立體庫單元啟停、復位、出庫、入庫操作設置，學習了立體庫工作站的手動操作和自動運行。

【任務小結】

1、簡述升降伺服機構、水平伺服機構的傳動原理。2、立體庫單元主要組成部分有哪些？各組成部分的功能是什么？3、三級貨插的工作原理是什么？三級貨插如何實現插取、放置托盤？【練習】認識立體庫單元控制系統02

1、了解自動化立體倉庫與堆垛機單元中PLC的程序設計流程。2、了解自動化立體倉庫與堆垛機單元中遠程I/O分配及配置。3、了解入庫及出庫控制程序設計。【任務目標】

一、控制系統的構成立體庫單元的控制系統以PLC控制器為核心包括電源模塊Q61P、CPU模塊Q03UDECPU、CC-LinkIE控制模塊QJ71GP21-SX、輸入模塊QX40、輸出模塊QY40和定位模塊。

一、控制系統的構成立體庫單元網絡拓撲結構：總控通過以太網與PLC、觸摸屏相連，通過總控臺上位機可以調用或下載它們的程序和參數，同時上位機上安裝有生產管理監控軟件，監控整個生產過程；PLC與三級貨插、水平地軌移動機構、升降伺服機構之間采用I/O通訊；PLC與水平、升降行走機構采用SSCNETⅢ光纖通訊。立體庫單元的啟動、停止、復位操作按鍵及狀態指示燈與PLC輸入輸出模塊相連。

二、運動控制模塊QD75MH2運動控制模塊QD75MH2也可稱為定位模塊，立體庫單元中通過PLC模塊中的QD75MH2實現對伺服電機的運動控制。QD75MH2通過SSCNETⅢ光纖與立體庫中水平伺服放大器和垂直伺服放大器通訊，QD75MH2定位模塊發出的脈沖送給伺服放大器三菱MR-J3-B系列進行對電動機的控制，從而控制堆垛機做水平和垂直方向的傳動，最終實現精準定位

二、運動控制模塊QD75MH2立體庫單元使用QD75MH2對兩個軸進行定位，其中軸AX1對水平伺服運動定位，軸AX1對垂直（升降）伺服運動定位。運動控制原理

三、任務實施（1）立體庫控制要求立體庫單元控制由復位、入庫、出庫三部分控制組成。具體要求：工作站啟動前，首先進行三級貨插位置的判定。若三級貨插已完成復位，則接收PLC系統發出的信息（庫位信息和材料信息），反之進行工作站的上電復位。工作站接收到系統信息后，等待PLC通知出庫或入庫。若出庫，則PLC控制伺服放大器驅動電機完成堆垛機移動至指定庫位，三級貨插執行取料操作，并放置出庫位置，再回至原等待位置；若入庫，三級貨插在傳輸單元的入庫平臺處取料，PLC控制伺服放大器驅動電機完成堆垛機移動至指定庫位，三級貨插執行放料操作，再回到貨插等待位置。

三、任務實施（2）PLC參數設置采用在GXWORKS2的導航欄/工程/參數/PLC參數雙擊打開，進行PLC模塊組態參數設置。I/O分配設置

三、任務實施（2）PLC參數設置采用在GXWORKS2的導航欄/工程/參數/PLC參數雙擊打開，進行PLC模塊組態參數設置。內置以太網端口參數

三、任務實施（3）立體庫單元I/O分配PLC與自動堆垛機、三級貨插等立體庫單元外圍設備間均采用I/O通信。

三、任務實施（3）立體庫單元I/O分配立體庫通信信號定義

三、任務實施（4）CC-LinkIE控制網絡單元模塊設置采用在GXWORKS2的導航欄/工程/參數/網絡參數/以太網/CCIE/MELSECNNET雙擊打開，進行CC-LinkIE控制網絡單元模塊參數設置。

三、任務實施（5）運動控制模塊QD75MH2參數設置在GXWORKS2的導航欄/工程/智能功能模塊右鍵添加QD75MH2定位模塊，再進行參數的設置。運動控制模塊參數設置

三、任務實施（5）運動控制模塊QD75MH2參數設置運動控制模塊參數設置

三、任務實施（6）PLC程序編程立體庫單元PLC編程主要包括復位、伺服控制、按鈕控制、出入庫、庫位行和列移動、手動、自動等幾部分程序構成。聯機自動運行程序按鈕控制程序出入庫程序主程序單站手動運行程序工作站狀態指示程序庫位行和列移動程序復位程序伺服控制程序

三、任務實施（6）PLC程序編程立體倉儲單元上電后，按下復位按鈕戒觸摸屏上的復位觸點后。首先三級貨叉進行位置判斷，若三級貨叉成品庫中間限位SQ6壓下而三級貨叉毛坯庫中間限位SQ8沒有信號，則貨叉電機控制三級貨叉向毛坯庫方向運動；若三級貨叉毛坯庫中間限位SQ8壓下而三級貨叉成品庫中間限位SQ6沒有信號，則貨叉電機控制三級貨叉向成品庫方向運動；當三級貨叉成品庫中間限位SQ6和毛坯庫中間限位SQ8同時壓下時，代表三級貨叉復位完成。三級貨叉復位完成后，定位模塊控制水平與垂直軸電機向對應軸的原點側方向移動，在接收到水平B1傳感器與垂直軸B2傳感器的原點信號后運動至堆垛機等待位置，到達等待位置后則復位完成。該過程為根據PLC反饋的傳感器和微動開關信號驅動電機運動復位程序

三、任務實施（6）PLC程序編程復位程序

三、任務實施（6）PLC程序編程復位程序

三、任務實施（6）PLC程序編程復位程序

三、任務實施（6）PLC程序編程復位程序

三、任務實施（6）PLC程序編程復位程序

三、任務實施（6）PLC程序編程復位程序

三、任務實施（6）PLC程序編程出入庫程序立體倉儲單元處于運行狀態下，并且堆垛機處于待工作狀態時，當接收到上位機給予的入庫啟動命令后（包括：毛坯/成品信息、行、列、啟動命令）。堆垛機（含三級貨叉）由等待位置即入庫位置伸出三級貨叉，上升一段距離將托盤丼起，貨叉縮回完成取工裝托盤過程，根據PLC給予的定位指令驅動電機運行至對應行列后，伸出三級貨叉后下降再縮回，完成工裝托盤放置過程。托盤入庫完成后，啟動定位指令控制堆垛機回到等待位置，到達等待位置后向上位機發送入庫完成信號。立體倉儲單元處于運行狀態下，并且堆垛機處于待工作狀態時，當接收到上位機給予的入庫啟動命令后（包括：毛坯/成品信息、行、列、啟動命令）。堆垛機（含三級貨叉）由等待位置即入庫位置伸出三級貨叉，上升一段距離將托盤丼起，貨叉縮回完成取工裝托盤過程，根據PLC給予的定位指令驅動電機運行至對應行列后，伸出三級貨叉后下降再縮回，完成工裝托盤放置過程。托盤入庫完成后，啟動定位指令控制堆垛機回到等待位置，到達等待位置后向上位機發送入庫完成信號。

三、任務實施（6）PLC程序編程出入庫程序

本次任務主要介紹了立體庫單元的控制系統構成、網絡拓撲結構、運動控制模塊QD75MH2工作原理及外部接線圖。通過立體庫復位、出入庫操作的任務實施，重點介紹了PLC的參數配置、I/O分配表、程序編制。PLC與三級貨插、堆垛機及其他外圍設備之間的通信采用I/O通信；PLC與水平、升降行走機構采用SSCNETⅢ光纖通訊。采用QD75MH2發出脈沖給伺服放大器實現對電動機的控制，從而帶動堆垛機做水平和升降定位運動。

【任務小結】

1、立體庫單元涉及的通信方式有哪些？2、簡述三級貨插復位的工作流程。3、立體庫單元中如何實現堆垛機水平和垂直方向的運動控制？【練習】

人機界面的認識和調試03

了解人機界面的操作軟件。熟悉立體庫單元人機交互界面的設計及調試。【任務目標】

1、智能制造系統的人機界面智能制造系統由一個主站—總控單元和五個從站組成。每個從站都有對應的控制系統實現對于從站的控制功能。安裝在控制柜面板上的觸摸屏為系統的人機交互設備。用戶可利用觸摸屏實現對人機友好交互，實現單站的手動控制、狀態信息或報警信息的查看。各單站采用三菱觸摸屏GT1275-VNBA，用戶可利用GTDesigner3軟件平臺實現人機交互界面的設計。2、組態軟件GTDesigner3GTDesigner3軟件可用于GOT2000系列和GOT1000系列三菱觸摸屏的畫面創建。該軟件可以進行工程創建、模擬、與GOT間的數據傳送。2、組態軟件GTDesigner3GTDesigner3由以下2個繪圖軟件構成。?GTDesigner3(GOT2000)：GOT2000系列用的繪圖軟件?GTDesigner3(GOT1000)：GOT1000系列用的繪圖軟件在操作中,繪圖軟件無法編輯工程時或進行操作時，所對應的繪圖軟件即會啟動。至于當前操作的是哪一個，可通過繪圖軟件的標題欄進行確認。2、組態軟件GTDesigner3工程是在GTDesigner3中創建的畫面或設置的數據。創建的工程以工程為單位進行管理。工程分為工作區格式和單文件格式2種。工作區格式的工程是將多個工程以工作區的方式進行管理的文件格式。（1）工程2、組態軟件GTDesigner3基本畫面在GOT上作為基本畫面顯示，通過畫面切換軟元件進行控制。窗口畫面在GOT上作為重疊窗口、疊加窗口、按鍵窗口、對話框窗口顯示的畫面。疊加窗口合成在基本畫面上，作為基本畫面的一部分顯示的窗口。最多可同時顯示2個。通過畫面切換軟元件進行控制。?

重疊窗口在基本畫面的前面彈出的窗口。可通過觸摸操作或顯示位置指定軟元件移動顯示位置。通過畫面切換軟元件進行控制。?

按鍵窗口在進行數值輸入等時，在基本畫面上彈出的窗口。可通過觸摸操作移動顯示位置。?

對話框窗口在最前面顯示系統的錯誤或警告等信息的窗口。GOT的系統信息也作為對話框窗口顯示。顯示對話框窗口時，無法操作其他畫面。通過畫面切換軟元件進行控制。（2）畫面2、組態軟件GTDesigner3畫面顯示順序：基本畫面顯示在最背面；

疊加窗口合成在基本畫面上，作為基本畫面的一部分顯示；重疊窗口在基本畫面的前面顯示。（2）畫面（3）GTDesigner3的畫面結構1)標題欄顯示軟件名。根據編輯中的工程的保存格式，會顯示工程名（工作區格式）或帶完整路徑的文件名（單文件格式）。2)菜單欄可以通過下拉菜單操作GTDesigner3。3)工具欄可通過按鈕等操作GTDesigner34)折疊窗口可折疊于GTDesigner3窗口上的窗口。折疊位置可訂制。2、組態軟件GTDesigner3折疊窗口有以下幾個種類。（3）GTDesigner3的畫面結構2、組態軟件GTDesigner3折疊窗口有以下幾個種類。（3）GTDesigner3的畫面結構2、組態軟件GTDesigner35)編輯器頁顯示工作窗口中顯示的畫面編輯器或窗口的頁。6)工作窗口會顯示畫面編輯器、[環境設置]窗口、[GOT設置]窗口等。7)畫面編輯器配置圖形、對象，創建要在GOT中顯示的畫面。8)狀態欄根據鼠標光標的位置、圖形、對象的選擇狀態，會顯示如下內容。?

鼠標光標所指項目的說明?正在編輯的工程的GOT機種、顏色設置、連接機器的設置（機種）?

所選圖形、對象的坐標（3）GTDesigner3的畫面結構2、組態軟件GTDesigner3（1）立體庫人機界面設計要求3、任務實施利用GTDesigner3軟件在PC機中設計出立體庫單元人機界面，包含立體庫主界面、三級貨插貨插手動控制界面和報警提示界面。將設計界面下載至GOT觸摸屏中調試，驗證所設界面的正確性。（1）立體庫人機界面設計要求3、任務實施主界面包括手動界面和報警界面切換開關，啟動、停止、復位開關，工件（方水晶、圓水晶或圓柱）選擇開關，以及入庫請求開關；同時，可輸入行和列編號進行庫位選擇。在主界面上方位置顯示選擇的工裝托盤，最下方顯示立體庫工作站的工作狀態。

主界面設計（1）立體庫人機界面設計要求3、任務實施三級貨插貨插手動控制界面中，可實現貨插手動和電機手動控制兩部分功能。三級貨插手動可實現堆垛機X和Z方向（及水平移動垂直移動）按運動JOG速度的單步運行控制；也可對三級貨插進行貨插在毛坯庫、中間位置和成品庫的手動控制。

手動控制界面設計（1）立體庫人機界面設計要求3、任務實施主界面選擇報警信息按鈕進入報警信息界面，查閱當前的錯誤警示。

報警界面設計（2）創建工程3、任務實施打開GTDesigner3軟件，新建工程，對工程系統參數、連接器、以太網等參數，按下表所示步驟設置：（2）創建工程3、任務實施（2）創建工程3、任務實施（2）創建工程3、任務實施（2）創建工程3、任務實施（2）創建工程3、任務實施全部設置完成，確認。（3）畫面編輯3、任務實施新建三個畫面：B-1主界面、B-3貨插手動控制和B-5報警界面（3）畫面編輯3、任務實施主界面設計（3）畫面編輯3、任務實施主界面設計（3）畫面編輯3、任務實施主界面設計（3）畫面編輯3、任務實施主界面設計（3）畫面編輯3、任務實施主界面設計（3）畫面編輯3、任務實施主界面設計（3）畫面編輯3、任務實施主界面設計（3）畫面編輯3、任務實施主界面設計（3）畫面編輯3、任務實施主界面設計（3）畫面編輯3、任務實施主界面設計（3）畫面