FW03小型工業(yè)4.0智能制造生產(chǎn)線教學(xué)平臺(tái)
據(jù)國(guó)家2025智能制造規(guī)劃，和人工智能教學(xué)普及，著力提高教學(xué)與專業(yè)建設(shè)，本實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案充分體現(xiàn)智能制造工業(yè)4.0發(fā)展趨勢(shì)與應(yīng)用動(dòng)向，所展示的工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床加工、立體倉(cāng)庫(kù)、RFID、PLC工作站等單元，涉及內(nèi)容全面。以結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)的實(shí)訓(xùn)為核心設(shè)施，注重基礎(chǔ)訓(xùn)練，兼顧未來(lái)應(yīng)用的新型機(jī)器人，拓展學(xué)生視野。可作為大專院校自動(dòng)化專業(yè)、機(jī)電一體化專業(yè)、機(jī)器人專業(yè)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，組建工業(yè)4.0智能無(wú)人工廠培訓(xùn)，提高階段綜合性學(xué)習(xí)與訓(xùn)練。
一、產(chǎn)品定位：
可作為大專院校、中高職學(xué)生自動(dòng)化專業(yè)、機(jī)電一體化專業(yè)、機(jī)器人專業(yè)、企業(yè)工程師進(jìn)行機(jī)器人、數(shù)控加工、材料出入倉(cāng)庫(kù)進(jìn)一體化組建機(jī)器個(gè)上下料培訓(xùn)，提高階段綜合性學(xué)習(xí)與訓(xùn)練。
二、產(chǎn)品功能：
本套設(shè)備是以小型的柔性制造系統(tǒng)為載體，主要特點(diǎn)是占地空間小、操作安全、涉及的知識(shí)點(diǎn)豐富、綜合，系統(tǒng)性強(qiáng)、成本低、師生容易上手等；主要是由一臺(tái)工業(yè)6軸自由度機(jī)器人、一臺(tái)三坐標(biāo)機(jī)械手臂、一臺(tái)柔性數(shù)控車床、一臺(tái)柔性數(shù)控銑床、RFID系統(tǒng)、PLC工作站、智能倉(cāng)庫(kù)、中控臺(tái)、傳輸帶等部份組成，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化上下料、加工等無(wú)人工作環(huán)節(jié)，機(jī)器人按指令分別給兩臺(tái)機(jī)器送料取料；該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)機(jī)器人上下料工作站系統(tǒng)的編程、上下料系統(tǒng)的集成、RFID系統(tǒng)應(yīng)用、PLC系統(tǒng)編程、數(shù)控車床編程加工、數(shù)控銑床編程加工、現(xiàn)場(chǎng)總線的通訊實(shí)訓(xùn)等環(huán)節(jié)。讓學(xué)生輕松掌握工業(yè)6軸機(jī)器人上下料與數(shù)控機(jī)床組建柔性加工生產(chǎn)系統(tǒng)，能滿足學(xué)生對(duì)工業(yè)機(jī)器人學(xué)習(xí)及操作的需要，學(xué)生通過(guò)該套系統(tǒng)的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，對(duì)智能生產(chǎn)無(wú)人工廠的組建整體性應(yīng)用有全面的了解與體驗(yàn)。
三、產(chǎn)品工作流程：
三坐標(biāo)機(jī)械手臂從原材料倉(cāng)庫(kù)取出原材料到傳輸線上，RFID系統(tǒng)讀取數(shù)值，由傳輸線運(yùn)送到6自由度工業(yè)機(jī)器人端，由負(fù)責(zé)數(shù)控機(jī)床的上下料工作，數(shù)控車削單元將零件加工完畢后，機(jī)床自動(dòng)開(kāi)門(mén)，零件由機(jī)器人送置到數(shù)控銑削加工中心進(jìn)行加工下一道工序，加工完畢后銑床自動(dòng)開(kāi)門(mén)，由機(jī)器人取出成品零件送置到傳輸帶上，輸送到智能倉(cāng)庫(kù)端，由三坐標(biāo)機(jī)械手臂將成品零件入庫(kù)，RFID系統(tǒng)讀取數(shù)值。學(xué)生在熟練掌握該系統(tǒng)的操作與編程以后，也可以對(duì)零件類型和加工工藝進(jìn)行調(diào)整。
三、基本實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目
1、工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)
2、數(shù)控技術(shù)實(shí)訓(xùn)
3、機(jī)器人與機(jī)床通訊技術(shù)
4、機(jī)械結(jié)構(gòu)訓(xùn)練技術(shù)
5、氣動(dòng)控制技能培訓(xùn)
6、故障檢測(cè)技術(shù)技能培訓(xùn)
7、傳感器技術(shù)及應(yīng)用
8、PLC編程技術(shù)
9、RFID系統(tǒng)的應(yīng)用
四、系統(tǒng)主要配置清單
序號(hào) | 名稱 | 數(shù)量 | 型號(hào) |
1 | 工業(yè)6軸高速機(jī)器人 | 1臺(tái) | 0805A |
2 | 三坐標(biāo)機(jī)械手臂 | 1臺(tái) | RF003 |
3 | 數(shù)控車削加工中心 | 1臺(tái) | CK210-FM |
4 | 數(shù)控銑削加工中心 | 1臺(tái) | XK200-FM |
5 | 智能倉(cāng)庫(kù) | 1個(gè) | CS01 |
6 | 傳輸帶 | 1條 | CS02 |
7 | RFID系統(tǒng)單元 | 1套 | CS03 |
8 | 西門(mén)子PLC控制器 | 1個(gè) | 6ES7 214-1HG31-0XB0 |
9 | 西門(mén)子PLC擴(kuò)展IO模塊 | 1個(gè) | 6ES7 223-1PL30-0XB0 |
10 | 觸摸屏中控臺(tái) | 1個(gè) | MT8102IP |
11 | 歐姆龍繼電器模組 | 2個(gè) | BMZ-R1 |
12 | 電子手脈 | 2個(gè) | HLI6 |
13 | 車削數(shù)控系統(tǒng) | 1套 | 980TB數(shù)控系統(tǒng) |
14 | 銑削數(shù)控系統(tǒng) | 1套 | 980MC數(shù)控系統(tǒng) |
15 | 6軸機(jī)器人控制系統(tǒng) | 1套 | CRP-S4 |
16 | 三爪氣動(dòng)卡盤(pán) | 1套 | SMC |
17 | 銑床自動(dòng)夾具 | 1套 | SH01 |
18 | 機(jī)床自動(dòng)門(mén)推拉系統(tǒng) | 2套 | KIFL3 |
19 | SMC 平行機(jī)械手夾爪 | 1個(gè) | MHZL2 |
20 | 屏蔽電纜 | 3條 | |
22 | 0.6帕空壓機(jī) | 1臺(tái) | |
23 | 鋁合金工作臺(tái) | 1套 |
五、主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)
序號(hào) | 名稱 | 數(shù)量 | 單位 | 設(shè)備簡(jiǎn)介及功能 |
1 | 六自由度工業(yè)機(jī)器人 | 1 | 套 | (A) 設(shè)備特點(diǎn) 1、工業(yè)機(jī)器人基本組成單元（電機(jī)、減速箱、驅(qū)動(dòng)器、控制器）和基本原理，能夠完成基本的電氣接線和結(jié)構(gòu)的安裝； 2、對(duì)工業(yè)機(jī)器人的基本運(yùn)動(dòng)熟悉，包括（關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)、插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)、直線插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)、圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)等）； 3、掌握工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)系統(tǒng)（用戶坐標(biāo)系、工具坐標(biāo)系、機(jī)器人坐標(biāo)系、世界坐標(biāo)系）并熟練對(duì)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換； 4、掌握工業(yè)機(jī)器人基本編程指令，并對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行編程； 5、掌握運(yùn)動(dòng)控制卡的使用及編程； 6、掌握機(jī)器人系統(tǒng)中的模擬各種場(chǎng)合進(jìn)行綜合編程； (B) 設(shè)備參數(shù) 功能:3C、噴涂、打磨、上下料、搬運(yùn)等； 自由度軸數(shù)：6軸； 負(fù)載：5kg； 驅(qū)動(dòng)方式：交流伺服驅(qū)動(dòng)； 大單軸速度：1軸（底部旋轉(zhuǎn)）266度/秒； 2軸（下臂）297度/秒； 3軸（上臂）300度/秒； 4軸（手臂旋轉(zhuǎn)）333度/秒； 5軸（手臂擺動(dòng)）500度/秒； 6軸（手臂旋轉(zhuǎn)）500度/秒； 各軸運(yùn)動(dòng)范圍：1軸（底部旋轉(zhuǎn)）±180度； 2軸（下臂）：-100度/+80度； 3軸（上臂）：-80度/+95度； 4軸（手臂旋轉(zhuǎn)）：±180度； 軸（手臂擺動(dòng)）：±120度； 6軸（手臂旋轉(zhuǎn)）：±360度 本體重量：50kg； 能耗：2.8kw； |
2 | 數(shù)控車削加工中心本體 | 1 | 套 | (A) 設(shè)備特點(diǎn) 1、使用220伏電壓、采用透明有機(jī)玻璃與金屬鈑金全封閉結(jié)構(gòu)，提高使用的安全性和觀摩性，采用精選的優(yōu)質(zhì)鑄鐵材料鑄造，床身導(dǎo)軌經(jīng)超音頻淬火后精磨，硬度高、鋼性好,保證機(jī)器的鋼性，采用高精度研磨滾珠絲桿，保證機(jī)器加工精度，XZ各軸配置有集中式潤(rùn)滑油路系統(tǒng)，保證絲桿及導(dǎo)軌使用壽命和加工精度；可自動(dòng)車削各種回轉(zhuǎn)表面，如圓柱面、圓錐面、特形面等，并能進(jìn)行車螺紋、鏜、鉸加工，效率高、適用性強(qiáng)； 2、配有工件冷卻系統(tǒng)，可加工鋼件；配置4工位電動(dòng)刀架，可加工復(fù)雜的零件工藝； 3、配有電子手輪（手脈）、手動(dòng)操作及對(duì)刀操作更方便靈活，配有Led工作燈； 4、主要加工材料有：鋼、鐵、銅、鋁、PVC塑料等材料； (B) 設(shè)備參數(shù) 重復(fù)定位精度：0.02mm 系統(tǒng)分辨率：0.001mm 大回轉(zhuǎn)直徑：210mm 大夾持直徑：80mm X/Z軸行程：80/290mm 主軸轉(zhuǎn)速(無(wú)級(jí))：300~1750rpm±10% 大移動(dòng)速度：2000mm/min Z 軸大進(jìn)給速度：2000mm /min X 軸大進(jìn)給速度：1000mm /min 電動(dòng)刀架工位數(shù)：4工位 刀架角度：360 ° 回轉(zhuǎn)精度：0.005mm 主軸通孔：20mm 氣動(dòng)卡盤(pán)：直徑110mm 冷卻系統(tǒng)：有 車螺紋功能：有 主軸孔莫氏錐度：莫氏3號(hào) 尾軸孔莫氏錐度：莫氏2號(hào) 功率：750W 電子手輪：4軸三檔電子手輪 絲桿：C5級(jí)滾珠絲桿 機(jī)床自動(dòng)門(mén)：開(kāi)關(guān)門(mén)速度90mm/秒 使用電源：AC220V/50Hz 凈重/毛重：180/200kg 外型尺寸：1000×700×580mm |
3 | 數(shù)控銑削加工中心本體 | 1 | 套 | (A) 設(shè)備特點(diǎn) 1、配有氣動(dòng)工裝夾具和自動(dòng)推拉門(mén)，全封閉防護(hù)結(jié)構(gòu)；采用透明有機(jī)玻璃與金屬鈑金全封閉結(jié)構(gòu)，使用220伏電壓、床身使用優(yōu)質(zhì)鑄鐵材料鑄造、采用高精度研磨滾珠絲桿； 2、配有電子手輪（手脈）、手動(dòng)操作及對(duì)刀操作更方便靈活，配有Led工作燈； 3、主要加工材料有：鋼、鐵、銅、鋁、PVC塑料等材料； (B) 設(shè)備參數(shù) 重復(fù)定位精度：0.02mm 系統(tǒng)分辨率：0.001mm 大鉆孔直徑：13mm 大銑削直徑：16mm 工作臺(tái)尺寸：400×90mm X/Y/Z軸行程：210/95/200mm 工作臺(tái)T型槽尺寸：12 mm 工作臺(tái)T型槽個(gè)數(shù)：3 絲桿：工業(yè)級(jí)C5級(jí)滾珠絲桿 電子手輪：配有4軸電子手輪(手脈) 主軸轉(zhuǎn)速：100~3500 轉(zhuǎn)/分鐘 快速移動(dòng)速度：1200mm/min 功率：600W 多軸聯(lián)動(dòng)功能：預(yù)留有第4軸接口，可加裝第四軸，可實(shí)現(xiàn)四軸聯(lián)動(dòng) 氣動(dòng)鉗：夾持大小大于100*100mm 機(jī)床自動(dòng)門(mén)：氣動(dòng)推拉方式 使用電源： AC220V/50Hz 機(jī)床尺寸：845×580×850mm 包裝尺寸：1140×830×950mm 凈重/毛重：100Kg /120Kg 重量：150 kg |
4 | PLC單元 | 1 | 套 | 設(shè)備特點(diǎn) 鋁合金型材構(gòu)成，連接牢固，玻璃門(mén)一目了然，使用工業(yè)級(jí)PLC，可隨意擴(kuò)展。 設(shè)備參數(shù) CPU 特征 用戶存儲(chǔ)器：75 KB 工作存儲(chǔ)器/4 MB 負(fù)載存儲(chǔ)器，可用 SD 卡擴(kuò)展/10 KB 保持性存儲(chǔ)器 板載數(shù)字 I/O:14 點(diǎn)輸入/10 點(diǎn)輸出 板載模擬 I/O:2 路輸入 信號(hào)模塊擴(kuò)展:多 8 個(gè)信號(hào)模塊 信號(hào)板擴(kuò)展:多 1 塊信號(hào)板 通信模塊擴(kuò)展:多 3 個(gè)通信模塊 高速計(jì)數(shù)器：?jiǎn)蜗啵?/span>3 個(gè) 100 kHz 以及 3 個(gè) 30 kHz 的時(shí)鐘頻率；正交相位：3 個(gè) 80 kHz 以及 3 個(gè) 20 kHz 的時(shí)鐘頻率 脈沖輸出：4 脈沖捕捉輸入：14 性能 布爾運(yùn)算執(zhí)行速度:0.08μs/指令 移動(dòng)字執(zhí)行速度:1.7μs/指令 實(shí)數(shù)數(shù)學(xué)運(yùn)算執(zhí)行速度:2.3μs/指令 通信 端口數(shù):1 類型:以太網(wǎng) 連接數(shù): • 3 個(gè)用于 HMI • 1 個(gè)用于編程設(shè)備 • 8 個(gè)用于用戶程序中的以太網(wǎng)指令 • 3 個(gè)用于 CPU 對(duì) CPU 電源 電壓范圍:20.4 － 28.8 V DC 保持時(shí)間（掉電）:24 V DC 時(shí) 10 ms 大波紋噪聲（<10 MHz） 數(shù)字輸入: 輸入點(diǎn):14 模擬輸入:2 數(shù)字輸出:10 |
5 | 智能倉(cāng)庫(kù) | 1 | 套 | 立體倉(cāng)庫(kù)外圍尺寸：500×400×600mm 倉(cāng)位：陣列式3層4列12格，每個(gè)倉(cāng)位帶傳感器 托盤(pán)大小：長(zhǎng)100x 寬90mm 托盤(pán)固定物料：帶各種定位銷，可固定長(zhǎng)*寬*高90*80*50mm以內(nèi)任意尺寸的工件 1.顯示器7寸 2.分辨率800X480 3.背光類型:LED 4.具有I/O接口:USB接口/以太網(wǎng)接口/RS485接口/ 5.閃存64MB |
6 | 三坐標(biāo)機(jī)械手臂 | 1 | 套 | X軸行程：450mm；Y軸行程：350mm；Z軸行程：500mm； 負(fù)重：1KG以上 氣動(dòng)手指：按項(xiàng)目加裝 控制形式：PLC控制 控制PLC參數(shù): 1.電源:DC24V 2.輸入輸入端口>=64個(gè) 3.輸入類型:漏型/源型 4.帶脈沖接口 5.與RFID系統(tǒng)通信,實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的監(jiān)控 6.與倉(cāng)位智能倉(cāng)庫(kù)通信,實(shí)時(shí)監(jiān)控倉(cāng)庫(kù)的物料狀態(tài) 5.與機(jī)器視覺(jué)檢驗(yàn)系統(tǒng)通信 6.與中控電腦主機(jī)通信 |
7 | RFID 管理平臺(tái) | 1 | 套 | 16個(gè)RFID標(biāo)簽+3個(gè)讀取器 觸發(fā)開(kāi)關(guān)：外部觸發(fā) 工作頻率：13.56MHZ 支持協(xié)議：ISO IEC 15693 ISO 18000-3M1 讀取距離：穩(wěn)定讀取20cm 輸出數(shù)據(jù)：Modbus 輸出功率：0-18±1dBm 存儲(chǔ)容量：1024bit 工作模式：可讀寫(xiě) |
8 | 輸送帶 | 1 | 套 | 1、鋁合金型材構(gòu)成，方便加裝各工作單元
4、物流周轉(zhuǎn)板到位傳感器：光電傳感器
7、100mm寬柔性單鏈板 |
7 | 觸摸屏中控臺(tái) | 1 | 套 | 工位電壓：DC24V 人機(jī)界面配置不低于 液晶屏：10.2寸 背光燈：LED 顯示顏色：65535真彩 分辨率：1024x600 顯示亮度：200cd/m2 觸摸屏：電阻式 輸入電壓：24±20％VDC 額定功率：5.5W 處理器：Cortex-A8，600MHz 內(nèi)存：128M 系統(tǒng)存儲(chǔ)：128M 鐵電存儲(chǔ)：可擴(kuò)展 SD卡存儲(chǔ)：可擴(kuò)展 組態(tài)軟件：MCGS嵌入版 外部接口： 串行接口：COM1(RS232)，COM2(RS485),可擴(kuò)展（COM3，COM4） USB接口：1主1從 ；以太網(wǎng)接口 10/100M自適應(yīng)；CAN接口 可擴(kuò)展 環(huán)境條件 存儲(chǔ)溫度：-10℃-60℃；工作溫度 0℃-45℃ 工作濕度：5％-90％ 產(chǎn)品規(guī)格： 機(jī)殼材料：工業(yè)塑料 面板尺寸：274x193（mm） 機(jī)柜開(kāi)孔：261x180（mm） 認(rèn)證： 產(chǎn)品認(rèn)證：CE/FCC 防護(hù)等級(jí)：IP65（前面板） 電磁兼容：工業(yè)三級(jí) |
8 | 車削工業(yè)級(jí)數(shù)控系統(tǒng) | 1 | 套 | 通信功能： 1、帶網(wǎng)口支持MES系統(tǒng)通過(guò)Modbus通訊協(xié)議讀取系統(tǒng)坐標(biāo)、運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行速度、鉆速、數(shù)控程序等信息；支持遠(yuǎn)程文件調(diào)用加工、U盤(pán)等多種通訊方式； 2、 RS232：零件程序、參數(shù)等文件雙向傳輸，支持PLC 程序、系統(tǒng)軟件串口升級(jí) 3、 USB：U 盤(pán)文件操作、U 盤(pán)文件直接加工，支持PLC 程序、系統(tǒng)軟件U 盤(pán)升級(jí) 自動(dòng)上下料： * 支持自定義8 個(gè)Y 輸出點(diǎn) * 檢測(cè)8 個(gè)X 輸入點(diǎn) 可控制3 個(gè)進(jìn)給軸（含C 軸）、1 個(gè)模擬主軸，1ms 高速插補(bǔ)，0.1μm 控制精度 系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)： 可實(shí)現(xiàn)主軸連續(xù)定位、剛性攻絲、剛性螺紋加工 內(nèi)置多PLC 程序，當(dāng)前運(yùn)行的PLC 程序可選擇 支持語(yǔ)句式宏代碼編程，支持帶參數(shù)的宏程序調(diào)用 支持公制/ 英制編程，具有自動(dòng)對(duì)刀、自動(dòng)倒角、壽命管理功能 支持中文、英文顯示，由參數(shù)選擇 具備USB 接口，支持U 盤(pán)文件操作、系統(tǒng)配置和軟件升級(jí) 可控制1 路0V ～ 10V 模擬電壓輸出 1 路手輪輸入，支持手持單元 可控制18 點(diǎn)通用輸入/18 點(diǎn)通用輸出 小輸入增量：0.001mm（0.0001inch） 小指令增量：0.001mm（0.0001inch） 大行程：±99999999× 小指令增量 快速移動(dòng)速度：60m/min 快速倍率：F0、25%、50%、* 共四級(jí)實(shí)時(shí)修調(diào) 進(jìn)給倍率：0 ～ 150% 共十六級(jí)實(shí)時(shí)修調(diào) 插補(bǔ)方式：直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)( 支持三點(diǎn)圓弧插補(bǔ))、螺紋插補(bǔ)、剛性攻絲 |
9 | 銑削工業(yè)級(jí)數(shù)控系統(tǒng) | 1 | 套 | 通信功能： 1、帶網(wǎng)口支持MES系統(tǒng)通過(guò)Modbus通訊協(xié)議讀取系統(tǒng)坐標(biāo)、運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行速度、鉆速、數(shù)控程序等信息；支持遠(yuǎn)程文件調(diào)用加工、U盤(pán)等多種通訊方式； 2、 RS232：零件程序、參數(shù)等文件雙向傳輸，支持PLC 程序、系統(tǒng)軟件串口升級(jí) 3、 USB：U 盤(pán)文件操作、U 盤(pán)文件直接加工，支持PLC 程序、系統(tǒng)軟件U 盤(pán)升級(jí) 系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)： 采用 32 位高性能 CPU 和超大規(guī)模可編程器件 FPGA，實(shí)時(shí)控制和硬件插補(bǔ)技術(shù)保證了系統(tǒng)μm級(jí)精度下的高效率，可編輯的 PLC 使邏輯控制功能。可控制 5（3） 個(gè)進(jìn)給軸、2 （1)個(gè)模擬主軸，1ms 高速插補(bǔ)，0.1μm 控制精度； 2 路 -10V ～ 10V 模擬電壓輸出； 主軸編碼器：編碼器線數(shù)可設(shè)定（100 p/r ～ 5000p/r）； 編碼器與主軸的傳動(dòng)比：（1 ～ 255）：（1 ～ 255）； 主軸倍率：50% ～ 120% 共8 級(jí)實(shí)時(shí)修調(diào)； 主軸恒線速控制,攻絲循環(huán)，剛性攻絲； 螺距誤差補(bǔ)償：補(bǔ)償點(diǎn)數(shù)、補(bǔ)償間隔、補(bǔ)償原點(diǎn)可設(shè)定； 反向間隙補(bǔ)償：可設(shè)定以固定頻率或升降速方式補(bǔ)償機(jī)床的反向間隙量； 兩級(jí)PLC 程序，處理速度為1.5μs/ 步基本指令；多4700 步, 第1 級(jí)程序周期8ms； 支持PLC 警告和PLC 報(bào)警； 支持多PLC 程序（多20 個(gè)），當(dāng)前運(yùn)行的PLC 程序可選擇； 指令數(shù)：45 個(gè)（其中基本指令 10 個(gè)，功能指令 35 個(gè)）； 36 點(diǎn)通用輸入 /36 點(diǎn)通用輸出； 8.0 英寸寬屏 LCD，分辨率為 800×600； 中文、英文等多種語(yǔ)言顯示； 程序容量：56MB、多可存儲(chǔ)400 個(gè)程序（含子程序、宏程序）； |
