VS-FMS01模塊式柔性環(huán)形自動生產線工業(yè)機器人實驗系統(tǒng)

一、產品概述
(一)組成
    VS-FMS01模塊式柔性環(huán)形自動生產線工業(yè)機器人實驗系統(tǒng)，有五個分系統(tǒng)構成即：數(shù)字化設計分系統(tǒng)、模擬加工制造分系統(tǒng)、檢測裝配分系統(tǒng)、生產物分流系統(tǒng)和信息管理分系統(tǒng)。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，分類存儲單元，環(huán)形輸送單元，總控平臺等多個單元模塊。系統(tǒng)具有可進行小批量多品種柔性加工、無人值守加工生產能力等，采用數(shù)字化信息系統(tǒng)管理模式，每一臺設備均采用網(wǎng)絡型式對外聯(lián)接，由服務器統(tǒng)一管理生產過程中的各種數(shù)字聯(lián)接任務,具有現(xiàn)代化柔性制造加工系統(tǒng)的特征。
（二）功能
    既能完成認知型和綜合型實驗實訓，又能完成開發(fā)設計型實驗實訓，還能實現(xiàn)學生現(xiàn)場動手操作和網(wǎng)絡計算機同步觀測與分析相結合；對樣件具有全程演示及生產能力；系統(tǒng)應具有全自動控制功能，能充分展示現(xiàn)代工業(yè)中進行數(shù)字化管理生產的各個環(huán)節(jié)；系統(tǒng)應具有單機獨立控制、獨立運行功能；系統(tǒng)應具有啟?？刂?、動態(tài)作業(yè)計劃調度、庫存資源動態(tài)顯示、系統(tǒng)故障診斷與處理、工件位置動態(tài)顯示等等功能。
    該系統(tǒng)除能服務于工程訓練實踐教學環(huán)節(jié)外，還應能覆蓋相關課程，并能進行相關的實踐性教學環(huán)節(jié)，具體如下：
1、可服務的相關課程
  機械制造基礎、機械工程測試技術、機電傳動控制、液壓與氣壓傳動、機器人技術與應用、機電一體化系統(tǒng)設計、數(shù)控技術、機電系統(tǒng)仿真、CAD/CAM、PLC原理及應用、數(shù)字化制造技術、機電設備故障診斷、*制造技術、多軸數(shù)控加工技術、虛擬與仿真技術等，和其它相關課程。
2、教學演示類項目
  柔性化加工系統(tǒng)演示、遠程控制演示、機電控管一體化技術演示、自動傳輸系統(tǒng)演示、工件自動裝配演示、產品自動倉儲系統(tǒng)演示等等。
3、專業(yè)綜合訓練類、設計類等項目
  機械制造技術項目綜合訓練、機床檢測綜合實驗、數(shù)字化技術項目綜合訓練、多軸數(shù)控技術項目綜合訓練、機電控制綜合實驗、機電一體化系統(tǒng)綜合設計、機電一體化系統(tǒng)綜合設計、工件傳輸線應用設計、工件裝配項目應用設計、立體倉庫應用設計、氣壓系統(tǒng)應用設計、系統(tǒng)供電方案應用設計、計算機輔助工藝規(guī)程設計、數(shù)據(jù)庫應用及開發(fā)、總控系統(tǒng)的應用與開發(fā)、傳感器應用與選擇、PLC應用編程設計、PLC網(wǎng)格通訊應用、伺服驅動應用、人機界面編程設計、遠程組態(tài)系統(tǒng)設計、生產實習、畢業(yè)實習、畢業(yè)設計等等。

二、技術性能
1、輸入電源：三相四線～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×4500mm×2400mm
5、安全保護：具有漏電保護，安全符合國家標準

三、實訓內容
（一）PLC的設計與應用
1、數(shù)據(jù)傳輸功能實訓
2、定時、計數(shù)、移位功能實訓
3、比較功能實訓
4、步進功能的應用實訓
5、跳轉功能的應用實訓
6、子程序調用功能的應用實訓
7、中斷控制功能的應用實訓
8、變頻調速的PWM控制功能的應用實訓
9、伺服電機速度位置控制功能的應用實訓
10、檢測系統(tǒng)的程序設計
11、變頻調速環(huán)行自動傳輸系統(tǒng)的程序設計
12、自動儲存系統(tǒng)的程序設計
（二）傳感器技術及應用
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
（三）氣動控制技術
1、電控氣動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
（四）運動控制系統(tǒng)
1、伺服電機定位的控制技術
2、直流電機的控制技術
3、交流電機的變頻調速技術
4、步進電機的定位控制技術
（五）組態(tài)監(jiān)控及人機界面技術
1、組態(tài)監(jiān)控軟件的基本應用
2、組態(tài)監(jiān)控軟件通信應用實訓
（六）機械結構訓練技術
1、同步帶傳動機構的設計及特性研究
2、直齒輪傳動機構的設計及特性研究
3、錐齒輪傳動機構的設計及特性研究
4、直線導軌的設計及特性研究
5、滾珠絲桿的特性研究及應用
（七）故障檢測技術技能培訓
1、程序故障設置的排除訓練
2、參數(shù)故障設置的排除訓練
3、電氣接線故障設置的排除訓練
4、機械故障設置的排除訓練
（八）網(wǎng)絡通訊技術和PROFIBUS總線技術
1、網(wǎng)絡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(tǒng)組成
  系統(tǒng)的硬件由上料單元、操作手單元、加工單元、搬運單元、安裝單元、圖像形狀檢測單元、6自由度工業(yè)機器人單元、分類存儲單元九個基本單元站組成
（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、二位選擇開關、啟動和停止開關、急停開關、復位開關、10.4英寸工業(yè)彩色觸摸屏等組成，主要完成監(jiān)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(shù)電容開關、光電開關等組成。主要完成將工件從回傳上料臺依次送到檢測工位。
主要技術指標：

（三）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。
主要技術指標：

（四）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(tǒng)、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。
主要技術指標：

（五）搬運單元
  由機械手、移動滑臺、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。
主要技術指標：

（六）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。
主要技術指標：

（七）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形狀品質是否合格，通過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。
主要技術指標：

（八）6自由度工業(yè)機器人單元
  由6自由度工業(yè)機器人、直線移動機構、無桿氣缸、工業(yè)導軌等組成，主要完成對工件的提取及搬運。
1、主要技術指標：

2、6自由度工業(yè)機器人指標

（九）分類存儲單元
  由步進電機、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存儲。           
主要技術指標：

（十）環(huán)行自動輸送線
環(huán)行自動輸送線主要由鋁合金型材基體、環(huán)行傳輸線、自動導向機構、變頻調速系統(tǒng)、自動定位機構等組成?？赏瓿蓪ぜ诓煌俣认碌妮斔?，不同工位的自動定位，從而大大提高了自動環(huán)形傳輸線的工作效率。
控制系統(tǒng)主站采用西門子S7-300(CPU315-2DP)，從站采用西門子S7-200(CPU224)，各站之間使用ProfiBus-DP總線進行通訊，S7-200從站主要用于控制與驅動設備層，并對現(xiàn)場反饋的信號進行采集，S7-300主站采集各從站數(shù)據(jù)，協(xié)調各站運行，并為上位機的監(jiān)控程序提供數(shù)據(jù)，同時系統(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，可以完成系統(tǒng)控制網(wǎng)絡的集成。
★（十一）實驗室遠程管理系統(tǒng)軟件（需提供國家政府機構認可的自主知識產權的證明材料和演示視頻）
該系統(tǒng)集成遠程實驗臺電源管理系統(tǒng)，通過手機或其他移動終端系統(tǒng)監(jiān)控查詢學生實驗臺的電源開關狀態(tài)；單獨開啟關閉學生實驗臺電源；全部開啟或全部關閉實驗臺電源功能；定時開啟關閉電源功能。
該系統(tǒng)還可通過 PC 控制終端進行實訓考核，也可通過手持移動控制終端進行實訓考核，可自由設定任意一處與電控模塊引腳有關的各種常見故障，故障類型包括：線路斷路、對地短路、接觸不良，偶發(fā)等故障現(xiàn)象。每套驅動模塊可以設置 8 路大電流 5A 的 開路故障、16 路小電流 2A 的信號通路的開路、不良、偶發(fā)、短路等故障，共 24 路故 障設置?？筛鶕?jù)需求擴展設置 64 路大電流 5A 的開路故障、128 路小電流 2A 的信號通 路的開路、不良、偶發(fā)、短路等故障，共192 路故障設置。可根據(jù)用戶使用要求調整故障設置點的數(shù)量和故障設置類型。
可通過 PC 控制終端進行實訓考核，也可通過手持移動控制終端進行實訓考核，教師與學員界面分開，教師通過密碼進入教師界面出題，學員在普通界面答題。(注：教師與學員設故與排故界面原理圖與設備面板原理圖**)可自由設定任意一處與汽車電控模塊引腳有關的各種常見故障，故障類型包括：線路斷路、對地短路、接觸不良，偶發(fā)等故障現(xiàn)象。
所有配備驅動模塊的實訓設備，均可通過內置的新型無線數(shù)據(jù)傳輸模塊無線組網(wǎng)，實現(xiàn)遠程集中管理。
用戶可選擇通過無線或 RS-232 串口通訊與其它實訓設備配套的無線故障設置控制系統(tǒng)組成一個網(wǎng)絡，通過主控計算機控制每一臺實訓設備的故障設置、故障排除、參數(shù)設定、遠程起動、信息反饋、考核評分等功能。
★（十二）工業(yè)4.0仿真實訓軟件（需提供國家政府機構認可的自主知識產權的證明材料和現(xiàn)場演示）
軟件采用三維建模基于虛擬現(xiàn)實技術的計算機仿真模擬技術，可以進行PLC電氣控制仿真、氣動仿真、液壓仿真、傳感器仿真等工業(yè)常用技術仿真
1）PLC仿真可以通過PLC編程控制模型的相應動作從而完成工序動作包含機械手仿真、自動門仿真、升降機仿真、分揀仿真、正反轉仿真、郵件分揀、流水線、自動分揀等。
2）氣動回路仿真
（1）軟件以氣動經(jīng)典22回路為依據(jù)開發(fā)出28回路的在線及離線仿真
（2）軟件中設置的14路“考考你！”表現(xiàn)為典型氣路設備故障。
（3）軟件狀態(tài)含“模擬運行”“聯(lián)機運行”即離線仿真、在線仿真。兩種運行狀態(tài)自動切換，當連接外部設備時自動切換為在線仿真，無外部設備連接時為離線仿真即模擬運行。
軟件中離線仿真13個回路包括：1、單作用氣缸的換向回路（a）2、雙作用氣缸的換向回路（a）3、單作用氣缸的速度控制回路（a）4、單作用氣缸的速度控制回路（b）5、雙作用氣缸單向調速回路（a）6、雙作用氣缸單向調速回路（b）7、雙作用氣缸的速度控制回路一 8、雙作用氣缸的速度控制回路二 9、壓力控制回路 10、計數(shù)回路 11、延時回路 12、用機械行程閥的單往復控制回路 13、過載保護回路。
離線、在線自動切換的15個回路包括：1、單作用氣缸的換向回路（b）2、雙作用氣缸的換向回路（b）3、速度換接回路4、緩沖回路5、互鎖回路6、用行程開關的單缸往復運動回路7、單缸連續(xù)往復動作回路8、直線缸、旋轉缸順序動作回路9、多缸順序動作回路10、雙缸同步動作回路11、四缸聯(lián)動回路12、卸荷回路13、或門型梭閥的應用回路14、快速排氣閥的應用回路15、高低壓切換控制回路。
（4）設置14路“考考你！”當點開了“考考你”對話框回路自動設置故障，當回答正確或關閉“考考你”對話框，故障自動接觸，回路正常仿真。14路“考考你”包括模擬故障有：1單作用氣缸故障2、電磁閥故障3、雙作用氣缸故障4、調節(jié)閥故障5、節(jié)流閥故障6、手動換向閥異常7、節(jié)流閥堵死故障8、行程開關故障9過濾三聯(lián)件故障10、氣容故障11、行程閥故障12、順序閥故障13、行程開關失靈14、負載阻力過小
3）液壓回路仿真其界面可清楚的展示液壓元器件的內部結構以及液壓回路的工作過程。液壓傳動原理的動態(tài)演示并不少于18種動態(tài)演示。
a) 多級高壓回路b) 減壓回路c) 先導式溢流閥缷荷回路d) 順序平衡回路e) 回油節(jié)流調速回路 f) 旁路節(jié)流調速回路 g) 液壓缸差動連接回路
h) 三位四通電磁換向閥換向回路 i) 液控單向閥鎖緊回路 j) 順序閥控制順序動作回路k) 壓力繼電器控制順序動作回路 l) 行程開關控制順序同步回路 m) 調速閥控制同步回路 n) 液壓馬達回油節(jié)流調速回路 o) 二位四通電磁閥換向回路 p) 手動閥換向回路 q) 速度換接回路 r) 二位二通缷荷
★（十三）電氣控制仿真軟件（需提供國家政府機構認可的自主知識產權的證明材料）
以三維仿真交互技術和三維動畫視覺表現(xiàn)及多媒體數(shù)字技術為核心，能進行三維電路分析、電氣電路模擬電路考核、綜合技能虛擬實訓、電氣基礎訓練、元器件識別檢測。
★（十四）自動化創(chuàng)新物聯(lián)網(wǎng)應用云平臺模塊（投標現(xiàn)場演示）
本平臺將物聯(lián)網(wǎng)技術運用于電氣自動化信息技術并將數(shù)據(jù)上傳至云平臺，進行海量數(shù)據(jù)存儲，并提供豐富的數(shù)據(jù)分析工具方便更加準確的掌握數(shù)據(jù)與分析數(shù)據(jù)。   
1）數(shù)據(jù)云系統(tǒng)上傳2）手機app數(shù)據(jù)查詢3）歷史數(shù)據(jù)查詢4）數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計5）短信報警6）報警7）反向控制8）二次開發(fā)
（1）云平臺包含：
1）數(shù)據(jù)顯示顯示輸入電壓監(jiān)控，輸出電壓監(jiān)控，輸入開關監(jiān)控，輸出開關控制以及輸入電壓模擬量實時數(shù)據(jù)，可根據(jù)實際需求添加128路。
2）控制：控制啟動停止開關的開和關，輸出電壓值的給定，可根據(jù)實際需求添加128路。
3）歷史數(shù)據(jù)：顯示輸入輸出電壓值的歷史數(shù)據(jù)，可按時、天、月進行查詢歷史數(shù)據(jù)曲線，以及歷史數(shù)據(jù)表格，可表格數(shù)據(jù)導出處理。
4）設備報警：對設備急停按鍵做的模擬設備故障報警進行報警，同時可以實現(xiàn)短信及郵件報警。報警范圍包括模擬量，開關量的上下線、閥值等狀態(tài)進行設置報警。
（2）終端包含：1）數(shù)據(jù)顯示畫面：畫面顯示輸入電壓數(shù)值，輸出電壓監(jiān)控，開關狀態(tài)輸入，開關控制輸出，以及云端連接二維碼。2）聯(lián)網(wǎng)設置界面：設置現(xiàn)場數(shù)據(jù)連接云平臺后臺數(shù)據(jù)庫管理

五、PLC模塊及變頻器選配表

六、配置清單