TYFMS-01A型 柔性制造實訓(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)濟效益。柔性制造系統(tǒng)正是在這種形勢下應(yīng)運而生的。

TYFMS-01A型 柔性制造實訓(xùn)系統(tǒng)|數(shù)控設(shè)備是在流水線和自動化專機的功能基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展形成的自動工作的機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、物料運儲裝置和計算機控制系統(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 根據(jù)汽車板簧生產(chǎn)工藝的真實案例，結(jié)合教學(xué)需要設(shè)計而成。該系統(tǒng)主要由以下單元模塊組成：自動供料單元、自動上料單元、柔性制造加工單元、自動化立體倉庫、多種形式的檢測單元、上下料搬運機器人單元；分揀單元、自動化輸送線系統(tǒng)單元、搬運機器人單元、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。

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

通過該系統(tǒng)，使學(xué)生可通過實驗了解柔性制造系統(tǒng)的基本組成和基本原理，為學(xué)生提供一個開放性的，創(chuàng)新性的和可參與性的實驗平臺，讓學(xué)生全面掌握機電一體化技術(shù)的應(yīng)用開發(fā)和集成技術(shù)，幫助學(xué)生從系統(tǒng)整體角度去認識系統(tǒng)各組成部分，從而掌握機電控制系統(tǒng)的組成、功能及控制原理?？梢源龠M學(xué)生在機械設(shè)計、電氣自動化、自動控制、機器人技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)等方面的學(xué)習(xí),并對電機驅(qū)動及控制技術(shù)、PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用、計算機網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)、高級語言編程等技能得到實際的訓(xùn)練，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生在機電系統(tǒng)的設(shè)計、裝配、調(diào)試能力等方面均能得到綜合提高。該系統(tǒng)設(shè)計有漏電保護、短路保護、急停保護、限位保護、隔離保護等多種保護功能。

二、系統(tǒng)特點

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)中的所有單機模塊設(shè)備進行高度的集成。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)工藝的真實案例，按工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，并可全面兼容標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)級設(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/單機"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)獨立操作，可用單機設(shè)備為平臺，進行單項技術(shù)的研發(fā)，易擴展。即方便教學(xué)又zui大程度的滿足了教師進行科研、學(xué)生進行創(chuàng)新的需要。

4、機器人嵌入式系統(tǒng)控制

六自由度串聯(lián)機器人及六自由度并聯(lián)機器人等關(guān)鍵設(shè)備采用嵌入式系統(tǒng)控制。系統(tǒng)緊湊小巧，對實時和多任務(wù)有很強的支持能力，能完成多任務(wù)并且有較短的中斷響應(yīng)時間。具有功能很強的存儲區(qū)保護功能，便于學(xué)生動手操作和系統(tǒng)維護。

5、開放性

開放具有自主知識產(chǎn)權(quán)的軟件源代碼。此外，系統(tǒng)中以運動控制技術(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（MS VC++和Borland C++），用戶可以進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)度程序和單機運行程序，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，也可通過電腦屏幕實時觀看系統(tǒng)的實際運行狀況。同時對于有條件的學(xué)校，可將控制計算機與校園網(wǎng)相連解，使更多的學(xué)生和老師通過網(wǎng)絡(luò)觀看現(xiàn)場實驗過程，提高系統(tǒng)利用率，也可實現(xiàn)遠程教學(xué)。

7、可擴展性

系統(tǒng)軟、硬件部分預(yù)留擴展空間，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)和擴展教學(xué)學(xué)科創(chuàng)造了極為有利條件。

8、機器人種類

為了真正實現(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)類型機器人、串聯(lián)關(guān)節(jié)型機器人、并聯(lián)加工機器人、氣動機器人（注：以上機器人均為自主品牌，以便保證良好的開放性）等工業(yè)上常用到的機器人類型，并且設(shè)計上*按照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和結(jié)構(gòu)對機器人本體進行設(shè)計，可以*了解工業(yè)上機器人的特點和結(jié)構(gòu)。每種機器人都配有詳細介紹和實驗指導(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，操作簡單易學(xué)，自動化程度高，使教師和學(xué)生在很短的時間之內(nèi)就可以掌握對系統(tǒng)的操作。

10、豐富的狀態(tài)反饋功能

通過計算機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，使操作者通過計算機隨時了解系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的工況、狀態(tài)、運行數(shù)據(jù)，掌握系統(tǒng)運行狀態(tài)。

11、完善的生產(chǎn)及物料存儲統(tǒng)計功能

根據(jù)現(xiàn)代柔性制造系統(tǒng)的特點及發(fā)展動向，不但在工作過程和原理上仿真實際生產(chǎn)過程，而且開發(fā)了生產(chǎn)及物料存儲數(shù)據(jù)庫，根據(jù)系統(tǒng)的運行隨時記錄和分析生產(chǎn)過程和存儲數(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)整體的實驗指導(dǎo)書，包括機械篇、電控篇及軟件篇。詳細介紹各設(shè)備特點、原理、設(shè)計思想、計算方法。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)提供單獨關(guān)鍵設(shè)備如機器人等提供機械本體裝配說明書、實驗指導(dǎo)書、軟件使用說明書等。便于獨立模塊教學(xué)和實驗。

13、完善的保護功能

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

三、適用范圍

本自動化物流及柔性制造系統(tǒng)是由倉庫儲存系統(tǒng)、加工裝備、物料運輸裝置和計算機控制系統(tǒng)等組成的自動化制造系統(tǒng)。

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

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

1、機械設(shè)計制造及其自動化

2、機電一體化

3、機械電子工程

4、機械設(shè)計及理論

5、電氣工程及其自動化或自動化

6、測控技術(shù)與儀器

7、計算機應(yīng)用技術(shù)

8、數(shù)控技術(shù)

9、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

四、實驗項目

1、氣動系統(tǒng)的安裝與調(diào)試項目

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)等氣動控制元件，可完成下列氣動技術(shù)的工作任務(wù)：

項目一：氣動方向控制回路的安裝

項目二：氣動速度控制回路的安裝

項目三：擺動控制回路的安裝

項目四：氣動順序控制回路的安裝

項目五：氣動機械手裝置的安裝

項目六：氣動系統(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)：

項目七：電動機正反轉(zhuǎn)控制電路的連接與控制程序編寫

項目八：電動機調(diào)速控制電路的連接與控制程序編寫

項目九：氣動方向控制程序編寫

項目十：氣動順序動作控制程序編寫

項目十一：氣動機械手控制程序編寫

項目十二：皮帶輸送機控制程序編寫

項目十三：機電一體化設(shè)備控制程序編寫

項目十四：自動生產(chǎn)線控制程序編寫

3、 傳感檢測技術(shù)應(yīng)用項目

項目十五：開關(guān)量傳感器認知及應(yīng)用

項目十六：數(shù)字量傳感器認知及應(yīng)用

項目十七：模擬量傳感器認知及應(yīng)用

4、電機驅(qū)動技術(shù)應(yīng)用項目

項目十八：熟悉直流電動機及其應(yīng)用、熟悉交流電動機及其應(yīng)用

項目十九：步進電動機及伺服電動機及其應(yīng)用

5、機械傳動技術(shù)應(yīng)用項目

項目二十：熟悉帶傳動機構(gòu)及其應(yīng)用

項目二十一：熟悉滾珠絲杠機構(gòu)及其應(yīng)用

項目二十二：熟悉直線導(dǎo)軌機構(gòu)及其應(yīng)用

項目二十三：熟悉間歇傳動機構(gòu)及其應(yīng)用

項目二十四: 熟悉齒輪傳動機構(gòu)及其應(yīng)用

6、分揀輸送單元安裝與調(diào)試項目

項目二十五: 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

項目二十六: 正確分析光電編碼器電氣線路，并對其進行連接與測試

項目二十七: 掌握MM420變頻器的控制方式，并對其進行連接與測試

項目二十八: 熟練利用指令向?qū)渲肞LC高速計數(shù)器操作

項目二十九: 掌握異步電動機位置控制程序設(shè)計與調(diào)試方法

7、檢測單元安裝與調(diào)試項目

項目三十: 檢測單元結(jié)構(gòu)與功能分析

項目三十一: 檢測單元機械及氣動元件安裝與調(diào)整

項目三十二: 檢測單元氣動回路分析、安裝與調(diào)試

項目三十三: 檢測單元電氣系統(tǒng)分析、安裝與調(diào)試

項目三十四: 檢測單元控制程序設(shè)計與調(diào)試

8、自動化生產(chǎn)線機械結(jié)構(gòu)調(diào)整項目

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

項目三十五: 傳動裝置同軸度的調(diào)整

項目三十六: 皮帶輸送機的安裝與調(diào)整

項目三十七: 搬運機械手設(shè)備安裝與調(diào)試

項目三十八: 物件分揀設(shè)備的安裝與調(diào)試

項目三十九: 送料設(shè)備的安裝與調(diào)試

項目四十: 自動生產(chǎn)線設(shè)備安裝與調(diào)試

9、自動控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試項目

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

項目四十一: 多種傳感器的安裝與調(diào)試

項目四十二: 機械手的自動控制

項目四十三: 皮帶輸送機的自動控制

項目四十四: 機電一體化設(shè)備的自動控制

項目四十五: PLC控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試

項目四十六: 自動生產(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)：

項目四十七: N:N網(wǎng)絡(luò)的硬件連接、調(diào)試

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

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

11、物料倉儲的安裝及調(diào)試

項目五十:氣動組件的應(yīng)用與裝調(diào)

項目五十一：步進驅(qū)動系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置與應(yīng)用

項目五十二：單軸運動系統(tǒng)應(yīng)用

項目五十三：雙軸運動系統(tǒng)應(yīng)用

項目五十四：絲桿傳動系統(tǒng)裝調(diào)與應(yīng)用

項目五十五：出入倉管理程序的應(yīng)用

項目五十六：貨倉分配管理應(yīng)用

項目五十七：倉庫統(tǒng)計與分類管理

項目五十八：脈沖定位控制應(yīng)用

項目五十九：步進系統(tǒng)控制與應(yīng)用

五、系統(tǒng)流程

自動供料單元將料庫中的毛坯提升至固定高度，自動送料單元將毛坯從料庫中取出，擺放至自動化輸送系統(tǒng)單元輸送線上。運輸帶將毛坯送至數(shù)控銑床前端，經(jīng)過擺正和自動裝夾后并完成自動加工（并聯(lián)加工中心或數(shù)控車床）。加工完成后，由上下料搬運機器人取出工件，將工件放回到輸送線上。工件由步進傳送機構(gòu)送入模擬加熱爐完成加熱。工件運送到導(dǎo)向與分揀單元，機械手完成抓取工件、擺動，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。組件從輸送機上取下并送至自動化立體倉庫單元的成品庫，完成一個工作流程。

六、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)說明

實訓(xùn)系統(tǒng)機械結(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)軌式實訓(xùn)臺：可以安裝送料機構(gòu)、機械手、傳輸分揀機構(gòu)。實訓(xùn)模塊及PLC主機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點以上IO西門子；變頻器：西門子；模塊材料要求：高強度塑料外殼、重量輕，面板是鋁塑板，圖案、文字符號采用進口油墨絲印。

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

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)相對設(shè)置有一初級接線區(qū)（接線端子）和一次級接線區(qū)（安全插座）；接線端子與對應(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，可以固定在實訓(xùn)桌上。

井式上料機構(gòu)：井式工件庫1件，物料推出機構(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。

氣動機械手裝置：四自由度氣動機械手，氣缸及附屬傳感器選用SMC；整個搬運機構(gòu)能完成四個自由度動作，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。

加工機構(gòu)：主要由物料臺、物料夾緊裝置、龍門式二維運動裝置、主軸電機、刀具以及相應(yīng)的傳感器、磁性開關(guān)、電磁閥、步進電機及驅(qū)動器、主軸電機、滾珠絲桿副、支架、機械零部件構(gòu)成。

物件包裝機構(gòu)：主要由井式供料單元、三工位旋轉(zhuǎn)工作臺、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、支架、機械零部件構(gòu)成。

物料分揀裝置：傳送帶通過三相異步電動機驅(qū)動，在傳送帶端點處設(shè)計有落料口，通過光電傳感器檢測物料；傳送帶上裝有三個出料槽，對應(yīng)位置有電感傳感器、光纖傳感器等，同時正對料槽位置裝有推料氣缸，共計三個氣缸。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,與自動上料機構(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)每個工作單元均由獨立一臺PLC控制，可進行模塊功能訓(xùn)練。同時，中控系統(tǒng)也由一獨立的PLC進行控制。PLC的基本技術(shù)參數(shù)為：

品牌：三菱或西門子

輸入：24點

輸出：16點（晶體管）

高速計數(shù)器：4點

脈沖輸出：100KHz 2點  30KHz 2點

定時器：4096位

計數(shù)器：4096位

內(nèi)部輔助繼電器：8192點

保持繼電器：8192點

輸入中斷：8點

脈沖捕捉輸：8點

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 的電腦主機板，104-1541CLDN(B)的GX1 處理器和CS5530A 芯片一起可以實現(xiàn)的性能，它的外形設(shè)計緊湊僅96mmX90mm 它高度集成了一個PCI CRT/LCD/LVDS 同時顯示控制器，二個RS-232串口、一個多模式并口(ECP/EPP/SPP)、 兩個USB口、一個PS/2 鍵盤鼠標(biāo)接口、一個Compact Flash 卡接口、一個硬盤接口、一個10/100M 自適應(yīng)以太PCI 網(wǎng)卡、PC104 接口和一個看門狗定時器，看門狗可以將終止的系統(tǒng)自動復(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IDE 設(shè)備，包括大容量硬盤CD-ROM 驅(qū)動器、DVD-ROM 驅(qū)動器、104-1541CLDN(B) 具有電源管理功能可以將電源消耗降至zui小，你可以利用這個特點關(guān)閉顯示器停止硬盤軸心馬達。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Cache 集成于GX1 處理器內(nèi)系統(tǒng)存儲器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EIDE 接口zui多可接兩個設(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、搬運機器人單元

在本系統(tǒng)中,六自由度搬運機器人采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu),按工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計,速度快、柔性好；模塊化結(jié)構(gòu)，簡單、緊湊，*實驗要求；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)實驗；提供通用機器人語言編程系統(tǒng)，可通過圖形示教自動生成機器人語言等程序；提供實驗教材，內(nèi)容涵蓋機器人運動學(xué)、動力學(xué)、控制系統(tǒng)的設(shè)計、機器人軌跡規(guī)劃等。

在工作過程中，運動平穩(wěn)可靠，無燥聲。定位準(zhǔn)確，運行精度高。氣動手爪夾持力大，工作不松動。真正實現(xiàn)自動搬動與安裝工件的無人操作的功能。

表5：搬運機器人單元技術(shù)參數(shù)

6、氣動搬運機器人單元

這種機器人實際上同直角坐標(biāo)的結(jié)構(gòu)差別不大，只不過由電控平移臺變成了氣缸而已。氣動搬運機器人多用于貨物較輕，潔凈的工作場合。實現(xiàn)工件在流水線上自動分揀功能。系統(tǒng)中氣動機器人采用進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：氣動搬運機器人技術(shù)參數(shù)

7、自動化輸送線系統(tǒng)單元

本輸送系統(tǒng)由7條皮帶輸送機和2臺90度轉(zhuǎn)角輸送機組成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、維護方便。每條皮帶運輸機由鋁合金支架、皮帶、輥筒、電機與減速器組成，并且輸送機上裝有位置傳感器。轉(zhuǎn)角輸送部分由直流電機+減速器驅(qū)動，所有輸送機速度可調(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臺主控計算機、3臺計算機、2臺嵌入式運動控制器、2臺PLC組成。通過ProfiBus-DP總線同主控計算機控制中心做數(shù)據(jù)交換。如圖2所示。

圖2：控制系統(tǒng)組網(wǎng)圖

2、實驗安全保護系統(tǒng)（五級保護）

由于該系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)動、移動、自動化的設(shè)備多，這對于建設(shè)一個*的實驗室來說，實驗的安全保護系統(tǒng)是非常重要的，系統(tǒng)中設(shè)計了多層次多重保護措施。

a)機械保護：對存在危險性機械，碼垛機、六自由的機器人等設(shè)置有機械碰撞強行停止運行的措施。

b)電氣停止保護：對存在危險性機械，設(shè)置有危險設(shè)置緊急電氣停止保護措施，如堆垛機上下限位、軌道起點、終點限位緊急電氣停止運行。

c)電氣減速運行保護：對運動機械在上述危險位置前設(shè)置有緊急減速運行開關(guān)，以便使碼垛機、六自由度串聯(lián)機器人在危險位置就提前減速運行。

d)區(qū)域性安全保護：碼垛機、六自由度串聯(lián)機器人、六自由度并聯(lián)機器人運行等區(qū)域，為避免產(chǎn)生危險后果，設(shè)置區(qū)域性報警、停止傳感器裝置，以便緊急停止運行中的設(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)計算機及主控軟件組成，通過ProfiBus-DP總線通訊采集各分站信息，并協(xié)調(diào)各個分站動作，同時實現(xiàn)人機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級計算機、內(nèi)存1G、19寸純屏顯示器。

軟件運行平臺：Windows NT4.0、Workstation 、Windows 2000、Windows XP。

軟件開發(fā)平臺：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)部負責(zé)實現(xiàn)工作流邏輯配置與時序控制，操作員在此可以操作系統(tǒng)的初始化、運行、停止工作，并開始整個物流系統(tǒng)的連續(xù)工作，同時可以實時觀察到各個作業(yè)節(jié)點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，操作員對各個倉庫的物料儲存狀態(tài)可以實時進行監(jiān)控。如圖5所示。

圖5：立體倉庫控制界面

3、手動控制

系統(tǒng)提供可視化界面，操作員可將物流系統(tǒng)分為若干個作業(yè)完成，其中分別包括控制各個傳送帶裝置的運動、氣推裝置的控制、立體倉庫碼垛機的控制、六自由度并聯(lián)加工中心的控制、數(shù)控車床控制、六自由度搬運機器人的控制、氣動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)搬運機器人控制

系統(tǒng)提供可視化界面，操作員可以在此對上下料搬運機器人進行運動控制，該模塊通過網(wǎng)絡(luò)通訊控制上下料搬運分站來實現(xiàn)動作。如圖6所示。

圖6：機器人控制界面

5、四自由度碼垛機控制

系統(tǒng)提供可視化界面，操作員可以在此對四自由度碼垛機進行運動控制，該模塊通過網(wǎng)絡(luò)通訊控制四自由度碼垛機實現(xiàn)各軸動作。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或幾項功能。

7、系統(tǒng)狀態(tài)

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

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)可同時滿足30-35名學(xué)生進行實驗；

8、系統(tǒng)各組成單元具有足夠的剛度，設(shè)備運行時不會產(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)實驗指導(dǎo)書機械篇

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

2、系統(tǒng)實驗指導(dǎo)書控制篇

與機械篇構(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直至工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)大多數(shù)自動控制知識。并在系統(tǒng)知識范圍內(nèi)預(yù)設(shè)了課程試驗作業(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。

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。并介紹二次開發(fā)相關(guān)知識，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模塊，比如串聯(lián)和并聯(lián)機器人單獨使用的軟件說明書，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。

5、串聯(lián)機器人使用說明書

為單個機器人使用時的硬件與使用說明書。

6、串聯(lián)機器人實驗指導(dǎo)書

為單個機器人進行教學(xué)實驗的指導(dǎo)材料，包括機器人機械系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的介紹，以及機器人正、逆運動學(xué)分析，還有插補運動、軌跡規(guī)劃、點到點運動、裝配、搬運等實驗過程介紹。并具有一定的實驗格式。

7、并聯(lián)機器人使用說明書

為單個機器人使用時的硬件與使用說明書。

8、并聯(lián)機器人實驗指導(dǎo)書

為單個機器人進行教學(xué)實驗的指導(dǎo)材料，包括機器人機械系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的介紹，以及機器人正運動學(xué)分析，還有插補運動、軌跡規(guī)劃、點到點運動、加工、編程等實驗過程介紹。并具有一定的實驗格式。

9、關(guān)鍵設(shè)備三維課件與動畫

我公司提供關(guān)鍵設(shè)備如機器人等三維立體圖，學(xué)生可在實驗基礎(chǔ)上在計算機上操作機器人本體裝配、檢測甚至獨立設(shè)計等實驗課程。公司在此基礎(chǔ)上提高機器人動作演示動畫，為教師授課增加了實際課件，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

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