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- LGZK-201G 自动化综合实训装置( PLC、直流调速、触
- LGPD-205B型 PLC、单片机及微机原理综合实训装置
LG-DPU05C型 数字化生产制造应用实践系统
品牌：理工伟业 咨询电话：010-82827827 82827835
一、产品概述
当前数字化技术得到了迅速发展，在生产制造、自动化、工业互联网、人工智能AI、智能制造等领域均得到了广泛应用。随着用工成本提升、制造业转型升级的迫切需求，智能控制已经不再局限于单一领域，而是快速面向各方面个性化、定制化生产等领域。
数字化生产车间改造，包含了MES系统、SCADA系统、自动化控制系统、信息数据传输处理、机械传动、机构优化、运动控制、编程仿真、电气连接、通讯等。要培养出合格的工程技术技能人才，不仅要学习自动化技术、工业机器人技术相关知识，还需要学习工业软件、系统工程、产品设计、工艺规范、仿真与虚拟调试等相关知识。实现企业离散制造生产车间智能化、数字化生产，助力装备制造业的高质量发展。
结合当前最前沿的信息技术、人工智能AI技术、可编程控制器技术、传感器与智能检测技术、工业网络与组态技术、工业机器人技术、数字化生产线设计与仿真，以“生产车间数字化改造”为主题，为学校搭建一个培养工业网络方面的专业人才培训平台。通过引入数字化技术和智能化设备，对传统生产制造车间进行改造，使其具备更高的自动化、智能化、信息化和柔性化等特点。生产车间数字化改造可以使生产单元实现更高效、更智能、更柔性化的生产方式，提高生产效率和质量，促进先进制造的可持续发展。
二、系统特点
1、为体现“数字化”特征，本生产车间系统集成了MES生产信息化管理系统、SCADA数据采集与监视控制系统、WMS智能仓储系统、数控加工、激光打标、机器视觉、RFID 、AMR自主移动机器人、工业机器人、数字孪生等多种技术，综合运用工业管理软件的信息化手段，以适应产业转型对“智能工厂、智能物流、智能生产”的要求。
2、数字化生产车间的主要工作流程：MES系统软件下单——半成品出库——AMR机器人搬运————车床车削加工——加工中心加工—机器人打磨抛光——视觉检测——装配——堆垛——输送———AMR机器人搬运--激光打标—装盒—-成品入库---发货等，各环节无需人工参与。
3.本实践系统配置的MES生产信息化管理系统、SCADA数据采集与监视控制系统、数字栾生系统等均为工业级正版软件，且均为本地私有化部署。这样为平时实践教学及大赛现场提供更稳定可靠的软件环境。
4、数字化生产车间采用模块化设计理念，根据订单要求自动调整生产线运行流程。也可以人为手工设置生产线订单。
5、数字化生产车间涉及工业级软件应用、工业机器人技术、工业AMR移动机器人技术、智能视觉处理技术、RFID应用技术、PLC应用技术、电机传动控制技术、传感器检测技术、气动技术、组态监控与人机界面技术、现场总线与工业以太网技术、能源管控技术等。
6、通过总控平台与各单元的通讯，并集成RFID信息识别技术，将系统中各环节的状态显示在操作界面上，使操作者及时跟踪系统各环节的工况、状态、运行数据，掌握系统运行状态，真实再现产品生产、信息追踪与管理配送一体化。
7、生产车间设有漏电保护、短路保护、急停保护、安全光栅等多种保护功能，保证教学和实训时人身安全。
三、技术性能
1.交流电源：三相五线～380 V±10% 50Hz
2.工作环境：温度-10～50℃ 环境湿度≤90% 无水珠凝结
3.单工位占地面积约：7000mm×5000mm×2000mm（长×宽×高）
4.装置容量：≤6.0kVA。
5.安全保护功能：急停按钮，漏电保护，过流保护。
四、主要考核内容
完成生产车间数字化改造方案设计、生产车间智能化集成、生产单元功能开发、生产单元信息化技术集成、生产单元运行生产、生产单元数据应用、生产车间改造方案自评估等工作任务。主要完成生产车间数字化改造方案的设计和实施。需要根据提供的实际生产车间情况，制定数字化改造方案并实施改造，方案实施后，进行方案效果评估和成果展示。
1.设计生产车间数字化改造方案：设计和实现生产线数字化，包括生产车间功能规划及仿真验证、生产数据采集方案规划设计、网络部署方案设计等；
2.生产车间智能化集成：包括生产车间网络搭建、生产车间网络通讯测试、智能网关参数配置与数据采集、智能仓储、数控加工、激光打标、智能装配、智能视觉、AMR自主移动机器人构建环境地图、RFID 的数据采集与可视化等；
3.生产单元功能开发：智能仓储的功能开发与调试（PLC程序编写与调试、触摸屏工程开发、数据关联、RFID配置等）、智能装配的功能开发与调试（PLC程序编写与调试、工业机器人编程与调试、视觉系统示教与调试、RFID配置）、AMR 自主移动机器人的功能开发与调试；数控加工中心的改造与调试；数控车床的改造与调试；
4.生产车间信息化技术集成：WMS 智能仓储系统的信息化（WMS系统的部署和配置、盘点管理界面下发盘点指令，依次对各仓位进行盘点等）、SCADA 系统信息化（界面设计、信息采集等）、MES系统的信息化集成（配置和变量解析，与各单元通讯与数据关联）；
5.生产车间运行生产：MES系统的生产与管控、SCADA系统的设备监控、数字孪生系统虚实联动；
6.生产车间数据应用：生产数据采集和分析，以生产过程中的数据为基础，进行统计、分析和规划，达到提升工作效率和质量的目的；
7.智能物流规划：设计和实现数字化物流管理系统，包括仓储管理、物流运输等；
8．生产车间改造方案自评估：根据生产车间的数字化改造过程，完成生产车间数字化改造评估总结。
五、系统结构及功能组成
数字化生产制造应用实践系统是以工艺锤制造为生产过程为主线，以自动化和信息技术为核心，集成机器人、PLC控制、数控加工、激光雕刻、RFID、AGV、二维码、传感检测、智能视觉、工业网络、人工智能、数字化仿真、MES、ERP等多项先进技术，构建一条可追溯产品生产流程的数字化生产车间综合系统。该生产线模拟生产现场，采用工业级配置，由自动化仓储单元（立体仓库、出入库平台、堆垛机、RFID）、AGV单元、数控加工中心单元、数控车床单元、打磨抛光单元、锤头装配单元、激光打标单元、装盒单元、MES软件等部分组成。设备是一条真实的加工装配生产线，对工艺锤进行生产，如锤头的加工、打磨、抛光、装配、打标、装盒、输送包装等过程进行真实再现，可生产多品种不同形状的产品，满足个性化定制需求。
（一）智能仓储单元
智能仓储单元包含立体库≥60库位的仓储货架、巷道式堆垛机、出入库输送线、传感器、控制器、人机交互界面等，仓储货架分为成品区、原料区等部分。出库流程：堆垛机根据收到信息自动把物料从相应的库位取出，堆垛机把物料搬运到进出料输送线，AMR自主移动机器人把物料取走。进库流程：AMR自主移动机器人把物料放到出入库输送线后，RFID读取物料信息，堆垛机根据收到信息自动把物料放到相应的库位上。
（二）智能物流系统
智能物流系统由AMR自主移动机器人、智能充电桩、RCS机器人调度系统等组成，实现不同工作单元之间物料的自动流转。
1. AMR自主移动机器人
AMR小车搭载双激光SLAM+二维码导航系统，基于环境自然特征建图和定位，无需轨道和地标，可自主定位和规划路径，自主行驶。视觉、激光、碰撞条、急停等多级防护，最大限度保障人员、设备、物料的安全。
2.智能充电桩
AMR支持3种自动充电逻辑，保证长久高效的全天候运行。
定时充电：在人员就餐、休息或换班时开启定时充电功能，在定时充电时间段，AMR触发自动充电。
阈值充电：当AMR电量低于设定的阈值百分比后，AMR完成当前任务，然后前往充电桩自动充电。
闲时充电：无任务时，AMR前往自动充电。
3.RCS调度系统
RCS负责实现AMR车辆管理、任务指派、路径规划、交通管制、数据统计、故障处理、电量管理、车辆状态获取、监控展示等功能。RCS由调度引擎程序集、基础调度程序集以及PostgresSQL数据库组成。
车辆管理：可以在任意时刻（在线、离线）加入、移除AMR，对车辆的ip、port进行管理，版本管理等。智能增减AMR数量。
交通管制：以丰富多样的交通管制策略，进行交通管制，智能高效。
任务指派：任务下发时通过算法判断哪台 AMR 最适合执行，比如当前位置，当前电量，目前所执行的任务等。当任务下发给 AMR 执行后，根据 AMR 执行情况与所处状态动态判断 AMR 是否依旧适合执行此项任务，当发现有更适合条件执行此任务 AMR 时，任务将派发给另外 AMR。
任务管理：可持久化存储任务数据，具备重启恢复逻辑以避免任务信息丢失，可实时更改任务优先级、任务参数。
数据统计：按需要可以统计AMR节拍数据、任务数据、故障率、网络状况、交通阻塞热点等信息。
故障处理：系统应配置各种常规功能的检测程序，检测程序应使用简单可靠，能诊断出故障所在的准确部位及类别。当AMR出现故障，将故障信息上传给控制系统，并提供建议的处理方式，以最快速度排查故障。
（三）数控加工中心工作站
1.本设备由数控控制单元、数控加工中心、衍架机械手及控制单元等组成的自动化数控加工中心工作站，能自动完成对工件的抓取、搬运、上料、加工、下料的工作流程，能满足学生对数控机床和机械手相关知识和技能学习的需要。
2.数控控制单元主要由西门子808D Advanced M数控系统、进给伺服驱动、主轴伺服驱动、PMC单元、刀库控制电路、接口单元、电源电路等组成。
3.数控加工中心采用小型XYZ轴立式加工中心结构，并设计有全封闭防护罩、自动门等，可对金属、PVC、有机玻璃等材料进行多轴铣削加工。参考技术规格：工作台面积≥500mm×200mm，X轴行程≥280mm，Y轴行程≥200mm，Z轴行程≥300mm，主电机功率≥1.5kW，主轴最高转速≥6000rpm，带斗笠式刀库。
4.衍架机械手主要由结构框架、X轴运动组件、Z轴运动组件和气动手爪等组成。X轴运动组件和Z轴运动组件采用直线模组构成直角坐标机械手，由交流伺服电机驱动，并安装有多个位置检测传感器；气动手爪部分采用伸缩气缸、回转气缸和气动手指组合。控制单元由西门子S7-1200系列PLC控制器、伺服驱动器和电气控制模块组成，控制衍架机械手进行工件自动上下料。
（四）数控车床工作站
1.本设备由数控控制单元、数控车床、衍架机械手及控制单元等组成的自动化数控车床工作站，能自动完成对工件的上料、加工、下料的工作流程，能满足学生对数控机床和机械手相关知识和技能学习的需要。
2.数控控制单元主要由西门子808D Advanced T数控系统、进给伺服驱动、主轴伺服驱动、PMC单元、刀架控制电路、接口单元、电源电路等组成。
3.数控车床采用小型平床身结构数控车床，并设计有全封闭防护罩、自动门等，主轴上安装有气动三爪卡盘，可对金属、PVC、有机玻璃等材料进行车削加工。参考技术规格：床身最大回转直径≥220mm，刀架上最大回转直径≥80mm，X/Z轴行程≥80mm/200mm，主轴电机功率≥1kW，主轴转速范围50～2000rpm，四工位电动刀架。
4.衍架机械手主要由结构框架、X轴运动组件、Z轴运动组件和工装夹具等组成。X轴运动组件和Z轴运动组件采用直线模组构成直角坐标机械手，由交流伺服电机驱动，并安装有多个位置检测传感器；工装夹具采用气动手爪。控制单元由西门子S7-1200系列PLC控制器、伺服驱动器和电气控制模块组成，控制机械手进行工件自动上下料。
（五）打磨抛光单元
打磨抛光单元包含六自由度工业机器人、多功能打磨机、超声波清洗机、烘干模块、输送线模块、快换单元、控制器、人机交互界面等，主要完成锤头的打磨、抛光、清洗、烘干等流程，通过AMR转接物料。
（六）装配单元
装配单元包含三维龙门机器人、装配校正模块、气动冲压机、输送线模块、快换单元、控制器、人机交互界面等，主要完成锤头装配、压紧等流程，通过AGV小车转接物料。
（七）包装单元
装配单元包含三维龙门机器人、激光打标机、包装盒盖模块、输送线模块、快换单元、控制器、人机交互界面等，主要完成锤头装盒、激光打标、包装等流程，通过AGV小车将包装好的成品运输到成品库。
（八）AGV接料储料单元（配置2套）
AGV接料储料单元包含三维龙门机器人、托盘堆垛解垛模块、输送线模块、控制器等，主要完成原料搬运、托盘码垛等流程。
（九）总控系统
控制台主要由电网电压指示、电源控制部分、急停按钮、电源指示灯等组成，主要完成各分站的电源控制和工作状态并协调各站运行，完成工业控制网络的集成。
（十）MES生产信息化管理系统
MES(manufacturing execution system）生产信息化管理系统，是为了加强ERP/MRP计划的执行功能，处于制造企业计划层(ERP)与控制层(PCS)之间的执行层，是企业资源计划系统和设备控制系统之间的桥梁和纽带，是制造企业实现敏捷化和全局优化的关键系统。可以完成车间生产的全部加工过程.包含从工艺管理、E-SOP管理、订单管理、计划派工、工单管理、作业管理、质量管理、设备/工装管理、设备管理、产品追溯管理、生产看板&生产报表、基础数据、仓库管理、成品半成品入库、库存管理、能源管理等功能，最终实现数字化工厂的构建。工业级正版软件，投标时提供软件功能演示视频。
（十一）数字孪生系统软件
一体化工业仿真平台，能在同一3D环境下进行装配仿真、人机仿真、自动化仿真、物流仿真、设备联机等功能实现。
六、附件
1.配置实训手册及资料1套。
2.调试工具1套，包括万用表1个、内六角扳手(公制) 1套（1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、4mm、5mm、6mm、8mm、10mm）、十字螺丝刀1把、一字螺丝刀1把、工具箱（空箱）等。
2.型材电脑桌 3张
（1）外形尺寸：长×宽×高=625mm×600mm×1045mm。
（2）立柱采用3060铝型材、底盘框架采用3030铝型材设计，简洁大方，外形美观。
（3）立柱前面用一体成型的L型冷轧钢支撑架加固，保证整体强度安全可靠。
（4）桌面采用12mm厚的实心抗贝特复合板材，边缘倒圆，防火防水防静电、耐腐蚀。
（5） 为了确保质量及环保要求，投标时提供省级及以上第三方检测机构出具的检测(验)报告，检测内容包括但不限于金属喷漆(塑)涂层冲击强度（冲击高度400mm），木制件表面贴面层耐污染性能（丙酮试验时间16h）≥3级，人造板件封边条表面胶合强度≥0.4MPa）。
（6）配键盘抽屉，键盘抽屉上面有放置笔的凹槽，功能齐全，采用静音导轨，坚固可靠，推拉顺畅。
（7）配四只1.5寸带刹车万向脚轮，移动方便。
（8）桌面板后面和底板后面带防护板，防止电脑显示器和主机掉落。
3.钢木方凳 3张
（1）外形尺寸：长×宽×高=360mm×260mm×450mm。
（2）凳框采用0.9mm厚的优质方钢管和优质冷轧钢板焊接而成，坚固耐用。
（3）采用钣金圆弧压边包边木面板工艺，造型独特，防止伤手，防护凳面。
（4）凳框表面全自动脱脂、静电喷塑处理，防锈性能好，环保健康。
（5）凳架采用平光亚光带雪花深咖啡色喷塑，配色新颖档次高。
（6）凳面采用18mm厚的高密度复合板材，表面和边缘高温热压防火PVC，安全环保。
（7）为了确保质量及环保要求，投标时提供省级及以上第三方检测机构出具的检测(验)报告，检测(验)内容须包括但不限于金属喷漆(塑)涂层附着力≥2级，木制件表面贴面层耐污染性能（丙酮试验时间16h）≥3级，人造板件封边条表面胶合强度≥0.4MPa）。
（8）凳脚安装高分子树脂脚套，防滑耐磨损，保护地面。
4.工业围栏
（1）外形尺寸约：长×宽×高=7000mm×5000mm×1200mm。
（2）立柱和框架采用4040铝型材设计，设计可调节地脚，简洁大方，外形美观。
（3）采用5mm厚透明有机玻璃作为封板，结构牢靠。
（4）设计有两扇门带锁，方便调试进出，正面高度为900mm,方便观察AMR小车运行情况。
5.数据大屏（配落实式安装可移动平台）
1.数据大屏：超高清4K屏幕，尺寸不小于65寸；
2.落实式安装平台配有储物柜、配有键盘抽屉，可放置的键盘和鼠标，功能齐全，采用静音导轨，坚固可靠，推拉顺畅；
3.整体尺寸： 1460mm×520mm×1950mm（长×宽×高）；
4.配四只2.5寸带刹车万向脚轮，移动方便。
七、用户选购件
1.计算机（用户需自备4台电脑）（用户选配）
推荐配置：CPU I7/16G内存/256G固态硬盘+1TB机械硬盘/4G独立显卡/23.8WLED。