"追求技術(shù)進(jìn)步、服務(wù)科教興國、支持教育事業(yè)"
SBRX-3型FMS柔性生產(chǎn)制造實(shí)驗系統（工程型）
一、產(chǎn)品概述
FMS柔性生產(chǎn)系統是使用柔性制造技術(shù)中最具代表性的制造自動(dòng)化系統，可實(shí)現多品種、中小批量的加工管理。柔性制造技術(shù)是在自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù)的基礎上,將以往企業(yè)中相互獨立的工程設計、生產(chǎn)制造及經(jīng)營(yíng)管理等過(guò)程,在計算機及其軟件的支撐下,構成一個(gè)覆蓋整個(gè)企業(yè)的完整而有機的系統,以實(shí)現全局動(dòng)態(tài)最優(yōu)化,總體高效益、高柔性,并進(jìn)而贏(yíng)得競爭全勝的智能制造技術(shù)。它是當今世界制造自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的前沿科技。
本實(shí)訓系統是專(zhuān)門(mén)為職業(yè)院校、職業(yè)教育培訓機構研制的FMS柔性生產(chǎn)實(shí)訓系統，根據機電類(lèi)、自動(dòng)化類(lèi)、先進(jìn)制造類(lèi)行業(yè)、企業(yè)中工業(yè)自動(dòng)化應用的特點(diǎn)，對柔性制造技術(shù)的工作過(guò)程進(jìn)行研究，對工業(yè)現場(chǎng)設備進(jìn)行提煉和濃縮，并針對實(shí)訓教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)設計，融機、光、電、氣，包含了PLC、機器人、傳感器、氣動(dòng)、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò )、電機驅動(dòng)與控制、計算機等諸多技術(shù)領(lǐng)域，整個(gè)系統由MES生產(chǎn)管理系統、WINCC監控系統、主控PLC和下位PLC通過(guò)網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)構成一個(gè)完整的多級計算機控制系統，通過(guò)訓練，使學(xué)生了解FMS的基本組成和基本原理，讓學(xué)生全面掌握機電一體化技術(shù)的應用開(kāi)發(fā)和集成技術(shù)，幫助學(xué)生從系統整體角度去認識系統各組成部分，從而掌握機電控制系統的組成、功能及控制原理�？梢源龠M(jìn)學(xué)生在機械設計、電氣自動(dòng)化、自動(dòng)控制、機器人技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)、數控技術(shù)等方面的學(xué)習,并對電機驅動(dòng)及控制技術(shù)、PLC 控制系統的設計與應用、計算機網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)和現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)、高級語(yǔ)言編程等運用技能得到實(shí)際的訓練，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，使學(xué)生的機電系統的設計、裝配、調試能力均能得到綜合提高。
本實(shí)訓系統是一種典型的FMS柔性生產(chǎn)實(shí)訓系統，它由上料單元、檢測分揀單元、搬運單元、數控加工單元、圖像處理單元、機器人裝配單元、條形碼識別單元、物流倉儲單元組成，配有變頻調速板鏈式傳輸線(xiàn)構成環(huán)形生產(chǎn)線(xiàn)。上述機構均安裝在工業(yè)型材桌面上，系統中的機械結構、電氣控制回路、執行機構完全獨立，采用工業(yè)標準件設計。
控制系統主站采用西門(mén)子S7-300(CPU315-2DP)，從站采用西門(mén)子S7-200(CPU224)，各站之間使用ProfiBus-DP總線(xiàn)進(jìn)行通訊，S7-200從站主要用于控制與驅動(dòng)設備層，并對現場(chǎng)反饋的信號進(jìn)行采集，S7-300主站采集各從站數據，協(xié)調各站運行，并為上位機的監控程序提供數據，同時(shí)系統還配有工業(yè)以太網(wǎng)通信模塊和10.4英寸彩色工業(yè)觸摸屏，可以完成系統控制網(wǎng)絡(luò )的集成。
該系統有單機、聯(lián)機二種工作方式。在單機模式下，各從站獨立運行，站間沒(méi)有數據傳送，學(xué)員可進(jìn)行外部接線(xiàn)操作，使用S7-200專(zhuān)用PPI電纜或ProfiBus總線(xiàn)將編寫(xiě)程序下載到PLC中，并監控程序運行，在聯(lián)機模式下，系統各從站同時(shí)工作，工件依次進(jìn)行上料、檢測分揀、加工、圖像檢測、機器人自動(dòng)裝配、貼標、條形碼識別、入庫及搬運等操作，各站間通過(guò)ProfiBus現場(chǎng)總線(xiàn)進(jìn)行通訊，在主站的控制下實(shí)現相關(guān)的互鎖、數據傳送操作，系統中的上位工控機使用WinCC組態(tài)監控軟件，對現場(chǎng)設備生產(chǎn)狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監控。
系統工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn)和標準的電氣接口，支持RS232、RS485、PPI、MPI、PROFIBUS-DP、TCP/IP多種通信方式。系統具備多種組態(tài)軟件、編程軟件、管理軟件功能，如STEP7、OPC、WINCC算法組態(tài)、人機交換和MES生產(chǎn)管理系統軟件等，為方便教學(xué)還配有PLC仿真、氣動(dòng)仿真、多媒體教室電子管理等軟件。
二、產(chǎn)品特點(diǎn)
1.系統將機械、氣動(dòng)、電氣控制、電機傳動(dòng)、傳感檢測、工業(yè)機器人、數控系統、PLC以及工業(yè)網(wǎng)絡(luò )控制技術(shù)有機地進(jìn)行整合，按照結構模塊化，便于組合，可以完成各類(lèi)單線(xiàn)技能訓練和綜合性項目訓練。能較好地滿(mǎn)足實(shí)訓教學(xué)、工程訓練的需要。
2.系統中元器件均采用實(shí)際工業(yè)元件，首選國際知名公司西門(mén)子工業(yè)元件，質(zhì)量可靠、性能穩定，故障率低，從而保證學(xué)校實(shí)訓教學(xué)的順利進(jìn)行。
3.系統無(wú)論機械結構還是控制，都采用統一標準接口，具有很高的兼容和擴展性，隨工業(yè)現場(chǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，本系統可以緊跟現場(chǎng)技術(shù)升級擴展，深入地滿(mǎn)足實(shí)訓教學(xué)的需要。
4.本系統可以鍛煉學(xué)習者創(chuàng )造性的思維和動(dòng)手能力，學(xué)習者可以利用本系統從機械組裝、電氣設計、接線(xiàn)、PLC編程與調試、現場(chǎng)總線(xiàn)組建與維修等方面進(jìn)行工程訓練。
三、技術(shù)性能
6.輸入電源：三相四線(xiàn)～380V±10% 50Hz
7.工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃ 相對濕度≤85%（25℃） 海拔＜4000m
8.裝置容量：＜4.5kVA
9.外形尺寸：7000mm×4500mm×2400mm
10.安全保護：具有漏電保護，安全符合國家標準
四、實(shí)訓內容
1.PLC的設計與應用
(1)數據傳輸功能實(shí)訓
(2)定時(shí)、計數、移位功能實(shí)訓
(3)比較功能實(shí)訓
(4)步進(jìn)功能的應用實(shí)訓
(5)跳轉功能的應用實(shí)訓
(6)子程序調用功能的應用實(shí)訓
(7)中斷控制功能的應用實(shí)訓
(8)變頻調速的PWM控制功能的應用實(shí)訓
(9)伺服電機速度位置控制功能的應用實(shí)訓
(10)檢測系統的程序設計
(11)變頻調速環(huán)行自動(dòng)傳輸系統的程序設計
(12)自動(dòng)儲存系統的程序設計
2.傳感器技術(shù)及應用
(1)光電傳感器的特性研究及應用
(2)電感傳感器的特性研究及應用
(3)電磁傳感器的特性研究及應用
(4)位置傳感器的特性研究及應用
(5)條碼識別系統特性研究及應用
3.氣動(dòng)控制技術(shù)
(1)電控氣動(dòng)閥的工作原理及應用
(2)真空發(fā)生器的工作原理及應用
(3)氣動(dòng)二聯(lián)體的工作原理及應用
(4)各種氣缸的工作原理及應用
4.運動(dòng)控制系統
(1)伺服電機定位的控制技術(shù)
(2)直流電機的控制技術(shù)
(3)交流電機的變頻調速技術(shù)
(4)步進(jìn)電機的定位控制技術(shù)
5.組態(tài)監控及人機界面技術(shù)
(1)組態(tài)監控軟件的基本應用
(2)組態(tài)監控軟件通信應用實(shí)訓
6.機械結構訓練技術(shù)
(1)同步帶傳動(dòng)機構的設計及特性研究
(2)直齒輪傳動(dòng)機構的設計及特性研究
(3)錐齒輪傳動(dòng)機構的設計及特性研究
(4)直線(xiàn)導軌的設計及特性研究
(5)滾珠絲桿的特性研究及應用
7.故障檢測技術(shù)技能培訓
(1)程序故障設置的排除訓練
(2)參數故障設置的排除訓練
(3)電氣接線(xiàn)故障設置的排除訓練
(4)機械故障設置的排除訓練
8.網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)和PROFIBUS總線(xiàn)技術(shù)
(1)網(wǎng)絡(luò )通訊基礎的原理與應用
(2)PROFIBUS-DP模塊的研究與應用
(3)PROFIBUS通訊協(xié)議的研究與應用
(4)PROFIBUS主站與從站之間的通訊研究
9.機械手搬運系統控制
(1)單軸手臂往返運動(dòng)控制訓練
(2)雙軸手臂直線(xiàn)運動(dòng)控制訓練
(3)雙軸手臂曲線(xiàn)運動(dòng)控制訓練
(4)三軸機械手空間直線(xiàn)控制訓練
(5)三軸機械手空間曲線(xiàn)控制訓練
(6)三軸機械手空間示教控制訓練
(7)機械手移貨控制技術(shù)訓練
(8)機械手碼垛控制訓練
10.數控系統
(1)數控系統的參數設置與調整
(2)輸入輸出接口實(shí)訓
(3)銑床參考點(diǎn)的調試
(4)進(jìn)給驅動(dòng)單元的調試與應用
(5)數控系統的通訊
(6)數控系統的操作與編程
(7)數控銑床加工實(shí)訓
五、系統組成
（一）總控平臺
總控平臺主要由三相電網(wǎng)電壓指示、電源控制部分、控制主機、狀態(tài)指示燈、二位選擇開(kāi)關(guān)、啟動(dòng)和停止開(kāi)關(guān)、急停開(kāi)關(guān)、復位開(kāi)關(guān)、10.4英寸工業(yè)彩色觸摸屏等組成，主要完成監視各分站的工作狀態(tài)并協(xié)調各站運行，完成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò )的集成。
（二）上料單元
上料單元主要由料斗、回轉臺、螺旋導料機構、平面推力軸承、直流減速電機、工件滑道、提升裝置、計數電容開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)等組成。主要完成將工件從回傳上料臺依次送到檢測工位，提升裝置將工件提升至指定位置。
（三）檢測分揀單元
檢測分揀單元主要由鋁合金型材基體、檢測缸、升降缸、推料缸、直線(xiàn)位移傳感器、光電傳感器、磁性傳感器等組成。主要完成對毛坯件材質(zhì)、顏色、高度的檢測并將不合格工件檢出。
（四）數控加工單元
數控單元主要由數控銑床實(shí)物、自動(dòng)門(mén)裝置、氣動(dòng)定位夾具、數控加工控制系統組成。主要完成將毛坯件加工成指定形狀的工件。
（五）圖像形狀檢測單元
圖像處理單元主要由光源、鏡頭、CCD照相機、圖像處理控制器、顯示器、位移傳感器等組成。主要檢測加工完成后工件外觀(guān)形狀品質(zhì)是否合格，通過(guò)攝像頭獲取工件的圖像，由圖像處理器完成工件合格與否的判斷并檢測加工孔深，將不合格工件剔除。
（六）加工圖像尺寸檢測單元
加工圖像尺寸檢測單元主要由光源、鏡頭、CCD照相機、圖像處理控制器、顯示器、位移傳感器等組成。主要檢測加工完成后工件尺寸是否合格，通過(guò)攝像頭獲取工件的圖像，由圖像處理器完成工件尺寸合格與否的判斷并檢測加工孔深，將不合格工件剔除。
（七）STEP SD500型工業(yè)機器人搬運單元
機器人搬運單元主要由STEP SD500工業(yè)用機器人、氣爪等組成。主要完成將毛坯件從環(huán)形傳輸線(xiàn)上抓起，送入加工單元工件臺，待加工完畢后，將工件取出，重新放入傳輸線(xiàn)上。
（八）6自由度工業(yè)機器人裝配單元
機器人裝配單元主要由STEP SD500工業(yè)用機器人、氣爪等組成。主要完成將工件裝配任務(wù)并將工件放入包裝盒。
（九）條形碼識別單元
條形碼識別單元主要由升降氣缸、貼標裝置、條形碼識別系統等組成。主要將條形碼貼到包裝盒上并將相關(guān)信息通過(guò)條形碼掃描系統讀入上位機，通過(guò)上位機進(jìn)行倉儲管理。
（十）物流倉儲單元
物流倉儲單元主要由高架倉庫及堆垛機組成。主要完成物料進(jìn)出庫的自動(dòng)化管理。
（十一）機械手單元
機械手單元主要由機械手、移動(dòng)滑臺、齒輪齒條運動(dòng)機構等組成，主要完成對工件在傳輸線(xiàn)和工作單元間的搬運工作。
（十二）環(huán)行自動(dòng)輸送線(xiàn)
環(huán)行自動(dòng)輸送線(xiàn)主要由鋁合金型材基體、環(huán)行傳輸線(xiàn)、自動(dòng)導向機構、變頻調速系統、自動(dòng)定位機構等組成�？赏瓿蓪ぜ诓煌俣认碌妮斔�，不同工位的自動(dòng)定位，從而大大提高了自動(dòng)環(huán)形傳輸線(xiàn)的工作效率。
工業(yè)網(wǎng)絡(luò )通訊
控制系統主站采用西門(mén)子S7-300(CPU315-2DP)，從站采用西門(mén)子S7-200(CPU224)，各站之間使用ProfiBus-DP總線(xiàn)進(jìn)行通訊，S7-200從站主要用于控制與驅動(dòng)設備層，并對現場(chǎng)反饋的信號進(jìn)行采集，S7-300主站采集各從站數據，協(xié)調各站運行，并為上位機的監控程序提供數據，同時(shí)系統還配有工業(yè)以太網(wǎng)通信模塊和10.4英寸彩色工業(yè)觸摸屏，可以完成系統控制網(wǎng)絡(luò )的集成。
3.PLC模塊及變頻器
|
序號 |
名稱(chēng) |
規格 |
數量 |
單位 |
備注 |
|
S7-300 PLC |
PS307電源 |
1 |
臺 |
||
|
CPU315-2DP CPU |
1 |
臺 | |||
|
SM323 16DI/16DO |
1 |
臺 | |||
|
CP343-1 工業(yè)以太網(wǎng)模塊 |
1 |
臺 | |||
|
S7-200 PLC |
CPU224CN(DC/DC/DC) |
2 |
臺 | ||
|
CPU224CN(AC/DC/RLY) |
7 |
臺 | |||
|
EM277 DP通信模塊 |
9 |
臺 | |||
|
EM223 |
1 |
臺 | |||
|
DP接頭 |
14 |
個(gè) | |||
|
變頻器 |
MM420,AC380V供電，功率≥0.75kW |
1 |
臺 | ||
|
軟件 |
STEP7 Micro WIN SP4 V4.0 |
1 |
套 | ||
|
STEP7 V5.4 |
1 |
套 | |||
|
WinCC V6.0 |
1 |
套 |
配置清單
|
序號 |
名稱(chēng) |
規格 |
數量 |
單位 |
備注 |
|
環(huán)行自動(dòng)輸送線(xiàn) |
1 |
套 |
|||
|
STEP |
SD500 |
2 |
套 |
含示教單元 | |
|
視覺(jué)傳感器 |
ZFX-C10 |
2 |
套 |
||
|
工件 |
白色工件 |
24 |
只 |
||
|
藍色工件 |
24 |
只 |
|||
|
金屬工件 |
8 |
只 |
|||
|
包裝盒 |
10 |
只 |
|||
|
電源線(xiàn) |
單相三芯電源線(xiàn) |
15 |
根 |
||
|
PU氣管 |
Ф6、橙色 |
50 |
米 |
||
|
PLC編程 電纜 |
USB/PPI USM/MPI |
1 |
套 |
||
|
PLC編程 軟件 |
STEP7 MicroWIN SP4 V4.0 STEP7 V5.4 WinCC V6.0 |
1 |
套 |
DEMO版 | |
|
配套工具 |
工具箱：十字長(cháng)柄螺絲刀，大、中、小號一字螺絲刀，中、小號十字螺絲刀，鐘表螺絲刀、剝線(xiàn)鉗，尖嘴鉗，剪刀，電烙鐵，鑷子，活動(dòng)扳手，內六角扳手（9把） |
1 |
套 |
||
|
配套光盤(pán) |
使用手冊、程序等 |
1 |
套 |
||
|
計算機 |
1 |
臺 |
學(xué)校自備 | ||
|
空氣壓縮機 |
靜音空氣壓縮機 |
1 |
臺 |
靜音 | |
|
氣動(dòng)接頭 |
氣動(dòng)快插式三通接頭 |
12 |
只 |
