模塊式柔性自動(dòng)環(huán)形生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

KCHGX-01型模塊式柔性自動(dòng)環(huán)形生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（工程型）

（帶機(jī)器人）

一、產(chǎn)品概述

1、組成

柔性系統(tǒng)須有五個(gè)分系統(tǒng)構(gòu)成即：數(shù)字化設(shè)計(jì)分系統(tǒng)、模擬加工制造分系統(tǒng)、檢測(cè)裝配分系統(tǒng)、生產(chǎn)物分流系統(tǒng)和信息管理分系統(tǒng)。它應(yīng)包含供料單元，操作手單元，搬運(yùn)單元，加工單元，搬運(yùn)單元，圖像檢測(cè)單元，機(jī)器人單元，安裝單元，提取單元，分類(lèi)存儲(chǔ)單元，環(huán)形輸送單元，總控平臺(tái)等多個(gè)單元模塊。系統(tǒng)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(shù)字化信息系統(tǒng)管理模式，每一臺(tái)設(shè)備均采用網(wǎng)絡(luò)型式對(duì)外聯(lián)接，由服務(wù)器統(tǒng)一管理生產(chǎn)過(guò)程中的各種數(shù)字聯(lián)接任務(wù),具有現(xiàn)代化柔性制造加工系統(tǒng)的特征。

2、功能

既能完成認(rèn)知型和綜合型實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，又能完成開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，還能實(shí)現(xiàn)學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)手操作和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)同步觀測(cè)與分析相結(jié)合；對(duì)樣件具有全程演示及生產(chǎn)能力；系統(tǒng)應(yīng)具有全自動(dòng)控制功能，能充分展示現(xiàn)代工業(yè)中進(jìn)行數(shù)字化管理生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)；系統(tǒng)應(yīng)具有單機(jī)獨(dú)立控制、獨(dú)立運(yùn)行功能；系統(tǒng)應(yīng)具有啟?？刂啤?dòng)態(tài)作業(yè)計(jì)劃調(diào)度、庫(kù)存資源動(dòng)態(tài)顯示、系統(tǒng)故障診斷與處理、工件位置動(dòng)態(tài)顯示等等功能。

該系統(tǒng)除能服務(wù)于工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)外，還應(yīng)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(jié)，具體如下：

（1）可服務(wù)的相關(guān)課程

機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)與操作、機(jī)械制造基礎(chǔ)、機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)、機(jī)電傳動(dòng)控制、液壓與氣壓傳動(dòng)、機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)控技術(shù)、機(jī)電系統(tǒng)仿真、CAD/CAM、PLC原理及應(yīng)用、數(shù)字化制造技術(shù)、機(jī)電設(shè)備故障診斷、先進(jìn)制造技術(shù)、多軸數(shù)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(xiàng)目

柔性化加工系統(tǒng)演示、遠(yuǎn)程控制演示、機(jī)電控管一體化技術(shù)演示、自動(dòng)傳輸系統(tǒng)演示、工件自動(dòng)裝配演示、機(jī)器人編程使用、產(chǎn)品自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)演示等等。

（3）專(zhuān)業(yè)綜合訓(xùn)練類(lèi)、設(shè)計(jì)類(lèi)等項(xiàng)目

機(jī)械制造技術(shù)項(xiàng)目綜合訓(xùn)練、機(jī)床檢測(cè)綜合實(shí)驗(yàn)、數(shù)字化技術(shù)項(xiàng)目綜合訓(xùn)練、多軸數(shù)控技術(shù)項(xiàng)目綜合訓(xùn)練、機(jī)電控制綜合實(shí)驗(yàn)、機(jī)電一體化系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)、機(jī)電一體化系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)、工件傳輸線(xiàn)應(yīng)用設(shè)計(jì)、工件裝配項(xiàng)目應(yīng)用設(shè)計(jì)、立體倉(cāng)庫(kù)應(yīng)用設(shè)計(jì)、氣壓系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)、系統(tǒng)供電方案應(yīng)用設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用及開(kāi)發(fā)、總控系統(tǒng)的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)、傳感器應(yīng)用與選擇、PLC應(yīng)用編程設(shè)計(jì)、PLC網(wǎng)格通訊應(yīng)用、伺服驅(qū)動(dòng)應(yīng)用、人機(jī)界面編程設(shè)計(jì)、遠(yuǎn)程組態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等等。

二、技術(shù)性能

1.輸入電源：?jiǎn)蜗嗳€(xiàn)～220V±10% 50Hz

2.工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃  相對(duì)濕度≤85%（25℃） 海拔＜4000m

3.裝置容量：＜2.5kVA

4.外形尺寸：7000mm×4500mm×2400mm

5.安全保護(hù)：具有漏電保護(hù)，安全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容

1、PLC的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

（1）數(shù)據(jù)傳輸功能實(shí)訓(xùn)

（2）定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位功能實(shí)訓(xùn)

（3）比較功能實(shí)訓(xùn)

（4）步進(jìn)功能的應(yīng)用實(shí)訓(xùn)

（5）跳轉(zhuǎn)功能的應(yīng)用實(shí)訓(xùn)

（6）子程序調(diào)用功能的應(yīng)用實(shí)訓(xùn)

（7）中斷控制功能的應(yīng)用實(shí)訓(xùn)

（8）變頻調(diào)速的PWM控制功能的應(yīng)用實(shí)訓(xùn)

（9）伺服電機(jī)速度位置控制功能的應(yīng)用實(shí)訓(xùn)

（10）檢測(cè)系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)

（11）變頻調(diào)速環(huán)行自動(dòng)傳輸系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)

（12）自動(dòng)儲(chǔ)存系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)

2、傳感器技術(shù)及應(yīng)用

（1）光電傳感器的特性研究及應(yīng)用

（2）電感傳感器的特性研究及應(yīng)用

（3）電磁傳感器的特性研究及應(yīng)用

（4）位置傳感器的特性研究及應(yīng)用

3、氣動(dòng)控制技術(shù)

（1）電控氣動(dòng)閥的工作原理及應(yīng)用

（2）真空發(fā)生器的工作原理及應(yīng)用

（3）氣動(dòng)二聯(lián)體的工作原理及應(yīng)用

（4）各種氣缸的工作原理及應(yīng)用

4、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)

（1）伺服電機(jī)定位的控制技術(shù)

（2）直流電機(jī)的控制技術(shù)

（3）交流電機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)

（4）步進(jìn)電機(jī)的定位控制技術(shù)

5、組態(tài)監(jiān)控及人機(jī)界面技術(shù)

（1）組態(tài)監(jiān)控軟件的基本應(yīng)用

（2）組態(tài)監(jiān)控軟件通信應(yīng)用實(shí)訓(xùn)

6、機(jī)械結(jié)構(gòu)訓(xùn)練技術(shù)

（1）同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及特性研究

（2）直齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及特性研究

（3）錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及特性研究

（4）直線(xiàn)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)及特性研究

（5）滾珠絲桿的特性研究及應(yīng)用

7、故障檢測(cè)技術(shù)技能培訓(xùn)

（1）程序故障設(shè)置的排除訓(xùn)練

（2）參數(shù)故障設(shè)置的排除訓(xùn)練

（3）電氣接線(xiàn)故障設(shè)置的排除訓(xùn)練

（4）機(jī)械故障設(shè)置的排除訓(xùn)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(chǔ)的原理與應(yīng)用

（2）PROFIBUS-DP模塊的研究與應(yīng)用

（3）PROFIBUS通訊協(xié)議的研究與應(yīng)用

（4）PROFIBUS主站與從站之間的通訊研究

9、工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)

（1）工業(yè)機(jī)器人示教單元使用

（2）工業(yè)機(jī)器人基本指令操作與位置點(diǎn)設(shè)置

（3）工業(yè)機(jī)器人軟件使用

（4）工業(yè)機(jī)器人工件的跟蹤抓取

（5）工業(yè)機(jī)器人成品組裝與入庫(kù)

四、系統(tǒng)組成

1、系統(tǒng)的硬件由九個(gè)基本單元站組成

（一）總控平臺(tái)

總控平臺(tái)主要由單相電網(wǎng)電壓指示、電源控制部分、控制主機(jī)、狀態(tài)指示燈、10.4英寸工業(yè)彩色觸摸屏S7-315主機(jī)，電腦等組成，主要完成監(jiān)視各分站的工作狀態(tài)并協(xié)調(diào)各站運(yùn)行，完成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的集成。

主要技術(shù)指標(biāo)：

（二）1、上料單元

上料單元主要由料斗、回轉(zhuǎn)臺(tái)、螺旋導(dǎo)料機(jī)構(gòu)、直流減速電機(jī)、光電開(kāi)關(guān)等組成。主要完成將工件從回傳上料臺(tái)依次送到搬運(yùn)工位。

主要技術(shù)指標(biāo)：

2、搬運(yùn)單元

由機(jī)械手、移動(dòng)滑臺(tái)、安裝工作臺(tái)、工業(yè)導(dǎo)軌、齒輪齒條、配重塊等組成，主要完成對(duì)工件的搬運(yùn)。

主要技術(shù)指標(biāo)：

   (三)1、搬運(yùn)單元

由無(wú)桿氣缸、提拉氣缸、機(jī)械手爪、廢料臺(tái)等組成，主要完成對(duì)工件的搬運(yùn)分揀。

主要技術(shù)指標(biāo)：

    2、加工單元

由旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)、平面推力軸承、直流減速電機(jī)、刀具庫(kù)、升降式加工系統(tǒng)、加工組件、檢測(cè)組件、轉(zhuǎn)臺(tái)到位傳感器等組成。主要完成物料加工和深度的檢測(cè)。

主要技術(shù)指標(biāo)：

3、搬運(yùn)單元

由無(wú)桿氣缸、提拉氣缸、機(jī)械手爪、廢料臺(tái)等組成，主要完成對(duì)工件的搬運(yùn)分揀。

主要技術(shù)指標(biāo)：

4、圖像形狀檢測(cè)單元

圖像處理單元主要由光源、鏡頭、CCD照相機(jī)、圖像處理控制器、顯示器等組成。主要檢測(cè)加工完成后工件外觀形狀品質(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，將不合格工件剔除。

主要技術(shù)指標(biāo)：

（四） 1、安裝單元

由料筒、換料機(jī)構(gòu)、推料機(jī)構(gòu)等組成，主要完成對(duì)兩種不同工件的上料及安裝。

主要技術(shù)指標(biāo)：

2、 6自由度工業(yè)機(jī)器人單元

由6自由度工業(yè)機(jī)器人、抓取機(jī)構(gòu)、氣爪等組成，主要完成對(duì)工件的提取及搬運(yùn)安裝。

主要技術(shù)指標(biāo)：

6自由度工業(yè)機(jī)器人指標(biāo)

(五) 1、操作手單元

由機(jī)械手、橫臂、回轉(zhuǎn)臺(tái)、機(jī)械手爪、等組成，主要完成對(duì)工件的搬運(yùn)。

主要技術(shù)指標(biāo)：

2、分類(lèi)存儲(chǔ)單元

由步進(jìn)電機(jī)、滾珠絲桿、立體庫(kù)、推料氣缸、電磁閥等組成。主要完成對(duì)成品工件分類(lèi)存儲(chǔ)。           

主要技術(shù)指標(biāo)：

（六）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(dǎo)向機(jī)構(gòu)、變頻調(diào)速系統(tǒng)、自動(dòng)定位機(jī)構(gòu)等組成?？赏瓿蓪?duì)工件在不同速度下的輸送，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。

主要技術(shù)指標(biāo)：

（七）控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)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(qū)動(dòng)設(shè)備層，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)反饋的信號(hào)進(jìn)行采集，S7-300主站采集各從站數(shù)據(jù)，協(xié)調(diào)各站運(yùn)行，并為上位機(jī)的監(jiān)控程序提供數(shù)據(jù)，同時(shí)系統(tǒng)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，將觸摸屏、S7-300主機(jī)、電腦間組建成以太網(wǎng)絡(luò)?？梢酝瓿上到y(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)的集成。

表一：PLC模塊及變頻器選配表

表二：配置清單