机电一体化系统试验台技术要求_生产流水红实训装置｜光机电一体化综合实训台

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机电一体化系统试验台技术要求

本机电系统实验装置由1个总控单元、13个从控单元（托盘堆解单元；旋转上料实训单元；电动机械手单元；下料单元；喷漆烘干单元；喷漆检测单元；加盖单元；穿销单元；伸缩换向单元；装配检测单元；液压贴标单元；废品分拣单元；双排仓储单元）、1个射频识别单元组成；另外包含的辅助单元有1个滚筒转向单元、1个滚筒传输单元、1个平带传输单元；本产品采用模块化设计，即可单站控制，也可联机通讯；除总控单元外，其余各单元的支撑框架均采用750*750*800mm的支撑平台。
    1.高性能主控单元计算机系统与多媒体教学系统（高速计算机4核i7）、爱普生CB-595Wi超短焦互动投影机与电子白板构成数据交互。并加装4-6点红外移动侦测设备监控系统。
    本机电一体化综合实验系统整机尺寸：7000*4000*1800mm；整机容量：≤4KVA；适用电源：220VAC±10%（50Hz）。
    2.电气系统部分：
    采用西门子网络化控制单元。各实验单元独立。同时各实验单元和主控单元网络化（主控站一台、分功能实验单元13台）。
    (1) 控制技术：模拟量控制、开关量控制、脉冲控制、总线通讯技术等。
    (2) 传感器配置：开关量（电感式、电容式、光电式、霍尔式）、模拟量（压力变送器、流量变送器、PT100温度变送器）等。
    (3) 电机拖动技术：三相变频电机、步进电机、伺服电机、直流减速电机等。
    (4) 人机交互技术：HMI人机界面、软件组态、操作面板等。
    3.机械传动部分：
    (1) 输送传动技术：皮带式、滚筒式、链条式；主动式、从动式；直线输送、转向输送等。涵盖链轮链条（采用不同的张紧装置）、滚珠丝杠、直线导轨、连杆机构、凸轮链、涡轮蜗杆、齿轮齿条传动、皮带传动（不同的张紧装置）等基本形式，*大限度的满足机电教学的知识点的表达。
    (2) 液压技术：涵盖摆动缸、直动缸、比例阀、液压泵站等。
    (3) 气动技术：涵盖无杆气缸、导向气缸、真空吸盘、双作用气缸、阀组、气控元件等。
机电一化实验台采用口字型封闭传动，四转角采用不同四种不同的转角方案，包括液压传动和气压传动的基本环节。可完成“工厂电气控制技术”、“机电系统设计”、“工程检测技术”本科教学和“计算机集成控制技术”“现场总线技术”等教学实验任务。该柔性实验装置通过扩充开发应成为满足项目驱动教学改革的基础设备平台。           附件：机电系统实验台技术指标细节要求
本机电系统实验装置由1个总控单元、13个从控单元（托盘堆解单元；旋转上料单元；电动机械手实训单元；下料单元；喷漆烘干单元；喷漆检测单元；加盖单元；穿销单元；伸缩换向单元；装配检测单元；液压贴标单元；废品分拣单元；双排仓储单元）、1个射频识别单元组成；另外包含的辅助单元有1个滚筒转向单元、1个滚筒传输单元、1个平带传输单元；本产品采用模块化设计，即可单站控制，也可联机通讯；除总控单元外，其余各单元的支撑框架均采用750*750*800mm的支撑平台。
总控单元与多媒体教学系统，电子互动白板构成数据交互和教学互动。其中主控站计算机与多媒体教学用计算机采用流行高速配置：4核i7；8G内存；固体硬盘、高速独立显卡4G显存；爱普生CB-595Wi超短焦互动投影机与电子白板构成数据交互。
1.整机基本物理参数
整机尺寸：7000*4000*1800mm；整机容量：≤4KVA；适用电源：220VAC±10%（50Hz）
2.试验台子单元功能：
（1）托盘堆解单元托盘堆解单元的主要功能是完成托盘的堆垛和解垛；托盘堆解单元主要由料仓、堆垛解垛装置、平带输送机、配电板、支撑平台等组成。可实现气动堆解装置装调、气动回路控制等实训功能。水平行程600mm、垂直行程650mm、定位精度±0.05mm、旋转角度90°。单元电气配置：光电开关、HMI人机界面、伺服电机与驱动器、直流行星减速电机、电磁吸铁、继电器、双节信号塔等。单元机械配置：齿轮齿条差动升降机构、链轮链条差动升降机构、齿轮齿条、配重、凸轮机构、滚珠丝杠、光轴导轨、货架、货叉等。其它：移动配电平台。控制器型号：CPU 226 CN DC/DC/DC；IO特性：24DI/16DO；通信功能：2个RS485接口；通讯模块型号：EM 277；IO特性：无；通信功能：1个RS485接口；输入输出扩展模块型号：EM 221 CN；IO特性：16DI；机械配置：圆皮带输送机、废料滑道等。变频器型号：MM420；额定电压：单相，220V；额定功率：0.55KW，0.75HP，3A；BOP 基本操作板：SIEMENS，适用机型：西门子MM系列变频器；PROFIBUS 通讯模块：SIEMENS通信功能：1个PROfibus接口；适用机型：MM系列变频器。
（2）旋转上料单元旋转上料单元的主要功能是将工件主体通过旋转定位物料台的方式依次停至待抓取位置；旋转上料单元主要由物料台、回转装置、圆带转向机、配电板等组成。可实现步进电机与编码器闭环控制、回转机构装调等功能。
（3）电动机械手单元电动机械手单元的主要功能是将工件主体从物料台搬运至下料单元的料仓内；电动机械手单元是一台四自由度机械臂，主要由伸缩电磁吸盘、扬臂装置、旋转装置、行走装置、平带输送机、配电板等组成。可实现步进电机的多轴运动控制、机械手臂装调等实训功能。机械手水平行程300mm、垂直行程200mm、摆动角度0～90°。电气配置：真空发生器、气控元件、双节信号塔等。机械配置：导向气缸、摆动气缸、无杆气缸、聚胺脂吸盘、支撑型材等。其它：移动配电平台、圆皮带传输机。控制器型号：CPU 226 CN AC/DC/RELAY；IO特性：24DI/16DO；通信功能：2个RS485接口；通讯模块型号：EM 277；IO特性：无；通信功能：1个RS485接口。
（4）下料单元下料单元的主要功能是将料仓内的工件主体沿料仓通道间歇性落料至托盘；下料单元主要由间歇机构、同步带夹送装置、料仓、平带输送机、配电板、支撑平台等组成。可实现间歇机构/直齿轮组/同步带轮机械装调、直流减速电机控制等实训功能。技术指标：落料速度24mm/s、间歇时间1s、料筒尺寸94*450*70mm。控制器型号：CPU 226 CN AC/DC/RELAY；IO特性：24DI/16DO；通信功能：2个RS485接口；通讯模块型号：EM 277；IO特性：无；通信功能：1个RS485接口。
（5）喷漆烘干单元喷漆烘干单元的主要功能是进行工件主体的模拟喷漆、加热、烘干工作；喷漆烘干单元主要由喷漆箱体、喷嘴、加热装置、测温装置、排风装置、平带输送机、配电板、支撑平台等组成。可实现加热调功、调温PID控制等实训功能。电炉丝功率0-10V可调。电气配置：调压模块、PT100温度变送器、气控元件、双节信号塔等。机械配置：电炉丝、排风扇、箱体、气喷嘴等。其它：移动配电平台、平皮带传输机。控制器型号：CPU 226 CN AC/DC/RELAY；IO特性：24DI/16DO；通信功能：2个RS485接口；通讯模块型号：EM 277；IO特性：无；通信功能：1个RS485接口；热电阻扩展模块型号：EM 231 CN；IO特性：2路输入热电阻；适用机型：S7-200系列PLC；模拟量输出模块型号：EM 232 CN；IO特性：2路12位输出。
（6）喷漆检测单元喷漆检测单元的主要功能是通过图像视觉系统对喷漆后的工件主体进行颜色检测，并将检测结果作为后续分拣、仓储的依据；喷漆检测单元主要由遮光箱、摄像机、视觉系统、光源、平带输送机、配电板、支撑平台等组成。可实现光源调整、视觉系统功能设置等实训功能。
（7）加盖单元加盖单元的主要功能是通过摆臂搬运料槽内的上盖装配至工件主体，完成上盖的装配过程；加盖单元主要由蜗轮蜗杆减速装置、料槽、摆臂、平带输送机、配电板、支撑平台等组成。可实现蜗轮蜗杆机构装调、直流减速电机控制等实训功能。动作频率0.2Hz、摆臂臂长450mm。电气配置：电容传感器、槽型光电开关、行星齿轮减速电机、继电器、双节信号塔等。机械配置：蜗轮蜗杆减速箱、拔轴式联轴器、摆臂、料仓等。其它：移动配电平台、平皮带传输机。控制器型号：CPU 226 CN AC/DC/RELAY；IO特性：24DI/16DO；通信功能：2个RS485接口；通讯模块型号：EM 277；IO特性：无；通信功能：1个RS485接口。
（8）穿销单元穿销单元的主要功能是通过工件销钉的装配将工件主体与上盖装配成工件成品，其中工件销钉的种类包含金属与尼龙两种材质；穿销单元主要由轴向凸轮旋转装置、往复推筒、料仓、平带输送机、配电板、支撑平台等组成。可实现轴向凸轮机构装调、直流减速电机控制等实训功能。动作频率0.5Hz、推筒行程200mm。电气配置：光纤和光纤放大器、电感传感器、气控元件、双节信号塔等。机械配置：轴向凸轮旋转机构、往复推筒、双作用气缸、料仓等。其它：移动配电平台、平皮带传输机。控制器型号：CPU 226 CN AC/DC/RELAY；IO特性：24DI/16DO；通信功能：2个RS485接口；通讯模块型号：EM 277；IO特性：无；通信功能：1个RS485接口。
（9）伸缩换向单元伸缩换向单元的主要功能是完成工件成品的气动转向和空中运送，该单元可为整套生产线留出检修通道；伸缩换向单元主要由扇齿轮齿条转向装置、平面连杆装置、货叉、配电板、支撑平台等组成。可实现扇齿轮齿条机构/平面连杆机构装调、直流减速电机控制、气动回路控制等实训功能。电气配置：光电开关、电感传感器、气控元件、行星减速电机、继电器、警灯等。机械配置：扇齿轮齿条、双作用气缸、平面连杆机构、减速齿轮组、滚珠丝杠、货叉等。其它：移动配电平台。控制器型号：CPU 226 CN AC/DC/RELAY；IO特性：24DI/16DO；通信功能：2个RS485接口；通讯模块型号：EM 277；IO特性：无；通信功能：1个RS485接口。
（10）装配检测单元装配检测单元的主要功能是检测工件成品的装配质量，并将检测结果作为后续分拣、仓储的依据；装配检测单元主要由防护罩、传感器组、平带输送机、配电板、支撑平台等组成。可实现传感器调试与信号采集等实训功能。电容式传感器：检测范围8mm、常开、PNP型、M18、DC24V、三线。色标式传感器：检测范围10mm、PNP/NPN型、方形、DC24V、光源红色。光电式传感器：检测范围20m（可调）、PNP型、对射式、DC24V。电感式传感器：检测范围10mm、常开、PNP型、M30螺纹、DC24V、三线。电气配置：光电对射传感器、电感传感器、色标传感器、电容传感器、双节信号塔等。机械配置：防护罩、安装支架等。其它：移动配电平台、圆皮带传输机。控制器型号：CPU 226 CN AC/DC/RELAY；IO特性：24DI/16DO；通信功能：2个RS485接口；通讯模块型号：EM 277；IO特性：无；通信功能：1个RS485接口。
(11) 液压贴标单元液压贴标单元的主要功能是通过液压回路实现工件成品的转向和盖章操作；液压贴标单元主要由液压泵站、转向输送装置、四连杆贴标装置、配电板、支撑平台等组成。可实现四连杆机构装调、液压回路控制等实训功能。链条行程190mm；印章缸行程50mm；摆缸行程90°；压力范围0～10bar；电机220V、0.75KW、1400rpm；系统*大压力7Mpa；油箱容量20L；带溢流保护、回油保护、压力表显示。电气配置：液压泵站、压力变送器、流量变送器、电磁阀、比例阀、电液比例控制器、继电器、光电开关、HMI人机界面、双节信号塔等。机械配置：一体式油路块、直动油缸、摆动油缸、链轮链条、四连杆机构、油管等。其它：移动配电平台。控制器型号：CPU 226 CN AC/DC/RELAY；IO特性：24DI/16DO；通信功能：2个RS485接口；通讯模块型号：EM 277；IO特性：无；通信功能：1个RS485接口；模拟量输入扩展单元型号：EM 231 CN；IO特性：4路12位输入；模拟量输出扩展型号：EM 232 CN；IO特性：2路12位输出。
(12)废品分拣单元废品分拣单元的主要功能是根据检测结果，将工件废品分拣至废品线后，放行托盘；废品分拣单元主要由三轴气动吸盘分拣机、废品线、平带输送机、配电板、支撑平台等组成。可实现三轴气动分拣机装调、气动回路控制等实训功能。机械手水平行程300mm、垂直行程200mm、摆动角度0～90°。电气配置：真空发生器、气控元件、双节信号塔等。机械配置：导向气缸、摆动气缸、无杆气缸、聚胺脂吸盘、支撑型材等。其它：移动配电平台、圆皮带传输机。控制器型号：CPU 226 CN AC/DC/RELAY；IO特性：24DI/16DO；通信功能：2个RS485接口；通讯模块型号：EM 277；IO特性：无；通信功能：1个RS485接口。
(13)射频识别单元射频识别单元的主要功能是读写并跟踪生产工序结果和物流动态信息；射频识别单元主要由读/写头、控制器、电子标签、平带输送机、配电板、支撑平台等组成。可实现射频识别系统装调、信号采集与控制等实训功能。
(14) 双排仓储单元双排仓储单元的主要功能是工件成品的分类码垛储存、库存检测、指定出库；双排仓储单元主要由三自由度码垛机、货架、配电板、支撑平台等组成。可实现伺服电机调速与定位控制、三轴电动码垛机装调、人机界面组态等实训功能。水平行程600mm、垂直行程650mm、定位精度±0.05mm、旋转角度90°。电气配置：光电开关、HMI人机界面、伺服电机与驱动器、直流行星减速电机、电磁吸铁、继电器、双节信号塔等。机械配置：齿轮齿条差动升降机构、链轮链条差动升降机构、齿轮齿条、配重、凸轮机构、滚珠丝杠、光轴导轨、货架、货叉等。其它：移动配电平台。控制器型号：CPU 226 CN DC/DC/DC；IO特性：24DI/16DO；通信功能：2个RS485接口；通讯模块型号：EM 277；IO特性：无；通信功能：1个RS485接口；数字量输入扩展模块型号：EM 221 CN；IO特性：16DI。
(15) 滚筒转向单元滚筒转向单元的主要功能是负责货品在相邻工作单元间的转向传输。
(16) 滚筒传输单元滚筒传输单元的主要功能是负责货品在相邻工作单元间的直线传输。
(17) 平带传输单元平带传输单元的主要功能是负责货品在相邻工作单元间的直线传输。
3.电气系统部分要求：
光机电一体化生产流水线采用先进的Profibus工业现场总线控制方式，配有主控S7-300PLC、人机界面、MCGS嵌入式组态软件等，系统更大程度上的展现了工业现场的工作状态及现代制造工业的发展方向。各实验单元独立，采用S7-1200网络化控制单元。各实验单元和主控单元网络化（主控站一台，分功能实验单元13台）。
控制柜（工业铝合金型材、铝塑板、拉丝铝板腐蚀字体）、φ22按钮（启动按钮、停止按钮、复位按钮、急停按钮）、总电开关、开关电源（DC24V、100W）、电源开关（DC24V）、电压表（0～450V）、电压指示灯（DC24V）、信号塔（φ56mm、三层、常亮型、DC24V、红绿黄三色、桌面安装）、漏电保护开关（30mA，0.1S）、三相电源（220V,10A）、联想品牌机、超静音气泵（0.8Mpa、220V、50Hz、185W）。主控机控制器型号：CPU 313C-2 DP；IO特性：16DI/16DO；通信功能：2个RS485接口；必选件：前连接器 40针，存储卡。
正版MCGS嵌入式组态软件：当各站全部进入联网状态时，管理员能够通过组态监控机中各种组态按钮方便的控制整个系统的运行、暂停、继续、停止等；另外也可以控制单站的运行、暂停、继续、停止等。便于教学和实验系统功能扩充。
(1)控制技术：模拟量控制、开关量控制、脉冲控制、总线通讯技术等。
(2)传感器配置：开关量（电感式、电容式、光电式、霍尔式）、模拟量（压力变送器、流量变送器、PT100温度变送器）等
(3)电机拖动技术：三相变频电机、步进电机、伺服电机、直流减速电机等。
(4)人机交互技术：HMI人机界面、软件组态、操作面板等。
4.机械传动部分：
(1)输送传动技术：皮带式、滚筒式、链条式；主动式、从动式；直线输送、转向输送等。涵盖链轮链条（采用不同的张紧装置）、滚珠丝杠、直线导轨、连杆机构、凸轮链、涡轮蜗杆、齿轮齿条传动、皮带传动（不同的张紧装置）等基本形式，*大限度的满足机电教学的知识点的表达。
(2)液压技术：涵盖摆动缸、直动缸、比例阀、液压泵站等。
(3)气动技术：涵盖无杆气缸、导向气缸、真空吸盘、双作用气缸、阀组、气控元件等。
5. 超短焦互动投影机多媒体电子白板互动系统
爱普生CB-595Wi超短焦互动投影技术：0.59英寸含微透镜3LCD,标准亮度：≥3300ISO流明,标准分辨率： 1280*800,对比度≥10000：灯泡使用寿命：≥6000小时;1.35倍数字变焦，18.6厘米内打80英寸画面;交互式投影功能，双人同步互动，支持手指触控。

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