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TYFMS-01A型 柔性制造實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)|數(shù)控設(shè)備

一、系統(tǒng)概述

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，產(chǎn)品的復(fù)雜程度也隨之增加，而產(chǎn)品的市場壽命日益縮短，更新?lián)Q代加速，中、小批量生產(chǎn)占有越來越重要的地位。面臨這—新的局面，必須大幅度提高制造柔性和生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期，保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低能耗，從而降低生產(chǎn)成本，以獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。柔性制造系統(tǒng)正是在這種形勢下應(yīng)運(yùn)而生的。

TYFMS-01A型 柔性制造實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)|數(shù)控設(shè)備是在流水線和自動(dòng)化專機(jī)的功能基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展形成的自動(dòng)工作的機(jī)電一體化的裝置系統(tǒng)。柔性制造系統(tǒng)主要由數(shù)控加工設(shè)備、物料運(yùn)儲(chǔ)裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等制造單元組成，能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進(jìn)行調(diào)整，以適宜于多品種、中小批量生產(chǎn)。它通過簡單地改變軟件的方法能夠制造出多種零件中任何一種零件。

TYFMS-01A型 柔性制造實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)|數(shù)控設(shè)備根據(jù)汽車板簧生產(chǎn)工藝的真實(shí)案例，結(jié)合教學(xué)需要設(shè)計(jì)而成。該系統(tǒng)主要由以下單元模塊組成：自動(dòng)供料單元、自動(dòng)上料單元、柔性制造加工單元、自動(dòng)化立體倉庫、多種形式的檢測單元、上下料搬運(yùn)機(jī)器人單元；分揀單元、自動(dòng)化輸送線系統(tǒng)單元、搬運(yùn)機(jī)器人單元、系統(tǒng)總控單元等。所有模塊單元通過工業(yè)總線控制聯(lián)接。如圖1所示。

為了促進(jìn)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生對(duì)機(jī)器人、柔性制造系統(tǒng)等*制造技術(shù)有一個(gè)全面的深入了解和體會(huì)，我們立足于自己的技術(shù)優(yōu)勢，結(jié)合實(shí)際教學(xué)的需求，開發(fā)了一套*模擬工業(yè)現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用的柔性制造教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，并配備了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。

通過該系統(tǒng)，使學(xué)生可通過實(shí)驗(yàn)了解柔性制造系統(tǒng)的基本組成和基本原理，為學(xué)生提供一個(gè)開放性的，創(chuàng)新性的和可參與性的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，讓學(xué)生全面掌握機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用開發(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)系統(tǒng)各組成部分，從而掌握機(jī)電控制系統(tǒng)的組成、功能及控制原理?？梢源龠M(jìn)學(xué)生在機(jī)械設(shè)計(jì)、電氣自動(dòng)化、自動(dòng)控制、機(jī)器人技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)等方面的學(xué)習(xí),并對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)及控制技術(shù)、PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)、高級(jí)語言編程等技能得到實(shí)際的訓(xùn)練，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生在機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、裝配、調(diào)試能力等方面均能得到綜合提高。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)有漏電保護(hù)、短路保護(hù)、急停保護(hù)、限位保護(hù)、隔離保護(hù)等多種保護(hù)功能。

二、系統(tǒng)特點(diǎn)

1、高度集成

通過Profibus-DP工業(yè)現(xiàn)場總線及開發(fā)型組態(tài)軟件等網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)將系統(tǒng)中的所有單機(jī)模塊設(shè)備進(jìn)行高度的集成。與工業(yè)現(xiàn)場形式*相同。

2、工業(yè)化與標(biāo)準(zhǔn)化

系統(tǒng)汽車板簧生產(chǎn)工藝的真實(shí)案例，按工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，并可全面兼容標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)級(jí)設(shè)備。

3、系統(tǒng)化與單元模塊化

系統(tǒng)中的單元設(shè)備具有“聯(lián)機(jī)/單機(jī)”兩種操作模式。所有的單元設(shè)備的軟硬件均可以脫離系統(tǒng)獨(dú)立操作，可用單機(jī)設(shè)備為平臺(tái)，進(jìn)行單項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)，易擴(kuò)展。即方便教學(xué)又zui大程度的滿足了教師進(jìn)行科研、學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新的需要。

4、機(jī)器人嵌入式系統(tǒng)控制

六自由度串聯(lián)機(jī)器人及六自由度并聯(lián)機(jī)器人等關(guān)鍵設(shè)備采用嵌入式系統(tǒng)控制。系統(tǒng)緊湊小巧，對(duì)實(shí)時(shí)和多任務(wù)有很強(qiáng)的支持能力，能完成多任務(wù)并且有較短的中斷響應(yīng)時(shí)間。具有功能很強(qiáng)的存儲(chǔ)區(qū)保護(hù)功能，便于學(xué)生動(dòng)手操作和系統(tǒng)維護(hù)。

5、開放性

開放具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件源代碼。此外，系統(tǒng)中以運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)為主的單元裝備需具有良好的硬件開放性，可以和工業(yè)上眾多裝備接口，進(jìn)行系統(tǒng)集成。軟件系統(tǒng)采用開放式源代碼和通用軟件開發(fā)平臺(tái)（MS VC++和Borland C++），用戶可以進(jìn)行深層次的軟件系統(tǒng)二次開發(fā)，以便于開發(fā)出適合用戶需求的系統(tǒng)調(diào)度程序和單機(jī)運(yùn)行程序，很大程度上方便了老師和同學(xué)課題研究工作。

6、網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控（選配）

系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控模塊，使操作者在操作系統(tǒng)的同時(shí)，也可通過電腦屏幕實(shí)時(shí)觀看系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀況。同時(shí)對(duì)于有條件的學(xué)校，可將控制計(jì)算機(jī)與校園網(wǎng)相連解，使更多的學(xué)生和老師通過網(wǎng)絡(luò)觀看現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)過程，提高系統(tǒng)利用率，也可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)。

7、可擴(kuò)展性

系統(tǒng)軟、硬件部分預(yù)留擴(kuò)展空間，用戶可在原有系統(tǒng)基礎(chǔ)上增添設(shè)備模塊，并可輕松集成到系統(tǒng)中，為二次開發(fā)和擴(kuò)展教學(xué)學(xué)科創(chuàng)造了極為有利條件。

8、機(jī)器人種類

為了真正實(shí)現(xiàn)教學(xué)與工業(yè)結(jié)合，本系統(tǒng)中需應(yīng)用直角坐標(biāo)類型機(jī)器人、串聯(lián)關(guān)節(jié)型機(jī)器人、并聯(lián)加工機(jī)器人、氣動(dòng)機(jī)器人（注：以上機(jī)器人均為自主品牌，以便保證良好的開放性）等工業(yè)上常用到的機(jī)器人類型，并且設(shè)計(jì)上*按照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)器人本體進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以*了解工業(yè)上機(jī)器人的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)。每種機(jī)器人都配有詳細(xì)介紹和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。

9、交互式圖形化操作界面

系統(tǒng)控制軟件采用WINDOWS操作系統(tǒng)，具有交互式和圖形化特點(diǎn)，操作簡單易學(xué)，自動(dòng)化程度高，使教師和學(xué)生在很短的時(shí)間之內(nèi)就可以掌握對(duì)系統(tǒng)的操作。

10、豐富的狀態(tài)反饋功能

通過計(jì)算機(jī)與各單元及傳感器的通訊，將系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的狀態(tài)顯示在操作界面上，使操作者通過計(jì)算機(jī)隨時(shí)了解系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的工況、狀態(tài)、運(yùn)行數(shù)據(jù)，掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。

11、完善的生產(chǎn)及物料存儲(chǔ)統(tǒng)計(jì)功能

根據(jù)現(xiàn)代柔性制造系統(tǒng)的特點(diǎn)及發(fā)展動(dòng)向，不但從工作過程和原理仿真實(shí)際生產(chǎn)過程，而且開發(fā)了生產(chǎn)及物料存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫，根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行隨時(shí)記錄和分析生產(chǎn)過程和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

12、教材齊備

本柔性制造系統(tǒng)，除提供相應(yīng)的教學(xué)大綱外，還應(yīng)提供系統(tǒng)整體的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，包括機(jī)械篇、電控篇及軟件篇。詳細(xì)介紹各設(shè)備特點(diǎn)、原理、設(shè)計(jì)思想、計(jì)算方法。并拓展介紹工業(yè)上常用的相關(guān)元件及設(shè)備。在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)提供單獨(dú)關(guān)鍵設(shè)備如機(jī)器人等提供機(jī)械本體裝配說明書、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、軟件使用說明書等。便于獨(dú)立模塊教學(xué)和實(shí)驗(yàn)。

13、完善的保護(hù)功能

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)有漏電保護(hù)、短路保護(hù)、急停保護(hù)、限位保護(hù)、隔離保護(hù)等多種保護(hù)功能。保證安全有效的進(jìn)行教學(xué)演示和授課。

三、適用范圍

本自動(dòng)化物流及柔性制造系統(tǒng)是由倉庫儲(chǔ)存系統(tǒng)、加工裝備、物料運(yùn)輸裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等組成的自動(dòng)化制造系統(tǒng)。

本系統(tǒng)可以適應(yīng)如下課程教學(xué)和研究的需要：機(jī)械工程類、機(jī)械制造類、控制工程類、機(jī)電一體化類、工業(yè)工程類、計(jì)算機(jī)控制類、工業(yè)自動(dòng)化類、現(xiàn)場總線和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、機(jī)器人教學(xué)等。

本系統(tǒng)包含多種學(xué)科專業(yè)知識(shí)，具有開放性、創(chuàng)新性、可操作性等特點(diǎn)，可用于以下各類專業(yè)的中專、大專、本科和研究生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研工作。

1、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化

2、機(jī)電一體化

3、機(jī)械電子工程

4、機(jī)械設(shè)計(jì)及理論

5、電氣工程及其自動(dòng)化或自動(dòng)化

6、測控技術(shù)與儀器

7、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)

8、數(shù)控技術(shù)

9、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

四、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

1、氣動(dòng)系統(tǒng)的安裝與調(diào)試項(xiàng)目

選用該裝置配置的單出桿氣缸、單出雙桿氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸等氣動(dòng)執(zhí)行元件和單控電磁換向閥、雙控電磁換向閥和磁性開關(guān)等氣動(dòng)控制元件，可完成下列氣動(dòng)技術(shù)的工作任務(wù)：

項(xiàng)目一：氣動(dòng)方向控制回路的安裝

項(xiàng)目二：氣動(dòng)速度控制回路的安裝

項(xiàng)目三：擺動(dòng)控制回路的安裝

項(xiàng)目四：氣動(dòng)順序控制回路的安裝

項(xiàng)目五：氣動(dòng)機(jī)械手裝置的安裝

項(xiàng)目六：氣動(dòng)系統(tǒng)安裝與調(diào)試

2、電氣控制電路的安裝和PLC程序編寫項(xiàng)目

選用該裝置配置的PLC模塊、變頻器模塊和指令開關(guān)、傳感器等，可完成下列PLC應(yīng)用技術(shù)工作任務(wù)：

項(xiàng)目七：電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路的連接與控制程序編寫

項(xiàng)目八：電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制電路的連接與控制程序編寫

項(xiàng)目九：氣動(dòng)方向控制程序編寫

項(xiàng)目十：氣動(dòng)順序動(dòng)作控制程序編寫

項(xiàng)目十一：氣動(dòng)機(jī)械手控制程序編寫

項(xiàng)目十二：皮帶輸送機(jī)控制程序編寫

項(xiàng)目十三：機(jī)電一體化設(shè)備控制程序編寫

項(xiàng)目十四：自動(dòng)生產(chǎn)線控制程序編寫

3、 傳感檢測技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目

項(xiàng)目十五：開關(guān)量傳感器認(rèn)知及應(yīng)用

項(xiàng)目十六：數(shù)字量傳感器認(rèn)知及應(yīng)用

項(xiàng)目十七：模擬量傳感器認(rèn)知及應(yīng)用

4、電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目

項(xiàng)目十八：熟悉直流電動(dòng)機(jī)及其應(yīng)用、熟悉交流電動(dòng)機(jī)及其應(yīng)用

項(xiàng)目十九：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及伺服電動(dòng)機(jī)及其應(yīng)用

5、機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目

項(xiàng)目二十：熟悉帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用

項(xiàng)目二十一：熟悉滾珠絲杠機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用

項(xiàng)目二十二：熟悉直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用

項(xiàng)目二十三：熟悉間歇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用

項(xiàng)目二十四: 熟悉齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用

6、分揀輸送單元安裝與調(diào)試項(xiàng)目

項(xiàng)目二十五: 熟悉分揀輸送單元結(jié)構(gòu)與功能，并正確的安裝與調(diào)整

項(xiàng)目二十六: 正確分析光電編碼器電氣線路，并對(duì)其進(jìn)行連接與測試

項(xiàng)目二十七: 掌握MM420變頻器的控制方式，并對(duì)其進(jìn)行連接與測試

項(xiàng)目二十八: 熟練利用指令向?qū)渲肞LC高速計(jì)數(shù)器操作

項(xiàng)目二十九: 掌握異步電動(dòng)機(jī)位置控制程序設(shè)計(jì)與調(diào)試方法

7、檢測單元安裝與調(diào)試項(xiàng)目

項(xiàng)目三十: 檢測單元結(jié)構(gòu)與功能分析

項(xiàng)目三十一: 檢測單元機(jī)械及氣動(dòng)元件安裝與調(diào)整

項(xiàng)目三十二: 檢測單元?dú)鈩?dòng)回路分析、安裝與調(diào)試

項(xiàng)目三十三: 檢測單元電氣系統(tǒng)分析、安裝與調(diào)試

項(xiàng)目三十四: 檢測單元控制程序設(shè)計(jì)與調(diào)試

8、自動(dòng)化生產(chǎn)線機(jī)械結(jié)構(gòu)調(diào)整項(xiàng)目

選用該裝置配置的機(jī)電一體化設(shè)備部件、PLC模塊、變頻器模塊和指令開關(guān)、傳感器等，可完成下列機(jī)電設(shè)備安裝和機(jī)電一體化技術(shù)的工作任務(wù)：

項(xiàng)目三十五: 傳動(dòng)裝置同軸度的調(diào)整

項(xiàng)目三十六: 皮帶輸送機(jī)的安裝與調(diào)整

項(xiàng)目三十七: 搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)備安裝與調(diào)試

項(xiàng)目三十八: 物件分揀設(shè)備的安裝與調(diào)試

項(xiàng)目三十九: 送料設(shè)備的安裝與調(diào)試

項(xiàng)目四十: 自動(dòng)生產(chǎn)線設(shè)備安裝與調(diào)試

9、自動(dòng)控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試項(xiàng)目

選用該裝置配置的機(jī)電一體化設(shè)備部件、PLC模塊、變頻器模塊和指令開關(guān)、傳感器等，可完成下列機(jī)電設(shè)備安裝和機(jī)電一體化技術(shù)的工作任務(wù)：

項(xiàng)目四十一: 多種傳感器的安裝與調(diào)試

項(xiàng)目四十二: 機(jī)械手的自動(dòng)控制

項(xiàng)目四十三: 皮帶輸送機(jī)的自動(dòng)控制

項(xiàng)目四十四: 機(jī)電一體化設(shè)備的自動(dòng)控制

項(xiàng)目四十五: PLC控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試

項(xiàng)目四十六: 自動(dòng)生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試

10、PLC工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)的安裝及調(diào)試

系統(tǒng)選用三菱PLC主控制器，配合FX1N-485BD網(wǎng)絡(luò)模塊，基于本網(wǎng)絡(luò)通信功能，可完成下列工業(yè)現(xiàn)場總線通信技術(shù)訓(xùn)練任務(wù)：

項(xiàng)目四十七: N:N網(wǎng)絡(luò)的硬件連接、調(diào)試

項(xiàng)目四十八: N:N網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置、調(diào)試

項(xiàng)目四十九: 基于多臺(tái)PLC的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)讀寫程序編寫與調(diào)試

11、物料倉儲(chǔ)的安裝及調(diào)試

項(xiàng)目五十:氣動(dòng)組件的應(yīng)用與裝調(diào)

項(xiàng)目五十一：步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置與應(yīng)用

項(xiàng)目五十二：單軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用

項(xiàng)目五十三：雙軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用

項(xiàng)目五十四：絲桿傳動(dòng)系統(tǒng)裝調(diào)與應(yīng)用

項(xiàng)目五十五：出入倉管理程序的應(yīng)用

項(xiàng)目五十六：貨倉分配管理應(yīng)用

項(xiàng)目五十七：倉庫統(tǒng)計(jì)與分類管理

項(xiàng)目五十八：脈沖定位控制應(yīng)用

項(xiàng)目五十九：步進(jìn)系統(tǒng)控制與應(yīng)用

五、系統(tǒng)流程

自動(dòng)供料單元將料庫中的毛坯提升至固定高度，自動(dòng)送料單元將毛坯從料庫中取出，擺放至自動(dòng)化輸送系統(tǒng)單元輸送線上。運(yùn)輸帶將毛坯送至數(shù)控銑床前端，經(jīng)過擺正和自動(dòng)裝夾后并完成自動(dòng)加工（并聯(lián)加工中心或數(shù)控車床）。加工完成后，由上下料搬運(yùn)機(jī)器人取出工件，將工件放回到輸送線上。工件由步進(jìn)傳送機(jī)構(gòu)送入模擬加熱爐完成加熱。工件運(yùn)送到導(dǎo)向與分揀單元，機(jī)械手完成抓取工件、擺動(dòng)，完成淬火工序后送至檢測單元。經(jīng)檢測，不合格的產(chǎn)品由氣推裝置送到廢品存放處，合格的產(chǎn)品將繼續(xù)傳送至裝配單元，完成零件組裝。組件從輸送機(jī)上取下并送至自動(dòng)化立體倉庫單元的成品庫，完成一個(gè)工作流程。

六、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)說明

實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)以鋁合金型材為主，數(shù)控精密制作，可拆裝組合，所有配件均選用工業(yè)型標(biāo)準(zhǔn)配件。系統(tǒng)的PLC模塊的I/O端子、變頻器的接線端子、各常用模塊與PLC的連接端子，均與安全插座連接，使用帶安全插頭的導(dǎo)線進(jìn)行電路連接；各指令開關(guān)、光電開關(guān)、傳感器和指示元件的電路，則通過端子排進(jìn)行連接。插拔線連接電路與端子牌連接電路相結(jié)合，既保證學(xué)生基本技能的訓(xùn)練、形成和鞏固，又保證電路連接的快速、安全和可靠。

鋁合金導(dǎo)軌式實(shí)訓(xùn)臺(tái)：可以安裝送料機(jī)構(gòu)、機(jī)械手、傳輸分揀機(jī)構(gòu)。實(shí)訓(xùn)模塊及PLC主機(jī)等可以放置在拉出式的支架上。

觸摸屏模塊：MCG7062

PLC模塊及變頻器模塊：PLC40點(diǎn)以上IO西門子；變頻器：西門子；模塊材料要求：高強(qiáng)度塑料外殼、重量輕，面板是鋁塑板，圖案、文字符號(hào)采用進(jìn)口油墨絲印。

電源模塊：三相電源總開關(guān)（帶漏電和短路保護(hù)）1個(gè)，熔斷器3只，單相電源插座2個(gè)，安全插座5個(gè)；

按鈕模塊：24V/6A、12V/2A各一組；急停按鈕1只，轉(zhuǎn)換開關(guān)2只，蜂鳴器1只，復(fù)位按鈕黃、綠、紅各1只，自鎖按鈕黃、綠、紅各1只，24V指示燈黃、綠、紅各2只；

一體化接線排：接線排殼體上兩側(cè)相對(duì)設(shè)置有一初級(jí)接線區(qū)（接線端子）和一次級(jí)接線區(qū)（安全插座）；接線端子與對(duì)應(yīng)的安全插座通過導(dǎo)電彈性件連接；接線排殼體邊緣卷折，設(shè)有固定用的螺孔，可以固定在實(shí)訓(xùn)桌上。

井式上料機(jī)構(gòu)：井式工件庫1件，物料推出機(jī)構(gòu)1件，光電傳感器2只，磁性開關(guān)2只，單缸氣缸1只，單控電磁閥1只，警示燈1只，主要完成將工件庫中的工件依次推出。氣缸及附屬傳感器選用SMC。

氣動(dòng)機(jī)械手裝置：四自由度氣動(dòng)機(jī)械手，氣缸及附屬傳感器選用SMC；整個(gè)搬運(yùn)機(jī)構(gòu)能完成四個(gè)自由度動(dòng)作，手臂伸縮、手臂旋轉(zhuǎn)、手爪上下、手爪松緊。氣缸及附屬傳感器選用SMC。

加工機(jī)構(gòu)：主要由物料臺(tái)、物料夾緊裝置、龍門式二維運(yùn)動(dòng)裝置、主軸電機(jī)、刀具以及相應(yīng)的傳感器、磁性開關(guān)、電磁閥、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器、主軸電機(jī)、滾珠絲桿副、支架、機(jī)械零部件構(gòu)成。

物件包裝機(jī)構(gòu)：主要由井式供料單元、三工位旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)、平面軸承、沖壓裝配單元、光電傳感器磁性開關(guān)、電磁閥（日本SMC）、直流減速電機(jī)、支架、機(jī)械零部件構(gòu)成。

物料分揀裝置：傳送帶通過三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，在傳送帶端點(diǎn)處設(shè)計(jì)有落料口，通過光電傳感器檢測物料；傳送帶上裝有三個(gè)出料槽，對(duì)應(yīng)位置有電感傳感器、光纖傳感器等，同時(shí)正對(duì)料槽位置裝有推料氣缸，共計(jì)三個(gè)氣缸。傳送帶采用可拆卸的鋁合金支架。氣缸及附屬傳感器選用SMC。

七、系統(tǒng)主要配置清單

本系統(tǒng)配置可根據(jù)客戶要求進(jìn)行調(diào)整。其基本配置如表1：

表1：系統(tǒng)基本配置一覽表

八、系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

1、自動(dòng)上料單元的技術(shù)參數(shù)

由鋁型材搭建的立體化倉庫,與自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)及光電傳感器組成，完成原料及成品件的取出和存放。并由傳感器完成庫存信息的發(fā)送。

表2：立體化倉庫技術(shù)參數(shù)表

表3：自動(dòng)上料單元技術(shù)參數(shù)表

2、PLC可編程控制器

本系統(tǒng)每個(gè)工作單元均由獨(dú)立一臺(tái)PLC控制，可進(jìn)行模塊功能訓(xùn)練。同時(shí)，中控系統(tǒng)也由一獨(dú)立的PLC進(jìn)行控制。PLC的基本技術(shù)參數(shù)為：

品牌：三菱或西門子

輸入：24點(diǎn)

輸出：16點(diǎn)（晶體管）

高速計(jì)數(shù)器：4點(diǎn)

脈沖輸出：100KHz 2點(diǎn)  30KHz 2點(diǎn)

定時(shí)器：4096位

計(jì)數(shù)器：4096位

內(nèi)部輔助繼電器：8192點(diǎn)

保持繼電器：8192點(diǎn)

輸入中斷：8點(diǎn)

脈沖捕捉輸：8點(diǎn)

3、柔性制造加工單元

柔性加工單元選用數(shù)控銑床，也可根據(jù)客戶要求配置相應(yīng)的數(shù)控車床。數(shù)控銑床的基本參數(shù)如表4。

4、嵌入式控制系統(tǒng)

104-1541CLDN(B) 是一款可單+5V 供電工作的嵌入式應(yīng)用型的All-in-one Geode 586 的電腦主機(jī)板，104-1541CLDN(B)的GX1 處理器和CS5530A 芯片一起可以實(shí)現(xiàn)的性能，它的外形設(shè)計(jì)緊湊僅96mmX90mm 它高度集成了一個(gè)PCI CRT/LCD/LVDS 同時(shí)顯示控制器，二個(gè)RS-232串口、一個(gè)多模式并口(ECP/EPP/SPP)、 兩個(gè)USB口、一個(gè)PS/2 鍵盤鼠標(biāo)接口、一個(gè)Compact Flash 卡接口、一個(gè)硬盤接口、一個(gè)10/100M 自適應(yīng)以太PCI 網(wǎng)卡、PC104 接口和一個(gè)看門狗定時(shí)器，看門狗可以將終止的系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位其內(nèi)置高速PCI IDE 控制器支持PIO，UDMA/33 和總線主模式zui多可連接兩個(gè)IDE 設(shè)備，包括大容量硬盤CD-ROM 驅(qū)動(dòng)器、DVD-ROM 驅(qū)動(dòng)器、104-1541CLDN(B) 具有電源管理功能可以將電源消耗降至zui小，你可以利用這個(gè)特點(diǎn)關(guān)閉顯示器停止硬盤軸心馬達(dá)。其基本性能指標(biāo)為：

微處理器CPU

板上集成低功耗NS GX1 200MHz 到300MHz 處理器無風(fēng)扇；

外部總線頻率:33MHz, BGA 封裝芯片組Chipset

NS GX1/CS5530A/W83977F-A 二級(jí)Cache 集成于GX1 處理器內(nèi)系統(tǒng)存儲(chǔ)器System Memory

一條SODIMM 插槽zui大可支持128M 內(nèi)存

內(nèi)存類型SDRAM ( 同步DRAM)

IDE 功能

一個(gè)EIDE 接口zui多可接兩個(gè)設(shè)備支持PIO 模式3/4 或Ultra DMA33 IDE 硬盤和ATAPI CD-ROM/DVD-ROM

USB 功能

兩個(gè)USB 接口符合USB 規(guī)格Rev. 1.0

BIOS

Award BIOS 即插即用

256KB (2Mbit) flash 內(nèi)存芯片

5、搬運(yùn)機(jī)器人單元

在本系統(tǒng)中,六自由度搬運(yùn)機(jī)器人采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu),按工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì),速度快、柔性好；模塊化結(jié)構(gòu)，簡單、緊湊，*實(shí)驗(yàn)要求；控制系統(tǒng)采作Windows系列操作系統(tǒng)，二次開發(fā)方便于工作、快捷，適于教學(xué)實(shí)驗(yàn)；提供通用機(jī)器人語言編程系統(tǒng)，可通過圖形示教自動(dòng)生成機(jī)器人語言等程序；提供實(shí)驗(yàn)教材，內(nèi)容涵蓋機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、機(jī)器人軌跡規(guī)劃等。

在工作過程中，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)可靠，無燥聲。定位準(zhǔn)確，運(yùn)行精度高。氣動(dòng)手爪夾持力大，工作不松動(dòng)。真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)搬動(dòng)與安裝工件的無人操作的功能。

表5：搬運(yùn)機(jī)器人單元技術(shù)參數(shù)

6、氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)器人單元

這種機(jī)器人實(shí)際上同直角坐標(biāo)的結(jié)構(gòu)差別不大，只不過由電控平移臺(tái)變成了氣缸而已。氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)器人多用于貨物較輕，潔凈的工作場合。實(shí)現(xiàn)工件在流水線上自動(dòng)分揀功能。系統(tǒng)中氣動(dòng)機(jī)器人采用進(jìn)口高精度氣缸配合鋁合金型材搭建而成，精度高且外形美觀。

表6：氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)器人技術(shù)參數(shù)

7、自動(dòng)化輸送線系統(tǒng)單元

本輸送系統(tǒng)由7條皮帶輸送機(jī)和2臺(tái)90度轉(zhuǎn)角輸送機(jī)組成H型輸送系統(tǒng)，框架采用鋁合金框架,其結(jié)構(gòu)簡單、重量輕，安裝、使用、維護(hù)方便。每條皮帶運(yùn)輸機(jī)由鋁合金支架、皮帶、輥筒、電機(jī)與減速器組成，并且輸送機(jī)上裝有位置傳感器。轉(zhuǎn)角輸送部分由直流電機(jī)+減速器驅(qū)動(dòng)，所有輸送機(jī)速度可調(diào)，系統(tǒng)中要有一條變頻調(diào)速輸送線。

表7：自動(dòng)化輸送線系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

八、工業(yè)總線控制系統(tǒng)

1、總線控制系統(tǒng)組網(wǎng)圖

控制系統(tǒng)由1臺(tái)主控計(jì)算機(jī)、3臺(tái)計(jì)算機(jī)、2臺(tái)嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器、2臺(tái)PLC組成。通過ProfiBus-DP總線同主控計(jì)算機(jī)控制中心做數(shù)據(jù)交換。如圖2所示。

圖2：控制系統(tǒng)組網(wǎng)圖

2、實(shí)驗(yàn)安全保護(hù)系統(tǒng)（五級(jí)保護(hù)）

由于該系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)、自動(dòng)化的設(shè)備多，這對(duì)于建設(shè)一個(gè)*進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室來說，實(shí)驗(yàn)的安全保護(hù)系統(tǒng)是非常重要的，系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了多層次多重保護(hù)措施。

a)機(jī)械保護(hù)：對(duì)存在危險(xiǎn)性機(jī)械，碼垛機(jī)、六自由的機(jī)器人等設(shè)置有機(jī)械碰撞強(qiáng)行停止運(yùn)行的措施。

b)電氣停止保護(hù)：對(duì)存在危險(xiǎn)性機(jī)械，設(shè)置有危險(xiǎn)設(shè)置緊急電氣停止保護(hù)措施，如堆垛機(jī)上下限位、軌道起點(diǎn)、終點(diǎn)限位緊急電氣停止運(yùn)行。

c)電氣減速運(yùn)行保護(hù)：對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)械在上述危險(xiǎn)位置前設(shè)置有緊急減速運(yùn)行開關(guān)，以便使碼垛機(jī)、六自由度串聯(lián)機(jī)器人在危險(xiǎn)位置就提前減速運(yùn)行。

d)區(qū)域性安全保護(hù)：碼垛機(jī)、六自由度串聯(lián)機(jī)器人、六自由度并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)行等區(qū)域，為避免產(chǎn)生危險(xiǎn)后果，設(shè)置區(qū)域性報(bào)警、停止傳感器裝置，以便緊急停止運(yùn)行中的設(shè)備。

e)人工緊急停止：在現(xiàn)場管理人員附近設(shè)置人工緊急停止按鈕，一旦出現(xiàn)不安全預(yù)兆，可按下“緊停”按鈕，緊急停止運(yùn)行設(shè)備。

九、軟件部分總述

軟件部分包括主控單元和各分站控制單元，其中主控單元由工業(yè)計(jì)算機(jī)及主控軟件組成，通過ProfiBus-DP總線通訊采集各分站信息，并協(xié)調(diào)各個(gè)分站動(dòng)作，同時(shí)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互界面接受用戶控制和操作。如圖3所示。

圖3：整體結(jié)構(gòu)圖

硬件配置：P4級(jí)計(jì)算機(jī)、內(nèi)存1G、19寸純屏顯示器。

軟件運(yùn)行平臺(tái)：Windows NT4.0、Workstation 、Windows 2000、Windows XP。

軟件開發(fā)平臺(tái)：Windows NT4.0、Workstation 、Visual C++ 6.0，Microsoft Access或SQL2000，組態(tài)王。

一、主控單元

1、連續(xù)控制

系統(tǒng)提供可視化界面，模塊內(nèi)部負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)工作流邏輯配置與時(shí)序控制，操作員在此可以操作系統(tǒng)的初始化、運(yùn)行、停止工作，并開始整個(gè)物流系統(tǒng)的連續(xù)工作，同時(shí)可以實(shí)時(shí)觀察到各個(gè)作業(yè)節(jié)點(diǎn)的工作狀況及工件信息。如圖4所示。

圖4：系統(tǒng)控制界面

2、立體倉庫信息監(jiān)視

系統(tǒng)提供可視化界面，操作員對(duì)各個(gè)倉庫的物料儲(chǔ)存狀態(tài)可以實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控。如圖5所示。

圖5：立體倉庫控制界面

3、手動(dòng)控制

系統(tǒng)提供可視化界面，操作員可將物流系統(tǒng)分為若干個(gè)作業(yè)完成，其中分別包括控制各個(gè)傳送帶裝置的運(yùn)動(dòng)、氣推裝置的控制、立體倉庫碼垛機(jī)的控制、六自由度并聯(lián)加工中心的控制、數(shù)控車床控制、六自由度搬運(yùn)機(jī)器人的控制、氣動(dòng)分揀條碼檢測單元的控制以及電源開關(guān)的控制。

4、六自由度串聯(lián)搬運(yùn)機(jī)器人控制

系統(tǒng)提供可視化界面，操作員可以在此對(duì)上下料搬運(yùn)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制，該模塊通過網(wǎng)絡(luò)通訊控制上下料搬運(yùn)分站來實(shí)現(xiàn)動(dòng)作。如圖6所示。

圖6：機(jī)器人控制界面

5、四自由度碼垛機(jī)控制

系統(tǒng)提供可視化界面，操作員可以在此對(duì)四自由度碼垛機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制，該模塊通過網(wǎng)絡(luò)通訊控制四自由度碼垛機(jī)實(shí)現(xiàn)各軸動(dòng)作。如圖7所示。

6、安全管理

設(shè)定操作員的不同權(quán)限，不同權(quán)限可以做不同的事情，例如：系統(tǒng)管理員可以使用所有功能而普通操作員只可以使用其中一項(xiàng)或幾項(xiàng)功能。

7、系統(tǒng)狀態(tài)

系統(tǒng)提供可視化界面，操作員可以實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)設(shè)備的工作狀態(tài)。其中包括各個(gè)裝置是否正在運(yùn)行，各個(gè)裝置是否已經(jīng)通電。物流系統(tǒng)中正在分揀的各個(gè)物料的所在位置。

十、其它技術(shù)參數(shù)

1、系統(tǒng)占地面積：≤4m×6m；

2、電源：380V/220V  50/60Hz；

3、毛坯或工件：0.5Kg≤重量≤6.0Kg，尺寸≤100mm×100mm×100mm；

4、系統(tǒng)檢測精度：≤±0.1mm；

5、生產(chǎn)節(jié)拍：≤3min/件；

6、毛坯或工件材料：有色金屬、工程塑料；

7、系統(tǒng)可同時(shí)滿足30-35名學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；

8、系統(tǒng)各組成單元具有足夠的剛度，設(shè)備運(yùn)行時(shí)不會(huì)產(chǎn)生干擾正常教學(xué)的噪音。

十一、提供的文檔資料

1、系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書機(jī)械篇

我公司提供的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書機(jī)械篇不僅提供了教學(xué)大綱供學(xué)院參考，而且從系統(tǒng)單元層面上詳細(xì)介紹了每個(gè)模塊單元組成基本設(shè)備的設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)過程、工藝方法、結(jié)構(gòu)組成、計(jì)算方法、與實(shí)驗(yàn)相配套的教學(xué)內(nèi)容，并在介紹本系統(tǒng)設(shè)備基礎(chǔ)上擴(kuò)展到工業(yè)相關(guān)設(shè)備的基本知識(shí)。在每一個(gè)模塊或者設(shè)備介紹下，指導(dǎo)書還留有實(shí)驗(yàn)作業(yè)，讓學(xué)生充分掌握所了解和學(xué)到的專業(yè)知識(shí)，并具有較強(qiáng)的動(dòng)手能力。

2、系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書控制篇

與機(jī)械篇構(gòu)成一樣，系統(tǒng)的介紹了整體及模塊組成設(shè)備的控制原理和方法，闡述了本系統(tǒng)中包含的電氣控制與單片機(jī)直至工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)大多數(shù)自動(dòng)控制知識(shí)。并在系統(tǒng)知識(shí)范圍內(nèi)預(yù)設(shè)了課程試驗(yàn)作業(yè)，讓學(xué)生在本專業(yè)課程基礎(chǔ)上提高自己。并了解和掌握工業(yè)現(xiàn)場所應(yīng)用到的基本知識(shí)。

3、系統(tǒng)軟件使用說明書

系統(tǒng)軟件使用說明書著重與軟件安裝使用和注意事項(xiàng)。并介紹二次開發(fā)相關(guān)知識(shí)，以及系統(tǒng)軟件基礎(chǔ)上增加功能的示例等。軟件說明書還包含單個(gè)模塊，比如串聯(lián)和并聯(lián)機(jī)器人單獨(dú)使用的軟件說明書，并配備完善的恢復(fù)功能，學(xué)生或者教師可在軟件基礎(chǔ)上任意合理更改，zui終都能恢復(fù)到初始狀態(tài)。

4、檢測系統(tǒng)使用說明書

檢測控制系統(tǒng)說明書及程序算法相關(guān)知識(shí)。

5、串聯(lián)機(jī)器人使用說明書

為單個(gè)機(jī)器人使用時(shí)的硬件與使用說明書。

6、串聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

為單個(gè)機(jī)器人進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)材料，包括機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的介紹，以及機(jī)器人正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，還有插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)、軌跡規(guī)劃、點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)、裝配、搬運(yùn)等實(shí)驗(yàn)過程介紹。并具有一定的實(shí)驗(yàn)格式。

7、并聯(lián)機(jī)器人使用說明書

為單個(gè)機(jī)器人使用時(shí)的硬件與使用說明書。

8、并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

為單個(gè)機(jī)器人進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)材料，包括機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的介紹，以及機(jī)器人正運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，還有插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)、軌跡規(guī)劃、點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)、加工、編程等實(shí)驗(yàn)過程介紹。并具有一定的實(shí)驗(yàn)格式。

9、關(guān)鍵設(shè)備三維課件與動(dòng)畫

我公司提供關(guān)鍵設(shè)備如機(jī)器人等三維立體圖，學(xué)生可在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上在計(jì)算機(jī)上操作機(jī)器人本體裝配、檢測甚至獨(dú)立設(shè)計(jì)等實(shí)驗(yàn)課程。公司在此基礎(chǔ)上提高機(jī)器人動(dòng)作演示動(dòng)畫，為教師授課增加了實(shí)際課件，更使得學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)的興趣。

10、電控布線圖與原理圖

11、軟件動(dòng)態(tài)鏈接庫與二次開發(fā)接口、部分源代碼

12、其他外購設(shè)備說明書

相關(guān)鏈接：

TYFMS-01A型柔性制造實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

TYSC-A型數(shù)控車床裝調(diào)維修實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

TYSX-A型數(shù)控銑綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)