工业机器人机电自动化实训平台_模块式柔性生产实训设备

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工业机器人机电自动化实训平台

一、产品描述

LG-RX05A型 5站模块式柔性自动化生产线实训系统是为提高学生动手能力和实践能力而设计生产的一套实用性实验设备。给学生提供了既能满足专业需要又符合实际工业情况的教学环境，使学生将所学的诸多单科专业知识得到全面认识、综合训练和相互提升。每个单元具有一套PLC控制，可“单机/联机”运行，具有较好的柔性。将几个单元模块分开培训可以容纳较多的学员同时学习，在基本单元模块培训完成以后，又可以将相邻的两站、三站⋯直至多站连接在一起，学习复杂系统的控制、编程、装配和调试技术。

二、功能要求

系统包含了FANUC机器人、机电一体化专业中的气动、电机驱动与控制、PLC、变频器、触摸屏、传感器等多种控制功能。

三、性能参数

1、输入电源：AC220V±10％(单相三线)

2、整机功率：＜1.5kVA

3、外形尺寸：3750×750×1380mm

4、气源压力：0.4MPa

四、系统构成

系统分成5个独立模块，分别是：

第一站:上料检测单元；

职能：完成将工件从上料台依次送到检测工位。

第二站：FANUC机械手搬运站；

职能：完成对工件的搬运。

第三站：分拣单元（气动元件、检测元件、PLC初级综合运用)

职能：完成物料加工属性的检测，例如深度、高度、孔径等属性。

第四站：机械手搬运转移站；

职能：根据上一单元的属性检测，工件可以被直接传输到下一个工作单元。

第五站：传送带站；

职能：完成对工件的输送及分拣。

五、各单元技术参数

（一）上料检测单元

上料检测单元的主要功能是为系统提供加工工件。在管状料仓中最多可存放8个工件。供料过程中，推料气缸从料仓中逐一推出工件，真空吸盘将工件吸起，在摆臂气缸的驱动完成将工件从上料台依次送到检测工位。

配置

序号	名称	规格	备注
1	实训桌
2	上料机构	上料基座，料筒
3	气缸	摆动气缸，笔形气缸，真空吸盘	SMC或亚德客
4	电磁阀	4V110-06-DC24V	SMC或亚德客
5	调速阀		SMC或亚德客
6	气源过滤器
7	光电传感器	多种规格
8	磁传感器	CS1-M-S10 CS1-G
9	PLC主机	FX3U-48MR
10	通讯模块	FX3U-485-BD

（二）FANUC机械手搬运站

由发那科Mate 200iD 4S、柔性流水线模块、PLC控制器、触摸屏、气爪等组成，主要完成对工件的搬运。

1、主要技术指标：

名称	型号规格	数量
工作台	860mm ×470mm	1
供电电源/工作电压	AC220V 50Hz/DC24V 2A	1
工作气压	0.5MPa	共用
PLC模块	PLC选用FX3U-60MR	1
6自由度工业机器人	发那科Mate 200iD 4S	1
触摸屏	三菱GOT2000系列，7英寸组成；	1
柔性流水线模块	①包含三菱FR-D720S-0.4KW变频器1台、三相减速电机1台、到位传感器、传送带1套，实现物料传送类等功能； ②每一站都有独立的控制系统。	1
气夹	缸径：16mm	2
检测传感器	磁感式	4

2、工业机器人技术参数（发那科Mate 200iD 4S）

轴数量：6轴

功能：搬运

安装类型：桌面式

其他特性：紧凑型

最大载荷：4 kg (8.818 lb)

作用范围：550 mm (21.65 in)

重复精度：0.02 mm (0.0008 in)

（三）分拣单元

分拣单元的完成物料加工属性的检测，例如深度、高度、孔径等属性。将上单元记录的工件属性及加工检测结果分别传送给分拣单元及机械手单元。

配置：

序号	名称	规格	备注
1	实训桌
2	直流减速电机
3	4工位料盘
4	气缸	单杆气缸，双杆气缸	SMC或亚德客
5	电磁阀	4V110-06-DC24V	SMC或亚德客
6	调速阀		SMC或亚德客
7	气源过滤器
8	光电传感器	多种规格
9	磁传感器	CS1-M-S10 CS1-G
10	PLC主机	FX3U-48MR
11	通讯模块	FX3U-485-BD

（四）机械手搬运转移站

机械手搬运转移站的主要功能是将加工合格的工件传送到分拣单元，而将加工不合格的工件放置到本单元的废料槽中。整个搬运装置由旋转气缸、标准气缸、伸缩气缸及气爪等多种气动执行元件组成。

配置：

序号	名称	规格	备注
1	实训桌
2	旋转气缸		SMC或亚德客
3	气缸	单杆气缸，双杆气缸，	SMC或亚德客
4	气动手指
5	电磁阀	4V110-06-DC24V	SMC或亚德客
6	调速阀		SMC或亚德客
7	气源过滤器
8	光电传感器	多种规格
9	磁传感器	CS1-M-S10 CS1-G
10	PLC主机	FX3U-48MR
11	通讯模块	FX3U-485-BD

（五）传送带站

分拣单元的主要功能是根据加工单元传送的加工合格的成品属性通过导向机构，将它们分别输送至对应的滑道中。

配置：

序号	名称	规格	备注
1	实训桌
2	三相异步电机
3	皮带传送机构
4	变频器	D720 0.4KW
5	触摸屏	7寸 MCGS
6	气缸	单杆气缸	SMC或亚德客
7	电磁阀	4V110-06-DC24V	SMC或亚德客
8	调速阀		SMC或亚德客
9	气源过滤器
10	光电传感器	多种规格
11	磁传感器	CS1-M-S10 CS1-G
12	PLC主机	FX3U-48MR
13	通讯模块	FX3U-485-BD

配套系统

软件及教学课件

1、智能制造生产线虚拟仿真系统软件

（1）仿真系统支持ABB、KUKA，Fanuc、安川、新松、埃夫特、广州数控、熊猫、斯陶比尔、UR（优傲）、傲博等多种机器人，提供50种以上的各品牌机器人模型和大量生产线组件库；

（2）支持多种格式的三维CAD模型，可导入扩展名为step、igs、stl等格式；

（3）可通过导入CAD模型快速生成运动组件，并对组件特征树进行操作和修改;

（4）支持关节型机器人、Delta（空间三自由度并联机构机器人）、SCARA（平面关节型机器人）、直角坐标等各种结构的机器人；

（5）允许通过专用的模板和程序语言定制各种机器人和自动化工具的运动控制。算法支持包含3-5轴的通用机床、3-6个旋转轴的串联，并联，双臂，AGV小车，等机器人及生产线上对应的工装夹具，传送带，变位机，导轨等辅助设备；

（6）提供工业机器人虚拟教学模块，能够通过虚拟示教器对机器人的手动操作以及程序代码的自动运行，也能直连客户指定的实际示教器；

（7）提供强大的API功能支持，允许开展大量机器人机构的自动化应用。可进行仿真和应用于程序机器人取放物体和应用于复杂的多机器人同步运动等；

（8）包含丰富的轨迹调整优化工具包，如碰撞检查、工业机器人可达性、姿态奇异点、轴超限等；

（9）支持多机器人同步运动仿真，能够实现5个及以上机器人与外部轴的同步运动；

（10）具有自动化生产线仿真功能，包含码垛机、AGV小车、串联机器人在内的功能模块；

（11）真实的模拟效果（如焊接火花效果、喷漆上色效果、雕刻效果）；

（12）提供多视角的观察，并可实现运动视角镜头追踪；

（13）支持虚拟传感器的建模与仿真，支持视觉，激光距离，力传感等传感器的仿真，效果接近真实传感器的效果；

（14）场景中的物理实体具有真实世界中的物体的物理效果，可以进行碰撞检测并具备刚体运动的效果，具备设置重力，摩擦系数等参数能力，并能根据这些参数模拟物体的真实运动效果，用户可以按照真实世界中的逻辑对场景进行建模，减少了建模的复杂性。

（15）具有离线编程功能，支持ABB，三菱，Fanuc，安川，川崎等品牌机器人的代码；

（16）可生成仿真运动视频（AVI或者Mp4格式）并导出。

★正版软件，需提供智能制造生产线虚拟仿真系统软件著作权证书原件备查，并提供（1）-（10）项内容里不少于十张的软件知识点截图。

2、工业机器人课程资源

工业机器人的概述：工业机器人的定义、发展与应用、基本组成及技术参数、工业机器人的分类；
工业机器人的机械系统：工业机器人的1轴结构、工业机器人的2轴结构、工业机器人的3轴结构、工业机器人的4轴结构、工业机器人的5轴结构、工业机器人的6轴结构、工业机器人的机身结构、工业机器人的行走结构、工业机器人的驱动装置和传动单元；
工业机器人的运动学与动力学：工业机器人的连杆参数和齐次坐标变换矩阵。
工业机器人的控制系统：工业机器人控制装置、工业机器人驱动装置、工业机器人检测装置；
工业机器人的编程：工业机器人的编程方式、工业机器人的示教编程、工业机器人的编程语言、工业机器人的语言系统结构和基本功能、常用工业机器人编程语言、工业机器人的离线编程、工业机器人的离线编程仿真软件及编程示例；
工业机器人的典型应用：焊接机器人的应用、搬运机器人的应用、码垛机器人的应用、涂装机器人的应用、装配机器人的应用；
提供汽车生产线工业机器人应用的高清视频。

★提供（1）-（7）项内容里不少于十张的课件知识点截图。

★2、PLC编程教学课件资源

（1）S7-1200PLC的认知：S7-1200PLC简介、S7-1200PLC工作原理及运行模式、S7-1200PLC特点、S7-1200PLC扩展功能、PLC应用技术人才培养；

（2）TIA博图软件的使用：TIA 博图集成软件开发平台、TIA 博图集成软件简介、入门实例；

（3）控制单元的程序设计、指令编写、硬件选型和设计、课后思考与练习等内容。模块至少包括：八路抢答器、三相异步电机的星三角降压启动、运料小车往返控制、十字路口交通灯的控制、电动机组的启停控制、HMI控制液体混合、G120变频器的电机控制。

（4）小型自动化生产线的设计

课件资源具有产品的搬运、检测和传输分拣功能，整个系统由送料单元、机械手搬运单元、步进电机多点定位输送单元和传送带输送分拣单元等组成。具体的项目设计要求如下：

1）本设计的要求使用通过触摸屏与控制台按钮操作，控制生产线的自动运行。生产线通电以后，系统自行检测初始状态是否满足运行条件，如不满足则自行复位或手动调整，若满足则触摸屏显示准备就绪；

2）在准备就绪的情况下，按下启动按钮，生产线开始按顺序运行，供料单元开始工作，电机驱动转盘将工件送到物料台上；电机运行10秒后，若物料台光电开关没有检测到物料，说明已没有物料，开始报警；若检测到物料，则一号搬运机械手开始动作；

3）物料台有料，一号机械手臂伸出并下降夹取工件，夹取到工件后机械手上升缩回并旋转到右侧限位；然后机械手伸出下降将工件放到步进电机输送单元的供料台上，一号搬运机械手恢复到初始状态，等待下一次运行；

4）当步进电机输送单元传感器检测到供料台工件后，步进电机前往高度检测单元进行检测；到达后通过超声波传感器进行高度检测，检测完毕后；步进电机运行到二号搬运机械手位置；

5）到达二号搬运机械手位置后；二号搬运机械手伸出、爪夹取工件，机架台上升，旋转到右限位，伸出手臂，机架台下降，手爪放松，将工件放到传送带上，同时二号搬运机械手复位；

6）当传送带单元传感器检测到工件时，传送带开始工作，根据工件的颜色、材料进行分拣；分拣结束后，供料台回到供料位置，等待下一次运行。

（5）用户手册：包括与S7-1200、有关硬件、软件和通信的手册，数量不少于二十多种。

★投标时提供（1）-（4）项内容里不少于十张的课件知识点截图。

（二）实验室管理系统

1、云智能实验室安全管理系统

本平台将无线传输、信息处理等物联网技术应用用于自动化远程控制。设备端运行状态、数据参数等上传至云平台。物联网系统的传感层、传输层和应用层关联掌握数据与分析数据。

(1)电压、电流等模拟量数据显示。

(2)输入开关监控，输出开关等数字量控制。

(3)远程控制启停状态，给定输出电压值的。

(4)显示输入输出电压值的历史数据

(5)可按照日期、日间进行查询历史数进行查询。

(6)报警信号为PLC主机模拟量采集数值或者开关量可以自由设定，如当模拟量输入超过设定电压时产生报警，通过物联网自动化应用软件将报警信号上传到云平台，通过云平台向设置的终端推送报警信号，每台设备可对应多个终端设备。

(7)通过手机端可以实现远程控制PLC的输出及监视PLC的输入状态变化。

(8)数据显示画面：画面显示输入电压数值，输出电压监控，开关状态输入，开关控制输出，以及云端连接二维码。

(9)联网设置界面：设置现场数据连接云平台后台数据库管理。

★需提供云智能实验室安全管理系统软件著作权证书原件备查，并现场演示（1）-（6）项的功能。

2、实验室智能电源管理系统

实训室总体智能电源管理系统由主电路、控制电路、检测保护电路、显示电路、语音报警电路等组成，整个实验室配置一套管理系统。

主要功能：

2.1上电系统自测

（1）主电路及控制电路上电后对线路系统进行输入电压的过压、欠压；线路对地漏电；输出负载过流的检测，任一故障存在电源输出断开。

（2）故障内容有相应文字显示。

（3）对故障进行语音报警。

2.2运行检测保护

（1）输入过压、欠压、输出过流、漏电，任一故障出现将自动跳闸，实施保护。

（2）对故障进行语音报警。

（3）保护阀值可进行现场设置。

2.3漏电功能测试

（1）按下漏电测试按钮，装置会自动提供一个漏电测试信号，使保护器跳闸。

（2）重新进行上电进入自己检测状态，文字显示“开机检测中....”，无故障情况下，实训室智能电源管理系统恢复供电。

2.4过压保护

（1）运行中，出现输入过压，实训室智能电源管理系统将跳闸。

（2）对应的“过压相”进行文字显示。

（3）语音播报“线路过压，请注意”。

2.5过流保护

（1）运行中，三相电源中任一相出现过流，实训室智能电源管理系统将跳闸。

（2）对应的“过流相”进行文字提示。

（3）语音播报“线路过流，请注意”

2.6漏电保护

（1）运行中，三相中任一相出现漏电，实训室智能电源管理系统将跳闸。

（2）对“漏电”进行文字显示。

（3）语音播报“线路漏电，请注意”。

2.7电源监控

（1）可对各相电压进行数值显示及曲线显示，显示精度±5V

（2）可对各相电流进行数值显示及曲线显示，显示精度±0.1A

（3）高压保护电压设置：

①设置范围<300V，输入1A;

②动作时间：2-5S，输入单位0.1S

（4）欠压保护电压设置：

①设置范围：>154V，输入单位1V

②动作时间：2-5S，输入单位0.1S

(5)过流保护电流设置：

①设置范围：<20A,输入单位0.01A;

②动作时间：0.5-2S，输入单位0.1S

★投标时提供实验室管理系统软件著作权证书原件备查并现场提供2.1-2.5项功能的视频演示。

七、实训内容：（必达项须配备实训项目图纸）

（一）气动系统的安装与调试项目：

选用该装置配置的单出杆气缸、单出双杆气缸、旋转气缸等气动执行元件和单控电磁换向阀、双控电磁换向阀和磁性开关等气动控制元件，可完成下列气动技术的工作任务：

1、气动方向控制回路的安装；

2、气动速度控制回路的安装；

3、摆动控制回路的安装；

4、气动顺序控制回路的安装；

5、气动机械手装置的安装；

6、气动系统安装与调试；

（二）电气控制电路的安装和PLC程序编写项目：

选用该装置配置的PLC模块、变频器模块和指令开关、传感器等，可完成下列PLC应用技术工作任务：

1、电动机正反转控制电路的连接与控制程序编写；

2、电动机调速控制电路的连接与控制程序编写；

3、气动方向控制程序编写；

4、气动顺序动作控制程序编写；

5、气动机械手控制程序编写；

6、皮带输送机控制程序编写；

7、机电一体化设备控制程序编写；

8、自动生产线控制程序编写。

（三）机电设备安装与调试项目

选用该装置配置的机电一体化设备部件、PLC模块、变频器模块和指令开关、传感器等，可完成下列机电设备安装和机电一体化技术的工作任务：

1、传动装置同轴度的调整；

2、皮带输送机的安装与调整；

3、搬运机械手设备安装与调试；

4、物件分拣设备的安装与调试；

5、送料设备的安装与调试；

6、自动生产线设备安装与调试。

（四）自动控制系统安装与调试项目

选用该装置配置的机电一体化设备部件、PLC模块、变频器模块和指令开关、传感器等，可完成下列机电设备安装和机电一体化技术的工作任务：

1、多种传感器的安装与调试；

2、机械手的自动控制；

3、皮带输送机的自动控制；

4、机电一体化设备的自动控制；

5、PLC控制系统的安装与调试；

6、自动生产线的安装与调试。

（五）PLC工业通讯网络的安装及调试

系统选用三菱PLC主控制器，配合FX3U-485BD网络模块，基于本网络通信功能，可完成下列工业现场总线通信技术训练任务：

1、N:N网络的硬件连接、调试

2、N:N网络参数设置、调试

3、基于多台PLC的复杂网络数据读写程序编写与调试

工业机器人的调试与应用

1、工业机器人的应用；

2、PLC 的电气设计和应用；

3、传感器的技术和应用；

4、气动技术应用；

5、触摸屏基本控制与设置；

6、工业机器人本体与控制器的安装接线，工业机器人初始化与参数恢复；

7、工业机器人应用夹具选择与设计工业机器人码垛应用编程与调试；

8、工业机器人外围单元的电气连接与调试技术；

9、整机系统和监控系统的数据交换电气连接与调试。

（七）流水线综合实训

模块式柔性自动化生产线实训系统5个工作站各自都有一套PLC主机，可分成8个完全独立的工作站进行实训，在对各单元生产工艺和电气控制系统的构成熟悉后，通过PLC编程可完成：

1、传感器的应用；

2、气动元件的应用；

3、掌握PLC控制技术应用；

4、工件上料程序控制；

5、工件搬运程序控制；

6、工件检测程序控制；

7、工件搬运安装程序控制；

8、工件分类程序控制；

9、多工作工位程序、工作单元联网程序控制；

10、机械手搬运控制、成废品分拣控制；

11、成废品分拣控制；

12、变频调速、传输带控制。

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