HYRX-3型工業(yè)機(jī)器人機(jī)電一體化柔性生產(chǎn)綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)
一、產(chǎn)品概述
1、組成
是使用柔性制造技術(shù)中具有代表性的制造自動(dòng)化系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)多品種、中小批量的加工管理。柔性制造技術(shù)是在自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，將以往企業(yè)中相互獨(dú)立的工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造及經(jīng)營(yíng)管理等過(guò)程，在計(jì)算機(jī)及其軟件的支撐下，構(gòu)成一個(gè)覆蓋整個(gè)企業(yè)的完整而有機(jī)的系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)全局動(dòng)態(tài)優(yōu)化，總體效益、柔性，并進(jìn)而贏(yíng)得競(jìng)爭(zhēng)的智能制造技術(shù)。它是當(dāng)今制造自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的前沿科技。
專(zhuān)門(mén)為職業(yè)院校、職業(yè)教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)研制的FMS柔性生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，根據(jù)機(jī)電類(lèi)、自動(dòng)化類(lèi)、先進(jìn)制造類(lèi)行業(yè)、企業(yè)中工業(yè)對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行提煉和濃縮，并針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)，融機(jī)、光、電、氣，包含了PLC、機(jī)器人、傳感器、氣動(dòng)、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制、計(jì)算機(jī)等諸多技術(shù)領(lǐng)域，整個(gè)系統(tǒng)由MES生產(chǎn)管理系統(tǒng)自動(dòng)化應(yīng)用的特點(diǎn)，對(duì)柔性制造技術(shù)的工作過(guò)程進(jìn)行研究，、MCGS監(jiān)控系統(tǒng)、主控PLC和下位PLC通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)構(gòu)成一個(gè)完整的多級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，通過(guò)訓(xùn)練，使學(xué)生了解FMS的基本組成和基本原理，讓學(xué)生全面掌握機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)和集成技術(shù)，幫助學(xué)生從系統(tǒng)整體角度去認(rèn)識(shí)。
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(guān)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?、動(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
數(shù)控技術(shù)、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、數(shù)控編程使用、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×5500mm×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)
10、數(shù)控系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)
(1) 數(shù)控系統(tǒng)的使用操作
(2) 數(shù)控編程
(3) 數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試
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。
（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。
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)。
(三)1、 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。
2、加工中心
數(shù)控加工中心臺(tái)灣BT40主軸單元（8000轉(zhuǎn)）斗笠12把刀庫(kù)，武漢華中伺服數(shù)控系統(tǒng)三軸線(xiàn)規(guī)，定位精度0.005mm全防護(hù)設(shè)計(jì)，美觀(guān)大方。配置3.7kw伺服主軸，可剛性攻絲。
(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。
2、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(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，將不合格工件剔除。
（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。
2、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。
(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)。
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)。
（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。
（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。
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