柔性生产制造实训系统

 SBFMS-01A型FMS柔性生产制造实训系统

一、产品概述 FMS柔性生产系统是使用柔性制造技术中最具代表性的制造自动化系统，可实现多品种、中小批量的加工管理。柔性制造技术是在自动化技术、信息技术及制造技术的基础上,将以往企业中相互独立的工程设计、生产制造及经营管理等过程,在计算机及其软件的支撑下,构成一个覆盖整个企业的完整而有机的系统,以实现全局动态最优化,总体高效益、高柔性,并进而赢得竞争全胜的智能制造技术。它是当今世界制造自动化技术发展的前沿科技。本实训系统是专门为职业院校、职业教育培训机构研制的FMS柔性生产实训系统，根据机电类、自动化类、先进制造类行业、企业中工业自动化应用的特点，对柔性制造技术的工作过程进行研究，对工业现场设备进行提炼和浓缩，并针对实训教学活动进行专门设计，融机、光、电、气，包含了PLC、机器人、传感器、气动、工业控制网络、电机驱动与控制、计算机等诸多技术领域，整个系统由MES生产管理系统、WINCC监控系统、主控PLC和下位PLC通过网络通讯技术构成一个完整的多级计算机控制系统，通过训练，使学生了解FMS的基本组成和基本原理，让学生全面掌握机电一体化技术的应用开发和集成技术，帮助学生从系统整体角度去认识系统各组成部分，从而掌握机电控制系统的组成、功能及控制原理。可以促进学生在机械设计、电气自动化、自动控制、机器人技术、计算机技术、传感器技术、数控技术等方面的学习,并对电机驱动及控制技术、PLC 控制系统的设计与应用、计算机网络通信技术和现场总线技术、高级语言编程等运用技能得到实际的训练，激发学生的学习兴趣，使学生的机电系统的设计、装配、调试能力均能得到综合提高。本实训系统是一种典型的FMS柔性生产实训系统，它由上料单元、检测分拣单元、搬运单元、数控加工单元、图像处理单元、机器人装配单元、条形码识别单元、物流仓储单元组成，配有变频调速板链式传输线构成环形生产线。上述机构均安装在工业型材桌面上，系统中的机械结构、电气控制回路、执行机构完全独立，采用工业标准件设计。控制系统主站采用西门子S7-300(CPU315-2DP)，从站采用西门子S7-200(CPU224)，各站之间使用ProfiBus-DP总线进行通讯，S7-200从站主要用于控制与驱动设备层，并对现场反馈的信号进行采集，S7-300主站采集各从站数据，协调各站运行，并为上位机的监控程序提供数据，同时系统还配有工业以太网通信模块和10.4英寸彩色工业触摸屏，可以完成系统控制网络的集成。该系统有单机、联机二种工作方式。在单机模式下，各从站独立运行，站间没有数据传送，学员可进行外部接线操作，使用S7-200专用PPI电缆或ProfiBus总线将编写程序下载到PLC中，并监控程序运行，在联机模式下，系统各从站同时工作，工件依次进行上料、检测分拣、加工、图像检测、机器人自动装配、贴标、条形码识别、入库及搬运等操作，各站间通过ProfiBus现场总线进行通讯，在主站的控制下实现相关的互锁、数据传送操作，系统中的上位工控机使用WinCC组态监控软件，对现场设备生产状况进行动态实时监控。系统工业现场总线和标准的电气接口，支持RS232、RS485、PPI、MPI、PROFIBUS-DP、TCP/IP多种通信方式。系统具备多种组态软件、编程软件、管理软件功能，如STEP7、OPC、WINCC算法组态、人机交换和MES生产管理系统软件等，为方便教学还配有PLC仿真、气动仿真、多媒体教室电子管理等软件。二、产品特点 1. 系统将机械、气动、电气控制、电机传动、传感检测、工业机器人、数控系统、PLC以及工业网络控制技术有机地进行整合，按照结构模块化，便于组合，可以完成各类单线技能训练和综合性项目训练。能较好地满足实训教学、工程训练的需要。 2. 系统中元器件均采用实际工业元件，首选国际知名公司（如德国的施克、西门子、日本SMC、欧姆龙、日本三菱等）工业元件，质量可靠、性能稳定，故障率低，从而保证学校实训教学的顺利进行。 3. 系统无论机械结构还是控制，都采用统一标准接口，具有很高的兼容和扩展性，随工业现场技术的快速发展，本系统可以紧跟现场技术升级扩展，深入地满足实训教学的需要。 4. 本系统可以锻炼学习者创造性的思维和动手能力，学习者可以利用本系统从机械组装、电气设计、接线、PLC编程与调试、现场总线组建与维修等方面进行工程训练。三、技术性能 1. 输入电源：三相四线～380V±10% 50Hz 2. 工作环境：温度-10℃～+40℃ 相对湿度≤85%（25℃） 海拔＜4000m 3. 装置容量：＜4.5kVA 4. 外形尺寸：7000mm×4500mm×2400mm 5. 安全保护：具有漏电保护，安全符合国家标准四、实训内容 1. PLC的设计与应用（1）数据传输功能实训（2）定时、计数、移位功能实训（3）比较功能实训（4）步进功能的应用实训（5）跳转功能的应用实训（6）子程序调用功能的应用实训（7）中断控制功能的应用实训（8）变频调速的PWM控制功能的应用实训（9）伺服电机速度位置控制功能的应用实训（10）检测系统的程序设计（11）变频调速环行自动传输系统的程序设计（12）自动储存系统的程序设计 2. 传感器技术及应用（1）光电传感器的特性研究及应用（2）电感传感器的特性研究及应用（3）电磁传感器的特性研究及应用（4）位置传感器的特性研究及应用（5）条码识别系统特性研究及应用 3. 气动控制技术（1）电控气动阀的工作原理及应用（2）真空发生器的工作原理及应用（3）气动二联体的工作原理及应用（4）各种气缸的工作原理及应用 4. 运动控制系统（1）伺服电机定位的控制技术（2）直流电机的控制技术（3）交流电机的变频调速技术（4）步进电机的定位控制技术 5. 组态监控及人机界面技术（1）组态监控软件的基本应用（2）组态监控软件通信应用实训 6. 机械结构训练技术（1）同步带传动机构的设计及特性研究（2）直齿轮传动机构的设计及特性研究（3）锥齿轮传动机构的设计及特性研究（4）直线导轨的设计及特性研究（5）滚珠丝杆的特性研究及应用 7. 故障检测技术技能培训（1）程序故障设置的排除训练（2）参数故障设置的排除训练（3）电气接线故障设置的排除训练（4）机械故障设置的排除训练 8. 网络通讯技术和PROFIBUS总线技术（1）网络通讯基础的原理与应用（2）PROFIBUS-DP模块的研究与应用（3）PROFIBUS通讯协议的研究与应用（4）PROFIBUS主站与从站之间的通讯研究 9. 机械手搬运系统控制（1）单轴手臂往返运动控制训练（2）双轴手臂直线运动控制训练（3）双轴手臂曲线运动控制训练（4）三轴机械手空间直线控制训练（5）三轴机械手空间曲线控制训练（6）三轴机械手空间示教控制训练（7）机械手移货控制技术训练（8）机械手码垛控制训练 10. 数控系统（1）数控系统的参数设置与调整（2）输入输出接口实训（3）铣床参考点的调试（4）进给驱动单元的调试与应用（5）数控系统的通讯（6）数控系统的操作与编程（7）数控铣床加工实训五、系统组成 1. 系统的硬件由13个基本单元站组成（一）总控平台总控平台主要由三相电网电压指示、电源控制部分、控制主机、状态指示灯、二位选择开关、启动和停止开关、急停开关、复位开关、10.4英寸工业彩色触摸屏等组成，主要完成监视各分站的工作状态并协调各站运行，完成工业控制网络的集成。（二）上料单元上料单元主要由料斗、回转台、螺旋导料机构、平面推力轴承、直流减速电机、工件滑道、提升装置、计数电容开关、光电开关等组成。主要完成将工件从回传上料台依次送到检测工位，提升装置将工件提升至指定位置。（三）检测分拣单元检测分拣单元主要由铝合金型材基体、检测缸、升降缸、推料缸、直线位移传感器、光电传感器、磁性传感器等组成。主要完成对毛坯件材质、颜色、高度的检测并将不合格工件检出。（四）搬运单元搬运单元主要由旋转气缸、气爪、升降气缸、配重块、伸缩机械臂、限位开关等组成。主要完成将毛坯件从环形传输线上抓起，送入加工单元工件台，待加工完毕后，将工件取出，重新放入传输线上。（五）数控加工单元数控单元主要由数控铣床实物、自动门装置、气动定位夹具、数控加工控制系统组成。主要完成将毛坯件加工成指定形状的工件。（六）图像形状检测单元图像处理单元主要由光源、镜头、CCD照相机、图像处理控制器、显示器、位移传感器等组成。主要检测加工完成后工件外观形状品质是否合格，通过摄像头获取工件的图像，由图像处理器完成工件合格与否的判断并检测加工孔深，将不合格工件剔除。（七）加工图像尺寸检测单元加工图像尺寸检测单元主要由光源、镜头、CCD照相机、图像处理控制器、显示器、位移传感器等组成。主要检测加工完成后工件尺寸是否合格，通过摄像头获取工件的图像，由图像处理器完成工件尺寸合格与否的判断并检测加工孔深，将不合格工件剔除。（八）三菱6自由度工业机器人搬运单元机器人搬运单元主要由三菱RV-3SD-S11工业用机器人、气爪等组成。主要完成将毛坯件从环形传输线上抓起，送入加工单元工件台，待加工完毕后，将工件取出，重新放入传输线上。（九）6自由度工业机器人装配单元机器人装配单元主要由三菱RV-3SD-S11工业用机器人、气爪等组成。主要完成将工件装配任务并将工件放入包装盒。（十）条形码识别单元条形码识别单元主要由升降气缸、贴标装置、条形码识别系统等组成。主要将条形码贴到包装盒上并将相关信息通过条形码扫描系统读入上位机，通过上位机进行仓储管理。（十一）物流仓储单元物流仓储单元主要由高架仓库及堆垛机组成。主要完成物料进出库的自动化管理。（十二）机械手单元机械手单元主要由机械手、移动滑台、齿轮齿条运动机构等组成，主要完成对工件在传输线和工作单元间的搬运工作。（十三）环行自动输送线环行自动输送线主要由铝合金型材基体、环行传输线、自动导向机构、变频调速系统、自动定位机构等组成。可完成对工件在不同速度下的输送，不同工位的自动定位，从而大大提高了自动环形传输线的工作效率。 THMSRZ-1A/1B/1C型单元配置表序号 名称 THMSRZ-1A THMSRZ-1B THMSRZ-1C 1 总控单元 √ √ √ 2 上料单元 √ √ √ 3 检测分拣单元 √ √ √ 4 搬运单元 √ 5 机器人搬运单元（工业机器人） √ √ 6 数控加工单元（实物） √ √ √ 7 图像形状检测单元 √ √ √ 8 加工图像尺寸检测单元 √ 9 机器人装配单元（工业机器人） √ √ √ 10 条形码识别单元 √ √ √ 11 物流仓储单元 √ √ √ 12 机械手单元 √ √ √ 13 环行自动输送线 √ √ √ 2. 工业网络通讯（以西门子主机为例）控制系统主站采用西门子S7-300(CPU315-2DP)，从站采用西门子S7-200(CPU224)，各站之间使用ProfiBus-DP总线进行通讯，S7-200从站主要用于控制与驱动设备层，并对现场反馈的信号进行采集，S7-300主站采集各从站数据，协调各站运行，并为上位机的监控程序提供数据，同时系统还配有工业以太网通信模块和10.4英寸彩色工业触摸屏，可以完成系统控制网络的集成。 3. PLC模块及变频器选配表（用户可根据需要进行选配）表一：德国西门子序号名称 规格 数量 单位 备注 S7-300 PLC PS307电源 1 台 CPU315-2DP CPU 1 台 SM323 16DI/16DO 1 台 CP343-1 工业以太网模块 1 台 S7-200 PLC CPU224CN(DC/DC/DC) 2 台 CPU224CN(AC/DC/RLY) 7 台 EM277 DP通信模块 9 台 EM223 1 台 DP接头 14 个变频器 MM420,AC380V供电，功率≥0.75KW 1 台软件 STEP7 Micro WIN SP4 V4.0 1 套 STEP7 V5.4 1 套 WinCC V6.0 1 套 表二：日本三菱序号 名称 规格 数量 单位 备注 Q PLC Q61P电源 1 台 Q35B基板 1 台 Q02CPU 1 台 QX40 16DI 1 台 QY10 16DO 1 台 QJ71E71-100 工业以太网模块 1 台 QJ61BT11N CC-Link模块 1 台 FX PLC FX2N-48MT-001 24DI/24DO 2 台 FX2N-48MR-001 24DI/24DO 7 台 FX2N-32CCL 通信模块 9 台 变频器 FR-E740, AC380V供电，功率≥0.75KW 1 台 软件 GX Developer V8.52 1 套 配置清单序号 名称 规格 数量 单位备注 环行自动输送线 SBFMS-1A/1B/1C型FMS柔性生产制造实训系统 1 套 三菱6自由度工业机器人 RV-3SD-S11 2 套 含示教单元 视觉传感器 SIMATIC VS120 1 套 机器视觉系统 SIMATIC VS722 1 套 机器视觉系统 SIMATIC VS721 1 套工件 白色工件 24 只 蓝色工件 24 只 金属工件 8 只 包装盒 10 只 电源线 单相三芯电源线 15 根 PU气管 Ф6、橙色 50 米 PLC编程电缆 USB/PPI USM/MPI 1 套 PLC编程软件 STEP7 MicroWIN SP4 V4.0 STEP7 V5.4 WinCC V6.0 1 套 DEMO版配套工具 工具箱：十字长柄螺丝刀，大、中、小号一字螺丝刀，中、小号十字螺丝刀，钟表螺丝刀、剥线钳，尖嘴钳，剪刀，电烙铁，镊子，活动扳手，内六角扳手（9把） 1 套 配套光盘 使用手册、程序等 1 套 计算机 主流品牌机 1 台 学校自备 空气压缩机 静音空气压缩机 1 台 静音 气动接头 气动快插式三通接头EPE6 12 只 机器人技能工作室一、多媒体多功能主控台系统 1、产品概述：该设备是根据实训室教学管理的要求而设计开发的多功能型多媒体网络化示教控制系统。系统采用半圆形设计，分为图像影音控制区、电源、网络控制区、计算机控制区等三大部分，配套有网络控制系统、影音控制系统、电源控制系统及智能考核软件、网络监控管理软件等软硬件设备，可对学生系统进行电源控制，计算机网络控制、工控设备网络控制等。 2、技术参数: 工作电源：三相五线 380V±5％ 50Hz 安全保护：漏电保护（动作电流≤50mA），过流保护规格尺寸：2400×800×780mm 额定功率：<11KW（12台为例）环境温度：－10℃ ～40 ℃ 相对湿度：<85% 设备重量：100Kg 3、产品结构: 桌身部分：采用国家甲级环保型16mm厚三聚氰胺板材，所有截面用PVC塑胶热熔胶封边，整体设计为多功能组合式应用。可放置各种多媒体器材：视频展示台、功放、DVD、计算机、中央控制系统等,并设置各种穿线孔位，设计科学，使用方便。桌面部分：采用25mm厚高密度纤维板外贴进口防火板，PVC截面封边，桌边鸭嘴型设计，桌面具有耐磨、耐热、耐污、耐烟灼、耐菌、防霉、抗静电及易清洁等特点。实训屏部分：采用优质钢板斜面设计精加工，面板采用优质铝板，彩色蚀刻工艺，颜色协调、设计合理。各分组电源、主控器材、控制电源等布局科学操作方便。控制电源屏部分：控制电源屏采用斜面式设计，整体美观大方，使用者无论站立还是坐下都能方便操作，而且不遮挡光线及视线，整体设计科学、合理。外壳采用优质钢板做骨架，经大型成型机械加工而成，外表面喷涂彩色环氧聚塑并经高温烘烤处理，面板采用优质纯铝板加工，表面进行化学蚀刻彩色处理，图文字符采用现代喷描技术处理，使得面板标识清晰且经久耐用，解决了由面板采用丝印方式而引起的不清晰、不耐磨等缺陷。各分组电源、主控设备器材、控制电源等布局科学、操作方便。集成中央控制系统：GT-800：三路VGA输入，两路输出两路音视频输入，一路输出强大红外学习功能，集多种遥控功能多达83级数码调音输出，操作界面，简洁易控，RS232可扩展与电脑通讯或控制投影机，体积小巧，安装容易，LED状态显示，投影机与电动屏幕实现联动功能。投影机：投影技术 LCD 技术类型及规格 0.6 英寸 p-Si TFT LCD板 标称亮度(ANSI流明) 2500 标准分辨率 1024×768 最大分辨率 1600×1200 对比度 600：1 投影规格投影镜头 手动调焦 范围1.5-1.8，f=18.9mm-22.7mm 标称光亮度均匀值 90% 投影画面尺寸（米） 0.53-7.62 投影距离（米） 0.9-11.1 屏幕宽高比例 4：3/16：9 色彩 1677万 投影方式 前投/背投,桌面/吊装 调整功能 自动/手动 +/-30度垂直梯形校正 有效扫描频段 水平(kHz)：15-100；垂直(Hz)：50-120 视频带宽 80MHz 输入端子 D-Sub微型15针×2、立体声迷你插孔2×RCA、组建输入(与计算机输入端口共享)、音视频输入RCA、S-Video输入 输出端子 1个D-Sub微型15针、立体声迷你插孔。计算机：联想:CPU：Intel 奔腾双核E5200 /内存：1GB/硬盘：120G/光驱：DVD-RAM/无软驱/操作系统：Windows XP Home/显卡集成/显示器：19寸液晶显示器。（光驱带刻录功能） 4、配置与要求: N0 配置名称 型号 规格(长×宽×高) 单位 数量 备注一、组合式多媒体示教台配置： 1 组合式多媒体示教台 SB-SJT-A 2400×800×780mm 套 1 2 分组电源控制系统 SB-SJT-DY 套 1 3 高级五轮转椅 张 1 二、多媒体设备配置： 4 功放机 派泽 台 1 5 音箱 派泽 个 2 6 无线话筒 领夹式 派泽 只 2 7 座式话筒 只 1 8 计算机系统 P4级系统，19寸液晶显示器 套 1 9 集成中央控制系统 GT-800 套 1 10 多媒体投影机 VT系列 NEC 2500流明 台 1 11 视频展示台 85万象素，真有效数字输出 台 1 12 玻璃珠银幕电动120吋 红叶 幅 1 13 交换机系统 TP-LINK口10/100M 台 1 14 网络器材 套 1 15 多媒体仿真软件 套 1 16 教学网络管理软件系统套 1 17 智能考核软件系统 套 1 18 组态软件系统 套 1 19 空调 格力5P 台 2 二、机器人技术技能岛 1、 产品概述：该设备是依据国家人力资源与社会保障部《技工院校一体化课程教学改革试点工作方案》设计，围绕典型工作任务（即FMS）确定课程目标，选择课程内容，制定专业教学计划，根据国家职业标准中相关内容，将柔性制造系统中有关“简易工业机器人应用技术”及“六轴机器人控制技术”通过实训任务有机结合在一起，实现将典型工作任务量化，符合教学规律，利用多媒体教学、网络教学及情景化教学的先进手段，将复杂的知识点简单化，深奥的理论点明晰化，贴近实际的工作实习内容步骤化，真正达到一体化教学应有的目的。 N0 配置名称 型号 规格（长×宽×高） 单位 数量 备注 1 通用实训载体套 1 2 简易四轴机器人（气动） 套 3 3 微型六自由度机器人套 3 4 PLC实训系统 FX2N-48MT 套 3 5 计算机系统 P4级系统，17寸液晶套 套 3 6 三菱RD系列工业机器人 真实工业机器人 每教室一套套 1 下位机 7 工具车 套 1 每实训台一套 8 资料柜 套 1 一套/教室 9 配套易损器材 套 1 10 工程材料套 1 11 实训指导书 套 1 六工位组合式设计，使学员真正实现实训与鉴定、理论与实操一体化的新概念实训，配套一体化教学系列设施，使得教学情景更加符合实训生产线需求。 2、技术参数： 工作电源： 三相四线 AC380V±5% 50Hz 安全保护： 漏电保护（动作电流≤30mA），过流保护，熔断器保护额定功率： ≤2KW 环境温度： -10℃～40℃ 相对湿度： ≤85% 外形尺寸：2500mm（直径）×775mm（高）； P L C : FX2N-48MR 传 感 器：Omron品牌气动元件：SMC AirTAC 品牌 3、产品配置：（单套配置） 4、可进行的实训任务： 1、 机械手操作实训 2、 空间运动四轴联动实训 3、 位置高速捕捉实训 4、 电机驱动基础实训 5、 气动技术基础实训 6、 运动控制闭环系统实训 7、 多点定位顺序控制实训 8、 机器人联网控制技术 9、 基于运动控制卡控制的手工编程 10、 基于运动控制卡控制的位置控制 11、 基于运动控制卡控制的梯形曲线控制 12、 机械手搬运控制 13、 物资分配控制 14、 步进电机定位控制 15、 代码练习与仿真基本操作 16、 位置定位计算 17、 基本“NC”代码练习 18、通用输入输出口应用及编程 19、 速度曲线控制 20、 位置曲线控制