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工業(yè)機器人機電自動化實訓平臺

一、產品描述

LG-RX05A型 5站模塊式柔性自動化生產線實訓系統(tǒng)是為提高學生動手能力和實踐能力而設計生產的一套實用性實驗設備。給學生提供了既能滿足專業(yè)需要又符合實際工業(yè)情況的教學環(huán)境，使學生將所學的諸多單科專業(yè)知識得到全面認識、綜合訓練和相互提升。每個單元具有一套PLC控制，可“單機/聯(lián)機”運行，具有較好的柔性。將幾個單元模塊分開培訓可以容納較多的學員同時學習，在基本單元模塊培訓完成以后，又可以將相鄰的兩站、三站?直至多站連接在一起，學習復雜系統(tǒng)的控制、編程、裝配和調試技術。

二、功能要求

系統(tǒng)包含了FANUC機器人、機電一體化專業(yè)中的氣動、電機驅動與控制、PLC、變頻器、觸摸屏、傳感器等多種控制功能。

三、性能參數(shù)

1、輸入電源：AC220V±10％(單相三線)

2、整機功率：＜1.5kVA

3、外形尺寸：3750×750×1380mm

4、氣源壓力：0.4MPa

四、系統(tǒng)構成

系統(tǒng)分成5個獨立模塊，分別是：

第一站:上料檢測單元；

職能：完成將工件從上料臺依次送到檢測工位。

第二站：FANUC機械手搬運站；

職能：完成對工件的搬運。

第三站：分揀單元（氣動元件、檢測元件、PLC初級綜合運用)

職能：完成物料加工屬性的檢測，例如深度、高度、孔徑等屬性。

第四站：機械手搬運轉移站；

職能：根據(jù)上一單元的屬性檢測，工件可以被直接傳輸?shù)较乱粋€工作單元。

第五站：傳送帶站；

職能：完成對工件的輸送及分揀。

五、各單元技術參數(shù)

（一）上料檢測單元

上料檢測單元的主要功能是為系統(tǒng)提供加工工件。在管狀料倉中最多可存放8個工件。供料過程中，推料氣缸從料倉中逐一推出工件，真空吸盤將工件吸起，在擺臂氣缸的驅動完成將工件從上料臺依次送到檢測工位。

配置

序號	名稱	規(guī)格	備注
1	實訓桌
2	上料機構	上料基座，料筒
3	氣缸	擺動氣缸，筆形氣缸，真空吸盤	SMC或亞德客
4	電磁閥	4V110-06-DC24V	SMC或亞德客
5	調速閥		SMC或亞德客
6	氣源過濾器
7	光電傳感器	多種規(guī)格
8	磁傳感器	CS1-M-S10 CS1-G
9	PLC主機	FX3U-48MR
10	通訊模塊	FX3U-485-BD

（二）FANUC機械手搬運站

由發(fā)那科Mate 200iD 4S、柔性流水線模塊、PLC控制器、觸摸屏、氣爪等組成，主要完成對工件的搬運。

1、主要技術指標：

名稱	型號規(guī)格	數(shù)量
工作臺	860mm ×470mm	1
供電電源/工作電壓	AC220V 50Hz/DC24V 2A	1
工作氣壓	0.5MPa	共用
PLC模塊	PLC選用FX3U-60MR	1
6自由度工業(yè)機器人	發(fā)那科Mate 200iD 4S	1
觸摸屏	三菱GOT2000系列，7英寸組成；	1
柔性流水線模塊	①包含三菱FR-D720S-0.4KW變頻器1臺、三相減速電機1臺、到位傳感器、傳送帶1套，實現(xiàn)物料傳送類等功能； ②每一站都有獨立的控制系統(tǒng)。	1
氣夾	缸徑：16mm	2
檢測傳感器	磁感式	4

2、工業(yè)機器人技術參數(shù) （發(fā)那科Mate 200iD 4S）

軸數(shù)量：6軸

功能：搬運

安裝類型：桌面式

其他特性：緊湊型

最大載荷：4 kg (8.818 lb)

作用范圍：550 mm (21.65 in)

重復精度：0.02 mm (0.0008 in)

（三）分揀單元

分揀單元的完成物料加工屬性的檢測，例如深度、高度、孔徑等屬性。將上單元記錄的工件屬性及加工檢測結果分別傳送給分揀單元及機械手單元。

配置：

序號	名稱	規(guī)格	備注
1	實訓桌
2	直流減速電機
3	4工位料盤
4	氣缸	單桿氣缸，雙桿氣缸	SMC或亞德客
5	電磁閥	4V110-06-DC24V	SMC或亞德客
6	調速閥		SMC或亞德客
7	氣源過濾器
8	光電傳感器	多種規(guī)格
9	磁傳感器	CS1-M-S10 CS1-G
10	PLC主機	FX3U-48MR
11	通訊模塊	FX3U-485-BD

（四）機械手搬運轉移站

機械手搬運轉移站的主要功能是將加工合格的工件傳送到分揀單元，而將加工不合格的工件放置到本單元的廢料槽中。整個搬運裝置由旋轉氣缸、標準氣缸、伸縮氣缸及氣爪等多種氣動執(zhí)行元件組成。

配置：

序號	名稱	規(guī)格	備注
1	實訓桌
2	旋轉氣缸		SMC或亞德客
3	氣缸	單桿氣缸，雙桿氣缸，	SMC或亞德客
4	氣動手指
5	電磁閥	4V110-06-DC24V	SMC或亞德客
6	調速閥		SMC或亞德客
7	氣源過濾器
8	光電傳感器	多種規(guī)格
9	磁傳感器	CS1-M-S10 CS1-G
10	PLC主機	FX3U-48MR
11	通訊模塊	FX3U-485-BD

（五）傳送帶站

分揀單元的主要功能是根據(jù)加工單元傳送的加工合格的成品屬性通過導向機構，將它們分別輸送至對應的滑道中。

配置：

序號	名稱	規(guī)格	備注
1	實訓桌
2	三相異步電機
3	皮帶傳送機構
4	變頻器	D720 0.4KW
5	觸摸屏	7寸 MCGS
6	氣缸	單桿氣缸	SMC或亞德客
7	電磁閥	4V110-06-DC24V	SMC或亞德客
8	調速閥		SMC或亞德客
9	氣源過濾器
10	光電傳感器	多種規(guī)格
11	磁傳感器	CS1-M-S10 CS1-G
12	PLC主機	FX3U-48MR
13	通訊模塊	FX3U-485-BD

配套系統(tǒng)

軟件及教學課件

1、智能制造生產線虛擬仿真系統(tǒng)軟件

（1）仿真系統(tǒng)支持ABB、KUKA，F(xiàn)anuc、安川、新松、埃夫特、廣州數(shù)控、熊貓、斯陶比爾、UR（優(yōu)傲）、傲博等多種機器人，提供50種以上的各品牌機器人模型和大量生產線組件庫；

（2）支持多種格式的三維CAD模型，可導入擴展名為step、igs、stl等格式；

（3）可通過導入CAD模型快速生成運動組件，并對組件特征樹進行操作和修改;

（4）支持關節(jié)型機器人、Delta（空間三自由度并聯(lián)機構機器人）、SCARA（平面關節(jié)型機器人）、直角坐標等各種結構的機器人；

（5）允許通過專用的模板和程序語言定制各種機器人和自動化工具的運動控制。算法支持包含3-5軸的通用機床、3-6個旋轉軸的串聯(lián)，并聯(lián)，雙臂，AGV小車，等機器人及生產線上對應的工裝夾具，傳送帶，變位機，導軌等輔助設備；

（6）提供工業(yè)機器人虛擬教學模塊，能夠通過虛擬示教器對機器人的手動操作以及程序代碼的自動運行，也能直連客戶指定的實際示教器；

（7）提供強大的API功能支持，允許開展大量機器人機構的自動化應用?？蛇M行仿真和應用于程序機器人取放物體和應用于復雜的多機器人同步運動等；

（8）包含豐富的軌跡調整優(yōu)化工具包，如碰撞檢查、工業(yè)機器人可達性、姿態(tài)奇異點、軸超限等；

（9）支持多機器人同步運動仿真，能夠實現(xiàn)5個及以上機器人與外部軸的同步運動；

（10）具有自動化生產線仿真功能，包含碼垛機、AGV小車、串聯(lián)機器人在內的功能模塊；

（11）真實的模擬效果（如焊接火花效果、噴漆上色效果、雕刻效果）；

（12）提供多視角的觀察，并可實現(xiàn)運動視角鏡頭追蹤；

（13）支持虛擬傳感器的建模與仿真，支持視覺，激光距離，力傳感等傳感器的仿真，效果接近真實傳感器的效果；

（14）場景中的物理實體具有真實世界中的物體的物理效果，可以進行碰撞檢測并具備剛體運動的效果，具備設置重力，摩擦系數(shù)等參數(shù)能力，并能根據(jù)這些參數(shù)模擬物體的真實運動效果，用戶可以按照真實世界中的邏輯對場景進行建模，減少了建模的復雜性。

（15）具有離線編程功能，支持ABB，三菱，F(xiàn)anuc，安川，川崎等品牌機器人的代碼；

（16）可生成仿真運動視頻（AVI或者Mp4格式）并導出。

★正版軟件，需提供智能制造生產線虛擬仿真系統(tǒng)軟件著作權證書原件備查，并提供（1）-（10）項內容里不少于十張的軟件知識點截圖。

2、工業(yè)機器人課程資源

工業(yè)機器人的概述：工業(yè)機器人的定義、發(fā)展與應用、基本組成及技術參數(shù)、工業(yè)機器人的分類；
工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)：工業(yè)機器人的1軸結構、工業(yè)機器人的2軸結構、工業(yè)機器人的3軸結構、工業(yè)機器人的4軸結構、工業(yè)機器人的5軸結構、工業(yè)機器人的6軸結構、工業(yè)機器人的機身結構、工業(yè)機器人的行走結構、工業(yè)機器人的驅動裝置和傳動單元；
工業(yè)機器人的運動學與動力學：工業(yè)機器人的連桿參數(shù)和齊次坐標變換矩陣。
工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)：工業(yè)機器人控制裝置、工業(yè)機器人驅動裝置、工業(yè)機器人檢測裝置；
工業(yè)機器人的編程：工業(yè)機器人的編程方式、工業(yè)機器人的示教編程、工業(yè)機器人的編程語言、工業(yè)機器人的語言系統(tǒng)結構和基本功能、常用工業(yè)機器人編程語言、工業(yè)機器人的離線編程、工業(yè)機器人的離線編程仿真軟件及編程示例；
工業(yè)機器人的典型應用：焊接機器人的應用、搬運機器人的應用、碼垛機器人的應用、涂裝機器人的應用、裝配機器人的應用；
提供汽車生產線工業(yè)機器人應用的高清視頻。

★提供（1）-（7）項內容里不少于十張的課件知識點截圖。

★2、PLC編程教學課件資源

（1）S7-1200PLC的認知：S7-1200PLC簡介、S7-1200PLC工作原理及運行模式、S7-1200PLC特點、S7-1200PLC擴展功能、PLC應用技術人才培養(yǎng)；

（2）TIA博圖軟件的使用：TIA 博圖集成軟件開發(fā)平臺、TIA 博圖集成軟件簡介、入門實例；

（3）控制單元的程序設計、指令編寫、硬件選型和設計、課后思考與練習等內容。模塊至少包括：八路搶答器、三相異步電機的星三角降壓啟動、運料小車往返控制、十字路口交通燈的控制、電動機組的啟停控制、HMI控制液體混合、G120變頻器的電機控制。

（4）小型自動化生產線的設計

課件資源具有產品的搬運、檢測和傳輸分揀功能，整個系統(tǒng)由送料單元、機械手搬運單元、步進電機多點定位輸送單元和傳送帶輸送分揀單元等組成。具體的項目設計要求如下：

1）本設計的要求使用通過觸摸屏與控制臺按鈕操作，控制生產線的自動運行。生產線通電以后，系統(tǒng)自行檢測初始狀態(tài)是否滿足運行條件，如不滿足則自行復位或手動調整，若滿足則觸摸屏顯示準備就緒；

2）在準備就緒的情況下，按下啟動按鈕，生產線開始按順序運行，供料單元開始工作，電機驅動轉盤將工件送到物料臺上；電機運行10秒后，若物料臺光電開關沒有檢測到物料，說明已沒有物料，開始報警；若檢測到物料，則一號搬運機械手開始動作；

3）物料臺有料，一號機械手臂伸出并下降夾取工件，夾取到工件后機械手上升縮回并旋轉到右側限位；然后機械手伸出下降將工件放到步進電機輸送單元的供料臺上，一號搬運機械手恢復到初始狀態(tài)，等待下一次運行；

4）當步進電機輸送單元傳感器檢測到供料臺工件后，步進電機前往高度檢測單元進行檢測；到達后通過超聲波傳感器進行高度檢測，檢測完畢后；步進電機運行到二號搬運機械手位置；

5）到達二號搬運機械手位置后；二號搬運機械手伸出、爪夾取工件，機架臺上升，旋轉到右限位，伸出手臂，機架臺下降，手爪放松，將工件放到傳送帶上，同時二號搬運機械手復位；

6）當傳送帶單元傳感器檢測到工件時，傳送帶開始工作，根據(jù)工件的顏色、材料進行分揀；分揀結束后，供料臺回到供料位置，等待下一次運行。

（5）用戶手冊：包括與S7-1200、有關硬件、軟件和通信的手冊，數(shù)量不少于二十多種。

★投標時提供（1）-（4）項內容里不少于十張的課件知識點截圖。

（二）實驗室管理系統(tǒng)

1、云智能實驗室安全管理系統(tǒng)

本平臺將無線傳輸、信息處理等物聯(lián)網(wǎng)技術應用用于自動化遠程控制。設備端運行狀態(tài)、數(shù)據(jù)參數(shù)等上傳至云平臺。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的傳感層、傳輸層和應用層關聯(lián)掌握數(shù)據(jù)與分析數(shù)據(jù)。

(1)電壓、電流等模擬量數(shù)據(jù)顯示。

(2)輸入開關監(jiān)控，輸出開關等數(shù)字量控制。

(3)遠程控制啟停狀態(tài)，給定輸出電壓值的。

(4)顯示輸入輸出電壓值的歷史數(shù)據(jù)

(5)可按照日期、日間進行查詢歷史數(shù)進行查詢。

(6)報警信號為PLC主機模擬量采集數(shù)值或者開關量可以自由設定，如當模擬量輸入超過設定電壓時產生報警，通過物聯(lián)網(wǎng)自動化應用軟件將報警信號上傳到云平臺，通過云平臺向設置的終端推送報警信號，每臺設備可對應多個終端設備。

(7)通過手機端可以實現(xiàn)遠程控制PLC的輸出及監(jiān)視PLC的輸入狀態(tài)變化。

(8)數(shù)據(jù)顯示畫面：畫面顯示輸入電壓數(shù)值，輸出電壓監(jiān)控，開關狀態(tài)輸入，開關控制輸出，以及云端連接二維碼。

(9)聯(lián)網(wǎng)設置界面：設置現(xiàn)場數(shù)據(jù)連接云平臺后臺數(shù)據(jù)庫管理。

★需提供云智能實驗室安全管理系統(tǒng)軟件著作權證書原件備查，并現(xiàn)場演示（1）-（6）項的功能。

2、實驗室智能電源管理系統(tǒng)

實訓室總體智能電源管理系統(tǒng)由主電路、控制電路、檢測保護電路、顯示電路、語音報警電路等組成，整個實驗室配置一套管理系統(tǒng)。

主要功能：

2.1上電系統(tǒng)自測

（1）主電路及控制電路上電后對線路系統(tǒng)進行輸入電壓的過壓、欠壓；線路對地漏電；輸出負載過流的檢測，任一故障存在電源輸出斷開。

（2）故障內容有相應文字顯示。

（3）對故障進行語音報警。

2.2運行檢測保護

（1）輸入過壓、欠壓、輸出過流、漏電，任一故障出現(xiàn)將自動跳閘，實施保護。

（2）對故障進行語音報警。

（3）保護閥值可進行現(xiàn)場設置。

2.3漏電功能測試

（1）按下漏電測試按鈕，裝置會自動提供一個漏電測試信號，使保護器跳閘。

（2）重新進行上電進入自己檢測狀態(tài)，文字顯示“開機檢測中....”，無故障情況下，實訓室智能電源管理系統(tǒng)恢復供電。

2.4過壓保護

（1）運行中，出現(xiàn)輸入過壓，實訓室智能電源管理系統(tǒng)將跳閘。

（2）對應的“過壓相”進行文字顯示。

（3）語音播報“線路過壓，請注意”。

2.5過流保護

（1）運行中，三相電源中任一相出現(xiàn)過流，實訓室智能電源管理系統(tǒng)將跳閘。

（2）對應的“過流相”進行文字提示。

（3）語音播報“線路過流，請注意”

2.6漏電保護

（1）運行中，三相中任一相出現(xiàn)漏電，實訓室智能電源管理系統(tǒng)將跳閘。

（2）對“漏電”進行文字顯示。

（3）語音播報“線路漏電，請注意”。

2.7電源監(jiān)控

（1）可對各相電壓進行數(shù)值顯示及曲線顯示，顯示精度±5V

（2）可對各相電流進行數(shù)值顯示及曲線顯示，顯示精度±0.1A

（3）高壓保護電壓設置：

①設置范圍<300V，輸入1A;

②動作時間：2-5S，輸入單位0.1S

（4）欠壓保護電壓設置：

①設置范圍：>154V，輸入單位1V

②動作時間：2-5S，輸入單位0.1S

(5)過流保護電流設置：

①設置范圍：<20A,輸入單位0.01A;

②動作時間：0.5-2S，輸入單位0.1S

★投標時提供實驗室管理系統(tǒng)軟件著作權證書原件備查并現(xiàn)場提供2.1-2.5項功能的視頻演示。

七、實訓內容：（必達項須配備實訓項目圖紙）

（一）氣動系統(tǒng)的安裝與調試項目：

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

1、氣動方向控制回路的安裝；

2、氣動速度控制回路的安裝；

3、擺動控制回路的安裝；

4、氣動順序控制回路的安裝；

5、氣動機械手裝置的安裝；

6、氣動系統(tǒng)安裝與調試；

（二）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、傳感器等，可完成下列PLC應用技術工作任務：

1、電動機正反轉控制電路的連接與控制程序編寫；

2、電動機調速控制電路的連接與控制程序編寫；

3、氣動方向控制程序編寫；

4、氣動順序動作控制程序編寫；

5、氣動機械手控制程序編寫；

6、皮帶輸送機控制程序編寫；

7、機電一體化設備控制程序編寫；

8、自動生產線控制程序編寫。

（三）機電設備安裝與調試項目

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

1、傳動裝置同軸度的調整；

2、皮帶輸送機的安裝與調整；

3、搬運機械手設備安裝與調試；

4、物件分揀設備的安裝與調試；

5、送料設備的安裝與調試；

6、自動生產線設備安裝與調試。

（四）自動控制系統(tǒng)安裝與調試項目

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

1、多種傳感器的安裝與調試；

2、機械手的自動控制；

3、皮帶輸送機的自動控制；

4、機電一體化設備的自動控制；

5、PLC控制系統(tǒng)的安裝與調試；

6、自動生產線的安裝與調試。

（五）PLC工業(yè)通訊網(wǎng)絡的安裝及調試

系統(tǒng)選用三菱PLC主控制器，配合FX3U-485BD網(wǎng)絡模塊，基于本網(wǎng)絡通信功能，可完成下列工業(yè)現(xiàn)場總線通信技術訓練任務：

1、N:N網(wǎng)絡的硬件連接、調試

2、N:N網(wǎng)絡參數(shù)設置、調試

3、基于多臺PLC的復雜網(wǎng)絡數(shù)據(jù)讀寫程序編寫與調試

工業(yè)機器人的調試與應用

1、工業(yè)機器人的應用；

2、PLC 的電氣設計和應用；

3、傳感器的技術和應用；

4、氣動技術應用；

5、觸摸屏基本控制與設置；

6、工業(yè)機器人本體與控制器的安裝接線，工業(yè)機器人初始化與參數(shù)恢復；

7、工業(yè)機器人應用夾具選擇與設計工業(yè)機器人碼垛應用編程與調試；

8、工業(yè)機器人外圍單元的電氣連接與調試技術；

9、整機系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換電氣連接與調試。

（七）流水線綜合實訓

模塊式柔性自動化生產線實訓系統(tǒng)5個工作站各自都有一套PLC主機，可分成8個完全獨立的工作站進行實訓，在對各單元生產工藝和電氣控制系統(tǒng)的構成熟悉后，通過PLC編程可完成：

1、傳感器的應用；

2、氣動元件的應用；

3、掌握PLC控制技術應用；

4、工件上料程序控制；

5、工件搬運程序控制；

6、工件檢測程序控制；

7、工件搬運安裝程序控制；

8、工件分類程序控制；

9、多工作工位程序、工作單元聯(lián)網(wǎng)程序控制；

10、機械手搬運控制、成廢品分揀控制；

11、成廢品分揀控制；

12、變頻調速、傳輸帶控制。

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