"追求技術(shù)進(jìn)步、服務(wù)科教興國、支持教育事業(yè)"
SBRX-2型模塊式柔性自動(dòng)環(huán)形生產(chǎn)線(xiàn)及工廠(chǎng)智能機器人應用實(shí)驗系統
一、產(chǎn)品概述
1、組成
柔性系統須有五個(gè)分系統構成即：數字化設計分系統、模擬加工制造分系統、檢測裝配分系統、生產(chǎn)物分流系統和信息管理分系統。它應包含供料檢測單元，操作手單元，加工單元，搬運單元，安裝單元，圖像檢測單元，提取單元，分類(lèi)存儲單元，環(huán)形輸送單元，總控平臺等多個(gè)單元模塊。系統具有可進(jìn)行小批量多品種柔性加工、無(wú)人值守加工生產(chǎn)能力等，采用數字化信息系統管理模式，每一臺設備均采用網(wǎng)絡(luò )型式對外聯(lián)接，由服務(wù)器統一管理生產(chǎn)過(guò)程中的各種數字聯(lián)接任務(wù),具有現代化柔性制造加工系統的特征。
2、功能
既能完成認知型和綜合型實(shí)驗實(shí)訓，又能完成開(kāi)發(fā)設計型實(shí)驗實(shí)訓，還能實(shí)現學(xué)生現場(chǎng)動(dòng)手操作和網(wǎng)絡(luò )計算機同步觀(guān)測與分析相結合；對樣件具有全程演示及生產(chǎn)能力；系統應具有全自動(dòng)控制功能，能充分展示現代工業(yè)中進(jìn)行數字化管理生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節；系統應具有單機獨立控制、獨立運行功能；系統應具有啟�？刂�、動(dòng)態(tài)作業(yè)計劃調度、庫存資源動(dòng)態(tài)顯示、系統故障診斷與處理、工件位置動(dòng)態(tài)顯示等等功能。
該系統除能服務(wù)于工程訓練實(shí)踐教學(xué)環(huán)節外，還應能覆蓋相關(guān)課程，并能進(jìn)行相關(guān)的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節，具體如下：
（1）可服務(wù)的相關(guān)課程
機械制造基礎、機械工程測試技術(shù)、機電傳動(dòng)控制、液壓與氣壓傳動(dòng)、機器人技術(shù)與應用、機電一體化系統設計、數控技術(shù)、機電系統仿真、CAD/CAM、PLC原理及應用、數字化制造技術(shù)、機電設備故障診斷、先進(jìn)制造技術(shù)、多軸數控加工技術(shù)、虛擬與仿真技術(shù)等，和其它相關(guān)課程。
（2）教學(xué)演示類(lèi)項目
柔性化加工系統演示、遠程控制演示、機電控管一體化技術(shù)演示、自動(dòng)傳輸系統演示、工件自動(dòng)裝配演示、產(chǎn)品自動(dòng)倉儲系統演示等等。
（4）專(zhuān)業(yè)綜合訓練類(lèi)、設計類(lèi)等項目
機械制造技術(shù)項目綜合訓練、機床檢測綜合實(shí)驗、數字化技術(shù)項目綜合訓練、多軸數控技術(shù)項目綜合訓練、機電控制綜合實(shí)驗、機電一體化系統綜合設計、機電一體化系統綜合設計、工件傳輸線(xiàn)應用設計、工件裝配項目應用設計、立體倉庫應用設計、氣壓系統應用設計、系統供電方案應用設計、計算機輔助工藝規程設計、數據庫應用及開(kāi)發(fā)、總控系統的應用與開(kāi)發(fā)、傳感器應用與選擇、PLC應用編程設計、PLC網(wǎng)格通訊應用、伺服驅動(dòng)應用、人機界面編程設計、遠程組態(tài)系統設計、生產(chǎn)實(shí)習、畢業(yè)實(shí)習、畢業(yè)設計等等。
二、技術(shù)性能
1.輸入電源：三相四線(xiàn)～380V±10% 50Hz
2.工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃ 相對濕度≤85%（25℃） 海拔＜4000m
3.裝置容量：＜4.5kVA
4.外形尺寸：7000mm×5500mm×850mm
5.安全保護：具有漏電保護，安全符合國家標準
三、實(shí)訓內容
1.PLC的設計與應用
(1)數據傳輸功能實(shí)訓
(2)定時(shí)、計數、移位功能實(shí)訓
(3)比較功能實(shí)訓
(4)步進(jìn)功能的應用實(shí)訓
(5)跳轉功能的應用實(shí)訓
(6)子程序調用功能的應用實(shí)訓
(7)中斷控制功能的應用實(shí)訓
(8)變頻調速的PWM控制功能的應用實(shí)訓
(9)伺服電機速度位置控制功能的應用實(shí)訓
(10)檢測系統的程序設計
(11)變頻調速環(huán)行自動(dòng)傳輸系統的程序設計
(12)自動(dòng)儲存系統的程序設計
2.傳感器技術(shù)及應用
(1)光電傳感器的特性研究及應用
(2)電感傳感器的特性研究及應用
(3)電磁傳感器的特性研究及應用
(4)位置傳感器的特性研究及應用
3.氣動(dòng)控制技術(shù)
(1)電控氣動(dòng)閥的工作原理及應用
(2)真空發(fā)生器的工作原理及應用
(3)氣動(dòng)二聯(lián)體的工作原理及應用
(4)各種氣缸的工作原理及應用
4.運動(dòng)控制系統
(1)伺服電機定位的控制技術(shù)
(2)直流電機的控制技術(shù)
(3)交流電機的變頻調速技術(shù)
(4)步進(jìn)電機的定位控制技術(shù)
5.組態(tài)監控及人機界面技術(shù)
(1)組態(tài)監控軟件的基本應用
(2)組態(tài)監控軟件通信應用實(shí)訓
6.機械結構訓練技術(shù)
(1)同步帶傳動(dòng)機構的設計及特性研究
(2)直齒輪傳動(dòng)機構的設計及特性研究
(3)錐齒輪傳動(dòng)機構的設計及特性研究
(4)直線(xiàn)導軌的設計及特性研究
(5)滾珠絲桿的特性研究及應用
7.故障檢測技術(shù)技能培訓
(1)程序故障設置的排除訓練
(2)參數故障設置的排除訓練
(3)電氣接線(xiàn)故障設置的排除訓練
(4)機械故障設置的排除訓練
8.網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)和PROFIBUS總線(xiàn)技術(shù)
(1)網(wǎng)絡(luò )通訊基礎的原理與應用
(2)PROFIBUS-DP模塊的研究與應用
(3)PROFIBUS通訊協(xié)議的研究與應用
(4)PROFIBUS主站與從站之間的通訊研究
四、系統組成
1.系統的硬件由九個(gè)基本單元站組成
（一）總控平臺
總控平臺主要由三相電網(wǎng)電壓指示、電源控制部分、控制主機、狀態(tài)指示燈、二位選擇開(kāi)關(guān)、啟動(dòng)和停止開(kāi)關(guān)、急停開(kāi)關(guān)、復位開(kāi)關(guān)、10.4英寸工業(yè)彩色觸摸屏等組成，主要完成監視各分站的工作狀態(tài)并協(xié)調各站運行，完成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò )的集成。
（二）上料單元
上料單元主要由料斗、回轉臺、螺旋導料機構、直流減速電機、工件滑道、計數電容開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)等組成。主要完成將工件從回傳上料臺依次送到檢測工位。
主要技術(shù)指標：
|
名稱(chēng) |
型號規格 |
數量 |
備注 |
|
工作臺 |
860mm×470mm |
1 |
工業(yè)型材 |
|
供電電源/工作電壓 |
AC220V 50Hz /DC24V 4.5A |
1 | |
|
工作氣壓 |
0.5MPa | ||
|
PLC模塊 |
CPU224CN(AC/DC/RLY) +EM277 DP通信模塊 |
1 |
西門(mén)子 |
|
單桿氣缸 |
行程：75mm |
1 | |
|
直流減速電機 |
10W/24V 5r/m |
1 | |
|
檢測傳感器 |
光電漫反射 檢測距離50～300mm、磁感式 |
4 |
(二) 操作手單元
由機械手、橫臂、回轉臺、機械手爪、配重塊等組成，主要完成對工件的搬運。
主要技術(shù)指標：
|
名稱(chēng) |
型號規格 |
數量 |
備注 |
|
工作臺 |
860mm×470mm |
1 |
工業(yè)型材 |
|
供電電源/工作電壓 |
AC220V 50Hz /DC24V 4.5A |
1 | |
|
工作氣壓 |
0.5MPa | ||
|
PLC模塊 |
CPU224CN(AC/DC/RLY) +EM277 DP通信模塊 |
1 |
西門(mén)子 |
|
旋轉氣缸 |
0°～180° |
1 | |
|
雙聯(lián)氣缸 |
行程：100mm |
1 | |
|
平行氣夾 |
缸徑：16mm |
1 | |
|
單桿氣缸 |
行程：45mm |
1 | |
|
檢測傳感器 |
磁感式 |
7 |
（三） 加工單元
由旋轉工作臺、平面推力軸承、直流減速電機、刀具庫、升降式加工系統、加工組件、檢測組件、轉臺到位傳感器等組成。主要完成物料加工和深度的檢測。
主要技術(shù)指標：
|
名稱(chēng) |
型號規格 |
數量 |
備注 |
|
工作臺面 |
860mm×470mm |
1 |
工業(yè)型材 |
|
供電電源/工作電壓 |
AC220V 50Hz/DC24V 4.5A |
1 | |
|
工作氣壓 |
0.5MPa | ||
|
PLC模塊 |
CPU224CN(DC/DC/DC)+EM223+EM277 DP通信模塊 |
1 |
西門(mén)子 |
|
直流減速電機 |
10W/24V 5r/m |
1 | |
|
步進(jìn)電機 |
三相6A 步距角1.2° |
1 | |
|
步進(jìn)電機驅動(dòng)器 |
10000脈沖/圈 |
1 | |
|
雙導桿氣缸 |
行程：75mm |
1 | |
|
單桿氣缸 |
行程：45mm |
2 | |
|
檢測傳感器 |
光電、電感、磁感式 |
10 |
（四）搬運單元
由機械手、移動(dòng)滑臺、安裝工作臺、工業(yè)導軌、齒輪齒條、配重塊等組成，主要完成對工件的搬運。
主要技術(shù)指標：
|
名稱(chēng) |
型號規格 |
數量 |
備注 |
|
工作臺 |
860mm×470mm |
1 |
工業(yè)型材 |
|
供電電源/工作電壓 |
AC220V 50Hz/DC24V 4.5A |
1 | |
|
工作氣壓 |
0.5MPa | ||
|
PLC模塊 |
CPU224CN(AC/DC/RLY) +EM277 DP通信模塊 |
1 |
西門(mén)子 |
|
薄型氣缸 |
行程：50mm、90mm |
2 | |
|
單桿氣缸 |
行程：30mm |
1 | |
|
平行氣夾 |
缸徑：16mm |
1 | |
|
檢測傳感器 |
磁感式 |
7 |
（五） 安裝單元
由料筒、換料機構、推料機構、工業(yè)導軌、搖臂等組成，主要完成對兩種不同工件的上料及安裝。
主要技術(shù)指標：
|
名稱(chēng) |
型號規格 |
數量 |
備注 |
|
工作臺 |
860mm×470mm |
1 |
工業(yè)型材 |
|
供電電源/工作電壓 |
AC220V 50Hz/DC24V 4.5A |
1 | |
|
工作氣壓 |
0.5MPa | ||
|
PLC模塊 |
CPU224CN(AC/DC/RLY) +EM277 DP通信模塊 |
1 |
西門(mén)子 |
|
單桿氣缸 |
行程：60mm |
2 | |
|
旋轉氣缸 |
180° |
1 | |
|
真空吸盤(pán)及發(fā)生器 |
1 | ||
|
檢測傳感器 |
磁感式 |
6 |
（六）圖像形狀檢測單元
圖像處理單元主要由光源、鏡頭、CCD照相機、圖像處理控制器、顯示器、位移傳感器等組成。主要檢測加工完成后工件外觀(guān)形狀品質(zhì)是否合格，通過(guò)攝像頭獲取工件的圖像，由圖像處理器完成工件合格與否的判斷并檢測加工孔深，將不合格工件剔除。
（七）新時(shí)達6自由度工業(yè)機器人單元
由新時(shí)達6自由度工業(yè)機器人、直線(xiàn)移動(dòng)機構、無(wú)桿氣缸、工業(yè)導軌等組成，主要完成對工件的提取及搬運。
主要技術(shù)指標：
|
名稱(chēng) |
型號規格 |
數量 |
備注 |
|
工作臺 |
860mm×470mm |
1 |
工業(yè)型材 |
|
供電電源/工作電壓 |
AC220V 50Hz/DC24V 4.5A |
1 | |
|
工作氣壓 |
0.5MPa | ||
|
PLC模塊 |
CPU224CN(AC/DC/RLY) +EM277 DP通信模塊 |
1 |
西門(mén)子 |
|
6自由度工業(yè)機器人 |
SD500 |
1 |
新時(shí)達 |
|
薄型氣缸 |
行程：45mm |
1 | |
|
單桿氣缸 |
行程：30mm |
1 | |
|
平行氣夾 |
缸徑：16mm |
1 | |
|
檢測傳感器 |
磁感式 |
7 |
新時(shí)達6自由度工業(yè)機器人指標
|
項目規格 |
規格 | |
|
自由度 |
6 | |
|
額定/最大手腕負載 |
3 kg/5kg | |
|
最大工作半徑 |
500mm | |
|
本體重量 |
28kg | |
|
位置精度 |
±0.02mm | |
|
關(guān)節速度 |
J1 |
370°/s |
|
J2 |
370°/s | |
|
J3 |
430°/s | |
|
J4 |
300°/s | |
|
J5 |
460°/s | |
|
J6 |
600°/s | |
|
關(guān)節角度 |
J1 |
±170° |
|
J2 |
±110° | |
|
J3 |
+40°～-220° | |
|
J4 |
±185° | |
|
J5 |
±125° | |
|
J6 |
±360° | |
（八）分類(lèi)存儲單元
由步進(jìn)電機、滾珠絲桿、立體庫、推料氣缸、電磁閥等組成。主要完成對成品工件分類(lèi)存儲。
主要技術(shù)指標：
|
名稱(chēng) |
型號規格 |
數量 |
備注 |
|
工作臺面 |
860mm×470mm |
1 |
工業(yè)型材 |
|
供電電源/工作電壓 |
AC220V 50Hz/DC24V 4.5A |
1 | |
|
工作氣壓 |
0.5MPa | ||
|
PLC模塊 |
CPU224CN(DC/DC/DC)+EM277 DP通信模塊 |
1 |
西門(mén)子 |
|
步進(jìn)電機驅動(dòng)器 |
64細分 |
2 | |
|
步進(jìn)電機 |
1.5A 角距：1.8度 |
2 | |
|
單桿氣缸 |
行程：45mm |
1 | |
|
滾珠絲桿 |
行程≥320mm |
2 |
（九）環(huán)行自動(dòng)輸送線(xiàn)
環(huán)行自動(dòng)輸送線(xiàn)主要由鋁合金型材基體、環(huán)行傳輸線(xiàn)、自動(dòng)導向機構、變頻調速系統、自動(dòng)定位機構等組成�？赏瓿蓪ぜ诓煌俣认碌妮斔�，不同工位的自動(dòng)定位，從而大大提高了自動(dòng)環(huán)形傳輸線(xiàn)的工作效率。
控制系統主站采用西門(mén)子S7-300(CPU315-2DP)，從站采用西門(mén)子S7-200(CPU224)，各站之間使用ProfiBus-DP總線(xiàn)進(jìn)行通訊，S7-200從站主要用于控制與驅動(dòng)設備層，并對現場(chǎng)反饋的信號進(jìn)行采集，S7-300主站采集各從站數據，協(xié)調各站運行，并為上位機的監控程序提供數據，同時(shí)系統還配有工業(yè)以太網(wǎng)通信模塊和10.4英寸彩色工業(yè)觸摸屏，可以完成系統控制網(wǎng)絡(luò )的集成。
（十）實(shí)驗室遠程管理系統軟件（為了避免知識產(chǎn)權糾紛投標現場(chǎng)需提供計算機軟件著(zhù)作權證書(shū)和演示視頻）
該系統集成遠程實(shí)驗臺電源管理系統，通過(guò)手機或其他移動(dòng)終端系統監控查詢(xún)學(xué)生實(shí)驗臺的電源開(kāi)關(guān)狀態(tài)；單獨開(kāi)啟關(guān)閉學(xué)生實(shí)驗臺電源；全部開(kāi)啟或全部關(guān)閉實(shí)驗臺電源功能；定時(shí)開(kāi)啟關(guān)閉電源功能。
該系統還可通過(guò) PC 控制終端進(jìn)行實(shí)訓考核，也可通過(guò)手持移動(dòng)控制終端進(jìn)行實(shí)訓考核，可自由設定任意一處與電控模塊引腳有關(guān)的各種常見(jiàn)故障，故障類(lèi)型包括：線(xiàn)路斷 路、對地短路、接觸不良，偶發(fā)等故障現象。每套驅動(dòng)模塊可以設置 8 路大電流 5A 的 開(kāi)路故障、16 路小電流 2A 的信號通路的開(kāi)路、不良、偶發(fā)、短路等故障，共 24 路故 障設置�？筛鶕枨髷U展設置 64 路大電流 5A 的開(kāi)路故障、128 路小電流 2A 的信號通 路的開(kāi)路、不良、偶發(fā)、短路等故障，共192 路故障設置�？筛鶕脩�(hù)使用要求調整故障設置點(diǎn)的數量和故障設置類(lèi)型。
可通過(guò) PC 控制終端進(jìn)行實(shí)訓考核，也可通過(guò)手持移動(dòng)控制終端進(jìn)行實(shí)訓考核，教師與學(xué)員界面分開(kāi)，教師通過(guò)密碼進(jìn)入教師界面出題，學(xué)員在普通界面答題。(注：教師與 學(xué)員設故與排故界面原理圖與設備面板原理圖完全一致)可自由設定任意一處與汽車(chē)電控模塊引腳有關(guān)的各種常見(jiàn)故障，故障類(lèi)型包括：線(xiàn)路斷 路、對地短路、接觸不良，偶發(fā)等故障現象。
所有配備驅動(dòng)模塊的實(shí)訓設備，均可通過(guò)內置的專(zhuān)用新型無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)，實(shí)現遠程集中管理。
用戶(hù)可選擇通過(guò)無(wú)線(xiàn)或 RS-232 串口通訊與其它實(shí)訓設備配套的無(wú)線(xiàn)故障設置控制系統 組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò )，通過(guò)主控計算機控制每一臺實(shí)訓設備的故障設置、故障排除、參數設定、 遠程起動(dòng)、信息反饋、考核評分等功能。
PLC模塊及變頻器選配表
表一：德國西門(mén)子
|
序號 |
名稱(chēng) |
規格 |
數量 |
單位 |
備注 |
|
S7-300 PLC |
PS307電源 |
1 |
臺 | ||
|
CPU315-2DP CPU |
1 |
臺 | |||
|
SM323 16DI/16DO |
1 |
臺 | |||
|
CP343-1 工業(yè)以太網(wǎng)模塊 |
1 |
臺 | |||
|
S7-200 PLC |
CPU224CN(DC/DC/DC) |
2 |
臺 | ||
|
CPU224CN(AC/DC/RLY) |
5 |
臺 | |||
|
EM277 DP通信模塊 |
7 |
臺 | |||
|
EM223 |
1 |
臺 | |||
|
DP接頭 |
14 |
個(gè) | |||
|
變頻器 |
MM420,AC380V供電，功率≥0.75kW |
1 |
臺 | ||
|
軟件 |
STEP7 Micro WIN SP4 V4.0 |
1 |
套 | ||
|
STEP7 V5.5 |
1 |
套 | |||
|
WinCC V6.0 |
1 |
套 |
配置清單
|
序號 |
名稱(chēng) |
規格 |
數量 |
單位 |
備注 |
|
環(huán)行自動(dòng)輸送線(xiàn) |
1 |
套 | |||
|
6自由度工業(yè)機器人單元 |
SD500 |
1 |
套 | ||
|
視覺(jué)傳感器 |
ZFX-C10 |
1 |
套 | ||
|
工件 |
白色工件 |
24 |
只 | ||
|
藍色工件 |
24 |
只 | |||
|
金屬工件 |
8 |
只 | |||
|
包裝盒 |
10 |
只 | |||
|
電源線(xiàn) |
單相三芯電源線(xiàn) |
15 |
根 | ||
|
PU氣管 |
Ф6、橙色 |
50 |
米 | ||
|
PLC編程 電纜 |
USB/PPI USM/MPI |
1 |
套 | ||
|
PLC編程 軟件 |
STEP7 MicroWIN SP4 V4.0 STEP7 V5.5 WinCC V6.0 |
1 |
套 |
DEMO版 | |
|
配套工具 |
工具箱：十字長(cháng)柄螺絲刀，大、中、小號一字螺絲刀，中、小號十字螺絲刀，鐘表螺絲刀、剝線(xiàn)鉗，尖嘴鉗，剪刀，電烙鐵，鑷子，活動(dòng)扳手，內六角扳手（9把） |
1 |
套 | ||
|
配套光盤(pán) |
使用手冊、程序等 |
1 |
套 | ||
|
計算機 |
主流品牌機 |
1 |
臺 |
學(xué)校自備 | |
|
空氣壓縮機 |
靜音空氣壓縮機 |
1 |
臺 |
靜音 | |
|
氣動(dòng)接頭 |
氣動(dòng)快插式三通接頭EPE6 |
12 |
只 |
