项目实训七：柔性生产制造系统提升及高架仓库单元设计、安装与调试
一、本单元系统组成及功能
1、系统组成
提升及高架仓库单元，如图一所示，由以下部件组成：
1、S7-226 PLC
2、EM277 DP 通信模块
3、Profibus-DP 总线及连接器
4、伺服电机及驱动器
5、步进电机及驱动器
6、三位短柄选择开关
7、两位短柄选择开关
8、平头按钮
9、急停按钮
10、指示灯
11、传感器
12、电动机
13、继电器
14、电磁铁
15、学习板
16、电源插座
图一 提升及高架仓库单元
系统结构简图如图二所示。
2、系统功能
提升及高架仓库单元只有满足原点条件时，按下〈启动〉按钮后，设备才可能处于运行工
作状态。成、废品分拣及废品输送单元的原点启动条件为：
传送带上工件检测位置处没有放置工件。
图二 提升及高架仓库单元结构简图
该单元按照先放仓库 1，后放仓库 2；先底层后高层的顺序放置工件，每层放置 1 个，
放完 7 层后，从仓库 1 的第二层开始重新放置。
当提升单元位于运行原点时，按下启动按钮后，本站〈运行〉指示灯点亮，若该单元未碰到
（7SQ2）或（7SQ5）两个限位开关时，则按照先步进后伺服的顺序发多段脉冲，先后启动步
进电机和伺服电机，直至该单元碰到伺服原点和提升下限位。然后该单元的直流减速电机
（M11）及仓库 1 的一层传送带电机（M12）启动，带动传送带旋转。当传感器（7SQ1）检
测到工件到位时，直流减速电机（M11）停止运行。若工件需放到仓库 2，则启动伺服电机，
将提升单元向后水平拖动到仓库 2，否则根据工件被放置的层数发不同数量的脉冲启动步进
电机，将提升单元的升降台垂直向上拖动。当升降台移动到相应的仓库和层时，该单元的直
流减速电机（M11）及相应仓库相应层的传送带电机启动，带动传送带运行。当该层的工件
检测传感器感应到工件到位时，该层的传送带延时通电 秒后与直流减速电机（M11）均断
电。而后，启动步进电机，使提升单元垂直向下运动，直至碰到提升下限位开关（7SQ5）。
若提升单元位于仓库 2，则启动伺服电机带动该单元水平向前运动到伺服原点（7SQ2）。而后，
直流减速电机（M11）再次启动。
二、控制系统硬件部分
1、硬件清单
本单元所用硬件清单如表一所示。
表一 提升及高架仓库单元硬件清单
代
号
名 称 数
量
规 格 型 号 备注
SB36 选择开关 1 LA42X3-40/B “S”， 三位四常开短柄，
黑色
运行状态选择
SB-A
7 、
SB-B
7
选择开关 2 LA42X2-10/B “S”， 二位一常开短柄，
黑色
交流、直流开
关
SB37 按钮 1 AL42P-10/G “S”，一常开，绿色 启动
SB38 按钮 1 AL42P-10/R “S”，一常开，红色 停止
SB39 按钮 1 AL42P-10/Y “S”，一常开，黄色 复位
SB40 急停按钮 1 LA42J-11/R，一常开一常闭，红色 急停
HL30、
HL32
指示灯 2 AD17-22/DC24V G，（绿色） 直流、运行指
示
HL31 指示灯 1 AD17-22/AC220V R，（红色） 交流指示
HL33 指示灯 1 AD17-22/DC24V R，（红色） 报警
ACH
7
单相三孔插
座
1 AC 220V / 6A
可编程序控
制器
1 S7-200-226，24I/16O，24VDC 电源、
输入、24VDC 晶体管输出
西门子
通讯模块 1 EM277，PROFIBUS-DP 模块 同上
7PC
PLC 隔 离
输入板
继电器及隔
离输出板
1
1
自制
7KA1
-7KA
11
继电器 11 AHN22324，坐：AHNA21，24VDC，5A 松下
M12-
M19
直流减速电
机
8 55ZYN001J2000，直流 24V，传动比 1:40，
50r/min
传送带驱动
M11 直流减速电
机
1 55ZYN001J2000，直流 24V，传动比 1:75，
26r/min
安装在升降台
M20 步进电机 1 86BYG250A, 混合式步进电机 2 相, 静力矩
北京四通；升
降
M21 伺服电机 1 MSMA5AZA1G, 50W，额定转速：3000rpm，
3ΦAC42V, 编码器规格：2500p/r 增量式
松下；滚轴丝
杠驱动
GDC 光栅尺 1 尺：KA-300 表台：SDS3-1 广州信和
SH 步进电机驱
动器
1 SH-20806N，24~70VDC，~3A，64
细分，接口方式：共阳，控制信号：5/24V，
步进脉冲频率 0~2MHz
北京四通
MSD
A5A3
A1A
CNI/
F
伺服电机驱
动器
1 MSDA5A3A1A ，输入 200~230V3 Φ，
，50/60Hz，输出 42V3Φ，，
输出功率 50W，编码器规格：2500p/r
增量式。
松下
7SQ1、
7SQ6
-7SQ
12
电容式传感
器
8 TC-18P10C，PNP，常开，三线，10-65DC 东崎电气有限
7SQ2
-7SQ
5
微动开关 4 SS-5GL2 ， 3A 250V AC
（OMRON）
移动台上下、
前后限位
FU14、
FU18
熔断器 2 6*30mm，10A
FU13、
FU15
-
FU17
熔断器 4 5*20mm，10A
17X、
27X、
28X
接线端子板 3 2 线正面接线端子 万可电子
2、采用 PLC 控制的 I/O 地址分配
单元结构简图中，各电气设备在西门子 S7-226 PLC 中对应的 I/O 地址如表二所示。
表二 I/O 地址分配
三、控制系统软件部分
1、单元动作
传感器（7SQ1）检测到工件时，传送皮带停止运行。根据工件的颜色，将工件放置在仓
库的各层中。放置的逻辑如下：
名称 地址 相关设备
自动 7 三位选择开关（SB36）
启动 7 绿色按钮（SB37）
停止 7 红色按钮（SB38）
复位 7 黄色按钮（SB39）
急停 7 急停按钮（SB40）
工体检测 7 传感器（7SQ1）
伺服原点 微动开关（7SQ2）
伺服限位 微动开关（7SQ3）
提升上限位 微动开关（7SQ4）
提升下限位 微动开关（7SQ5）
仓库 1_2 工件检测 传感器（7SQ6）
仓库 1_3 工件检测 传感器（7SQ7）
仓库 1_4 工件检测 传感器（7SQ8）
仓库 2_1 工件检测 传感器（7SQ9）
仓库 2_2 工件检测 传感器（7SQ10）
仓库 2_3 工件检测 传感器（7SQ11）
仓库 2_4 工件检测 传感器（7SQ12）
伺服电机脉冲 伺服电机驱动器（CN I/F）
步进电机脉冲 步进电机驱动器（ZH）
伺服旋转方向 伺服电机驱动器（CN I/F）
步进旋转方向 步进电机驱动器(ZH)
传送带电机 继电器（7KA1）
皮带电机控制 继电器（7KA2）
运行 7 指示灯（HL32）
报警 7 指示灯（HL33）
仓库 1_2 电机 继电器（7KA3）
仓库 1_3 电机 继电器（7KA4）
仓库 1_4 电机 继电器（7KA5）
仓库 2_1 电机 继电器（7KA6）
仓库 2_2 电机 继电器（7KA7）
仓库 2_3 电机 继电器（7KA8）
仓库 2_4 电机 继电器（7KA9）
步进、伺服电源 继电器（7KA10、7KA11）
红色工件：仓库 1 和 2 的第二层，优先放在仓库 1 中。
黄色工件：仓库 1 和 2 的第三层，优先放在仓库 1 中。
蓝色工件：仓库 1 和 2 的第四层，优先放在仓库 1 中。
2、程序流程图
由于本单元的动作过程为顺序动作过程，因此可采用顺序控制的方法来设计控制软件。
可将整个动作顺序划分为：工件检测、提升、仓库工件检测、传送带控制等。具体的顺序控
制功能图如下：
四、实训要求
步进/伺服
QB1
T6++
(启动)
(停车)
(工体检测)
Vb2>0
IB2
+
T15
原点 （++）
QB1
T7++sm76.
7
T5
T6
T5
步进/伺服 T7
1、熟悉提升及高架仓库单元硬件配置，能够画出电气原理图、并能够接线。
2、熟悉 200PLC 指令，能够根据流程图编写 PLC 程序，并能够调试。
3、系统能够稳定运行，完成单元动作要求。
4、完成实训报告的撰写。
