VS-FMS01模塊式柔性環(huán)形自動生產(chǎn)線工業(yè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

一、產(chǎn)品概述
(一)組成
    VS-FMS01模塊式柔性環(huán)形自動生產(chǎn)線工業(yè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，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)包含供料檢測單元，操作手單元，加工單元，搬運(yùn)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(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，每一臺設(shè)備均采用網(wǎng)絡(luò)型式對外聯(lián)接，由服務(wù)器統(tǒng)一管理生產(chǎn)過程中的各種數(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。
（二）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)場動手操作和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)同步觀測與分析相結(jié)合；對樣件具有全程演示及生產(chǎn)能力；系統(tǒng)應(yīng)具有全自動控制功能，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?、動態(tài)作業(yè)計(jì)劃調(diào)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(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)械制造基礎(chǔ)、機(jī)械工程測試技術(shù)、機(jī)電傳動控制、液壓與氣壓傳動、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、*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、自動傳輸系統(tǒng)演示、工件自動裝配演示、產(chǎn)品自動倉儲系統(tǒng)演示等等。
3、專業(yè)綜合訓(xùn)練類、設(shè)計(jì)類等項(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)、工件傳輸線應(yīng)用設(shè)計(jì)、工件裝配項(xiàng)目應(yīng)用設(shè)計(jì)、立體倉庫應(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)庫應(yīng)用及開發(fā)、總控系統(tǒng)的應(yīng)用與開發(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：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(hù)：具有漏電保護(hù)，安全符合國家標(biāo)準(zhǔn)

三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容
（一）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、檢測系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)
11、變頻調(diào)速環(huán)行自動傳輸系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)
12、自動儲存系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)
（二）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
（三）氣動控制技術(shù)
1、電控氣動閥的工作原理及應(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
（四）運(yùn)動控制系統(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)
（五）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)
（六）機(jī)械結(jié)構(gòu)訓(xùn)練技術(shù)
1、同步帶傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及特性研究
2、直齒輪傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及特性研究
3、錐齒輪傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及特性研究
4、直線導(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
（七）故障檢測技術(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
（八）網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和PROFIBUS總線技術(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

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(yùn)單元、安裝單元、圖像形狀檢測單元、6自由度工業(yè)機(jī)器人單元、分類存儲單元九個(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(jī)、狀態(tài)指示燈、二位選擇開關(guān)、啟動和停止開關(guān)、急停開關(guān)、復(fù)位開關(guān)、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(diào)各站運(yùn)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(zhuǎn)臺、螺旋導(dǎo)料機(jī)構(gòu)、直流減速電機(jī)、工件滑道、計(jì)數(shù)電容開關(guān)、光電開關(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(biāo)：

（三）操作手單元
  由機(jī)械手、橫臂、回轉(zhuǎn)臺、機(jī)械手爪、配重塊等組成，主要完成對工件的搬運(yùn)。
主要技術(shù)指標(biāo)：

（四）加工單元
  由旋轉(zhuǎn)工作臺、平面推力軸承、直流減速電機(jī)、刀具庫、升降式加工系統(tǒng)、加工組件、檢測組件、轉(zhuǎn)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(biāo)：

（五）搬運(yùn)單元
  由機(jī)械手、移動滑臺、安裝工作臺、工業(yè)導(dǎo)軌、齒輪齒條、配重塊等組成，主要完成對工件的搬運(yùn)。
主要技術(shù)指標(biāo)：

（六）安裝單元
  由料筒、換料機(jī)構(gòu)、推料機(jī)構(gòu)、工業(yè)導(dǎo)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(biāo)：

（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(jī)、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(zhì)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(shù)指標(biāo)：

（八）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、直線移動機(jī)構(gòu)、無桿氣缸、工業(yè)導(dǎo)軌等組成，主要完成對工件的提取及搬運(yùn)。
1、主要技術(shù)指標(biāo)：

2、6自由度工業(yè)機(jī)器人指標(biāo)

（九）分類存儲單元
  由步進(jìn)電機(jī)、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(shù)指標(biāo)：

（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(dǎo)向機(jī)構(gòu)、變頻調(diào)速系統(tǒng)、自動定位機(jī)構(gòu)等組成。可完成對工件在不同速度下的輸送，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(jìn)行通訊，S7-200從站主要用于控制與驅(qū)動設(shè)備層，并對現(xiàn)場反饋的信號進(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，可以完成系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)的集成。
★（十一）實(shí)驗(yàn)室遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)軟件（需提供國家政府機(jī)構(gòu)認(rèn)可的自主知識產(chǎn)權(quán)的證明材料和演示視頻）
該系統(tǒng)集成遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)臺電源管理系統(tǒng)，通過手機(jī)或其他移動終端系統(tǒng)監(jiān)控查詢學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺的電源開關(guān)狀態(tài)；單獨(dú)開啟關(guān)閉學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺電源；全部開啟或全部關(guān)閉實(shí)驗(yàn)臺電源功能；定時(shí)開啟關(guān)閉電源功能。
該系統(tǒng)還可通過 PC 控制終端進(jìn)行實(shí)訓(xùn)考核，也可通過手持移動控制終端進(jìn)行實(shí)訓(xùn)考核，可自由設(shè)定任意一處與電控模塊引腳有關(guān)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(qū)動模塊可以設(shè)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(shè)置?？筛鶕?jù)需求擴(kuò)展設(shè)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(shè)置?？筛鶕?jù)用戶使用要求調(diào)整故障設(shè)置點(diǎn)的數(shù)量和故障設(shè)置類型。
可通過 PC 控制終端進(jìn)行實(shí)訓(xùn)考核，也可通過手持移動控制終端進(jìn)行實(shí)訓(xùn)考核，教師與學(xué)員界面分開，教師通過密碼進(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(shè)故與排故界面原理圖與設(shè)備面板原理圖**)可自由設(shè)定任意一處與汽車電控模塊引腳有關(guān)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(qū)動模塊的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，均可通過內(nèi)置的新型無線數(shù)據(jù)傳輸模塊無線組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(shí)訓(xùn)設(shè)備配套的無線故障設(shè)置控制系統(tǒng)組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，通過主控計(jì)算機(jī)控制每一臺實(shí)訓(xùn)設(shè)備的故障設(shè)置、故障排除、參數(shù)設(shè)定、遠(yuǎn)程起動、信息反饋、考核評分等功能。
★（十二）工業(yè)4.0仿真實(shí)訓(xùn)軟件（需提供國家政府機(jī)構(gòu)認(rèn)可的自主知識產(chǎn)權(quán)的證明材料和現(xiàn)場演示）
軟件采用三維建?；谔摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)的計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)，可以進(jìn)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(shù)仿真
1）PLC仿真可以通過PLC編程控制模型的相應(yīng)動作從而完成工序動作包含機(jī)械手仿真、自動門仿真、升降機(jī)仿真、分揀仿真、正反轉(zhuǎn)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(shè)置的14路“考考你！”表現(xiàn)為典型氣路設(shè)備故障。
（3）軟件狀態(tài)含“模擬運(yùn)行”“聯(lián)機(jī)運(yùn)行”即離線仿真、在線仿真。兩種運(yùn)行狀態(tài)自動切換，當(dāng)連接外部設(shè)備時(shí)自動切換為在線仿真，無外部設(shè)備連接時(shí)為離線仿真即模擬運(yùn)行。
軟件中離線仿真13個(gè)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(diào)速回路（a）6、雙作用氣缸單向調(diào)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(jì)數(shù)回路 11、延時(shí)回路 12、用機(jī)械行程閥的單往復(fù)控制回路 13、過載保護(hù)回路。
離線、在線自動切換的15個(gè)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(guān)的單缸往復(fù)運(yùn)動回路7、單缸連續(xù)往復(fù)動作回路8、直線缸、旋轉(zhuǎn)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(yīng)用回路14、快速排氣閥的應(yīng)用回路15、高低壓切換控制回路。
（4）設(shè)置14路“考考你！”當(dāng)點(diǎn)開了“考考你”對話框回路自動設(shè)置故障，當(dāng)回答正確或關(guān)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(diào)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(guān)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(guān)失靈14、負(fù)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(nèi)部結(jié)構(gòu)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(dǎo)式溢流閥缷荷回路d) 順序平衡回路e) 回油節(jié)流調(diào)速回路 f) 旁路節(jié)流調(diào)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(guān)控制順序同步回路 m) 調(diào)速閥控制同步回路 n) 液壓馬達(dá)回油節(jié)流調(diào)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(jī)構(gòu)認(rèn)可的自主知識產(chǎn)權(quán)的證明材料）
以三維仿真交互技術(shù)和三維動畫視覺表現(xiàn)及多媒體數(shù)字技術(shù)為核心，能進(jìn)行三維電路分析、電氣電路模擬電路考核、綜合技能虛擬實(shí)訓(xùn)、電氣基礎(chǔ)訓(xùn)練、元器件識別檢測。
★（十四）自動化創(chuàng)新物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用云平臺模塊（投標(biāo)現(xiàn)場演示）
本平臺將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用于電氣自動化信息技術(shù)并將數(shù)據(jù)上傳至云平臺，進(jìn)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(zhǔn)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(jī)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(jì)5）短信報(bào)警6）報(bào)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(guān)監(jiān)控，輸出開關(guān)控制以及輸入電壓模擬量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，可根據(jù)實(shí)際需求添加128路。
2）控制：控制啟動停止開關(guān)的開和關(guān)，輸出電壓值的給定，可根據(jù)實(shí)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(shí)、天、月進(jìn)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(dǎo)出處理。
4）設(shè)備報(bào)警：對設(shè)備急停按鍵做的模擬設(shè)備故障報(bào)警進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)短信及郵件報(bào)警。報(bào)警范圍包括模擬量，開關(guān)量的上下線、閥值等狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置報(bào)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(guān)狀態(tài)輸入，開關(guān)控制輸出，以及云端連接二維碼。2）聯(lián)網(wǎng)設(shè)置界面：設(shè)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