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工业机器人柔性制造生产线柔性生产制造实验系统
发表时间:2021-5-31

HYRX-3型工业机器人柔性制造生产线柔性生产制造实验系统(工程型)

一、产品概述

1、组成

    是使用柔性制造技术中最具有代表性的制造自动化系统,可实现多品种、中小批量的加工管理。柔性制造技术是在自动化技术、信息技术及制造技术的基础上,将以往企业中相互独立的工程设计、生产制造及经营管理等过程,在计算机及其软件的支撑下,构成一个覆盖整个企业的完整而有机的系统,以实现全局动态最优化,总体高效益、高柔性,并进而赢得竞争全胜的智能制造技术。它是当今世界制造自动化技术发展的前沿科技。

专门为职业院校、职业教育培训机构研制的FMS柔性生产实验系统,根据机电类、自动化类、先进制造类行业、企业中工业对工业现场设备进行提炼和浓缩,并针对实验教学活动进行专门设计,融机、光、电、气,包含了PLC、机器人、传感器、气动、工业控制网络、电机驱动与控制、计算机等诸多技术领域,整个系统由MES生产管理系统自动化应用的特点,对柔性制造技术的工作过程进行研究,、MCGS监控系统、主控PLC和下位PLC通过网络通讯技术构成一个完整的多级计算机控制系统,通过训练,使学生了解FMS的基本组成和基本原理,让学生全面掌握机电一体化技术的应用开发和集成技术,帮助学生从系统整体角度去认识。

2、功能

既能完成认知型和综合型实验实训,又能完成开发设计型实验实训,还能实现学生现场动手操作和网络计算机同步观测与分析相结合;对样件具有全程演示及生产能力;系统应具有全自动控制功能,能充分展示现代工业中进行数字化管理生产的各个环节;系统应具有单机独立控制、独立运行功能;系统应具有启停控制、动态作业计划调度、库存资源动态显示、系统故障诊断与处理、工件位置动态显示等等功能。

该系统除能服务于工程训练实践教学环节外,还应能覆盖相关课程,并能进行相关的实践性教学环节,具体如下:

1)可服务的相关课程

数控技术、机器人技术基础与操作、机械制造基础、机械工程测试技术、机电传动控制、液压与气压传动、机器人技术与应用、机电一体化系统设计、数控技术、机电系统仿真、CAD/CAMPLC原理及应用、数字化制造技术、机电设备故障诊断、先进制造技术、多轴数控加工技术、虚拟与仿真技术等,和其它相关课程。

2)教学演示类项目

柔性化加工系统演示、远程控制演示、机电控管一体化技术演示、自动传输系统演示、工件自动装配演示、数控编程使用、机器人编程使用、产品自动仓储系统演示等等。

4)专业综合训练类、设计类等项目

机械制造技术项目综合训练、机床检测综合实验、数字化技术项目综合训练、多轴数控技术项目综合训练、机电控制综合实验、机电一体化系统综合设计、机电一体化系统综合设计、工件传输线应用设计、工件装配项目应用设计、立体仓库应用设计、气压系统应用设计、系统供电方案应用设计、计算机辅助工艺规程设计、数据库应用及开发、总控系统的应用与开发、传感器应用与选择、PLC应用编程设计、PLC网格通讯应用、伺服驱动应用、人机界面编程设计、远程组态系统设计、生产实习、毕业实习、毕业设计等等。

二、技术性能

1.   输入电源:单相三线~220V±10% 50Hz

2.   工作环境:温度-10℃~+40  相对湿度≤85%25℃) 海拔<4000m

3.   装置容量:<2.5kVA

4.  外形尺寸:7000mm×5500mm×2400mm

5.  安全保护:具有漏电保护,安全符合国家标准

三、实训内容

1PLC的设计与应用

(1)数据传输功能实训

(2)定时、计数、移位功能实训

(3)比较功能实训

(4)步进功能的应用实训

(5)跳转功能的应用实训

(6)子程序调用功能的应用实训

(7)中断控制功能的应用实训

(8)变频调速的PWM控制功能的应用实训

(9)伺服电机速度位置控制功能的应用实训

(10)  检测系统的程序设计

(11)  变频调速环行自动传输系统的程序设计

(12)  自动储存系统的程序设计

2、传感器技术及应用

(1)光电传感器的特性研究及应用

(2)电感传感器的特性研究及应用

(3)电磁传感器的特性研究及应用

(4)位置传感器的特性研究及应用

3、气动控制技术

(1)电控气动阀的工作原理及应用

(2)真空发生器的工作原理及应用

(3)气动二联体的工作原理及应用

(4)各种气缸的工作原理及应用

4、运动控制系统

(1)伺服电机定位的控制技术

(2)直流电机的控制技术

(3)交流电机的变频调速技术

(4)步进电机的定位控制技术

5、组态监控及人机界面技术

(1)组态监控软件的基本应用

(2)组态监控软件通信应用实训

6、机械结构训练技术

(1)同步带传动机构的设计及特性研究

(2)直齿轮传动机构的设计及特性研究

(3)锥齿轮传动机构的设计及特性研究

(4)直线导轨的设计及特性研究

(5)滚珠丝杆的特性研究及应用

7、故障检测技术技能培训

(1)程序故障设置的排除训练

(2)参数故障设置的排除训练

(3)电气接线故障设置的排除训练

(4)机械故障设置的排除训练

8、网络通讯技术和PROFIBUS总线技术

(1)网络通讯基础的原理与应用

(2)PROFIBUS-DP模块的研究与应用

(3)PROFIBUS通讯协议的研究与应用

(4)PROFIBUS主站与从站之间的通讯研究

9、工业机器人实训

(1)工业机器人示教单元使用

(2)工业机器人基本指令操作与位置点设置

(3)工业机器人软件使用

(4)工业机器人工件的跟踪抓取

(5)工业机器人成品组装与入库

10、数控系统实训

(1)数控系统的使用操作

(2)数控编程

(3)数控系统的调试

四、系统组成

1、系统的硬件由七个基本单元站组成

(一)总控平台

总控平台主要由单相电网电压指示、电源控制部分、控制主机、状态指示灯、10.4英寸工业彩色触摸屏S7-315主机,电脑等组成,主要完成监视各分站的工作状态并协调各站运行,完成工业控制网络的集成。

主要技术指标:

名称

型号规格

数量

备注

主控台

1200mm×570mm

1

供电电源/工作电压

AC220V 50Hz /DC24V 4.5A

1

触摸屏

10.4英寸工业彩色触摸屏

1

PLC模块

PS307电源+CPU315-2DP CPU+SM323 16DI/16DO+CP343-1 工业以太网模块

1

西门子

计算机

主流计算机

1

通讯卡

CP5611   PROFIBUS通讯板卡

1

路由器

1

以太网组网

(二)1、上料单元

上料单元主要由料斗、回转台、螺旋导料机构、直流减速电机、光电开关等组成。主要完成将工件从回传上料台依次送到搬运工位。

主要技术指标:

名称

型号规格

数量

备注

工作台

860mm×470mm

1

工业型材

供电电源/工作电压

AC220V 50Hz /DC24V 2A

1

PLC模块

CPU224CN(AC/DC/RLY) +EM277 DP通信模块

1

西门子

直流减速电机

10W/24V    5r/m

1

检测传感器

光电漫反射 检测距离50300mm

1

2、搬运单元

由机械手、移动滑台、安装工作台、工业导轨、齿轮齿条、配重块等组成,主要完成对工件的搬运。

主要技术指标:

名称

型号规格

数量

备注

工作台

860mm×470mm

1

工业型材

供电电源/工作电压

AC220V 50Hz/DC24V 2A

1

工作气压

0.5MPa

薄型气缸

行程:50mm50mm

2

单杆气缸

行程:25mm

1

平行气夹

缸径:16mm

1

检测传感器

磁感式

7

   ()1 6自由度工业机器人单元

6自由度工业机器人、抓取机构、气爪等组成,主要完成对工件的提取及搬运安装。

主要技术指标:

名称

型号规格

数量

备注

工作台

860mm×470mm

1

工业型材

供电电源/工作电压

AC220V 50Hz/4.5A

1

工作气压

0.5MPa

6自由度工业机器人

SD500

1

新时达

平行气夹

缸径:16mm

2

检测传感器

磁感式

4

6自由度工业机器人指标

项目规格

规格

自由度

6

额定/最大手腕负载

3 kg/5kg

最大工作半径

500mm

本体重量

28kg

位置精度

±0.02mm

关节速度

J1

370°/s

J2

370°/s

J3

430°/s

J4

300°/s

J5

460°/s

J6

600°/s

关节角度

J1

±170°

J2

±110°

J3

+40°~-220°

J4

±185°

J5

±125°

J6

±360°

    2、加工中心

数控加工中心台湾BT40主轴单元(8000转)斗笠12把刀库,武汉华中伺服数控系统三轴线规,定位精度0.005mm全防护设计,美观大方。配置3.7kw伺服主轴,可刚性攻丝。

主要技术指标:

名称

型号规格

备注

外形尺寸

1600×1300×1800mm

供电电源/工作电压

AC380V 50Hz/5A

重量

2100 Kg

主电机功率

3.7KW

最大承重

300kg

主轴转速

8000rpm

工作台面积

300×800mm

主轴锥孔

BT40  

拉刀力

8KN

进给

 X轴快速移动18m/min

 Y轴快速移动18m/min

  Z轴快速移动18m/min

 切削进给1-4000mm/min

行程

X600mm

Y350mm

Z450mm

主轴端面至工作台100-550mm

主轴中心至立柱导轨380mm

() 1、搬运单元

由无杆气缸、提拉气缸、机械手爪、废料台等组成,主要完成对工件的搬运分拣。

主要技术指标:

名称

型号规格

数量

备注

工作台

860mm×470mm

1

工业型材

供电电源/工作电压

AC220V 50Hz /DC24V 2A

1

工作气压

0.5MPa

PLC模块

CPU224CN(AC/DC/RLY) +EM277 DP通信模块

1

西门子

无杆气缸

行程:600mm

1

不回转气缸

行程:50mm

1

平行气夹

缸径:16mm

1

单杆气缸

行程:30mm

1

分拣废料

检测传感器

磁感式

7

2、图像形状检测单元

图像处理单元主要由光源、镜头、CCD照相机、图像处理控制器、显示器等组成。主要检测加工完成后工件外观形状品质是否合格,通过摄像头获取工件的图像,由图像处理器完成工件合格与否的判断,将不合格工件剔除。

主要技术指标:

名称

型号规格

数量

备注

工作台

860mm×470mm

1

工业型材

供电电源/工作电压

AC220V 50Hz /DC24V 2A

1

工作气压

0.5MPa

变频器

三菱变频器

1

主站控制

无杆气缸

行程:200mm

1

视觉传感器

FZ-L350

1

视觉镜头

焦距:10mm

1

显示器

15

1

检测传感器

磁感式

2


(四) 1、安装单元

由料筒、换料机构、推料机构等组成,主要完成对两种不同工件的上料及安装。

主要技术指标:

名称

型号规格

数量

备注

工作台

860mm×470mm

1

工业型材

供电电源/工作电压

AC220V 50Hz/DC24V 2A

1

工作气压

0.5MPa

PLC模块

CPU224CN(AC/DC/RLY) +EM277 DP通信模块

1

西门子

单杆气缸

行程:60mm

1

无杆气缸

行程:100mm

1

旋转气缸

180°

1

真空吸盘及发生器

1

检测传感器

磁感式

6

2、搬运单元

由无杆气缸、提拉气缸、机械手爪、废料台等组成,主要完成对工件的搬运分拣。

主要技术指标:

名称

型号规格

数量

备注

工作台

860mm×470mm

1

工业型材

供电电源/工作电压

AC220V 50Hz /DC24V 2A

1

工作气压

0.5MPa

PLC模块

CPU224CN(AC/DC/RLY) +EM277 DP通信模块

1

西门子

无杆气缸

行程:350mm

1

不回转气缸

行程:50mm

1

平行气夹

缸径:16mm

1

检测传感器

磁感式

7

() 1、操作手单元

由机械手、横臂、回转台、机械手爪、等组成,主要完成对工件的搬运。

主要技术指标:

名称

型号规格

数量

备注

工作台

860mm×470mm

1

工业型材

供电电源/工作电压

AC220V 50Hz /DC24V 2A

1

工作气压

0.5MPa

PLC模块

CPU224CN(AC/DC/RLY) +EM277 DP通信模块

1

西门子

旋转气缸

180°

1

双联气缸

行程:100mm

1

平行气夹

缸径:16mm

1

不回转气缸

行程:100mm

1

检测传感器

磁感式

8

2、分类存储单元

由步进电机、滚珠丝杆、立体库、推料气缸、电磁阀等组成。主要完成对成品工件分类存储。          

主要技术指标:

名称

型号规格

数量

备注

工作台面

860mm×470mm

1

工业型材

供电电源/工作电压

AC220V 50Hz/DC24V 2A

1

工作气压

0.5MPa

PLC模块

CPU224CN(DC/DC/DC)+EM277 DP通信模块

1

西门子

步进电机驱动器

64细分

2

DM556

步进电机

1.5A 角距:1.8

2

57

单杆气缸

行程:50mm

1

滚珠丝杆

行程≥370mm

2

(六)环行自动输送线

环行自动输送线主要由铝合金型材基体、环行传输线、自动导向机构、变频调速系统、自动定位机构等组成。可完成对工件在不同速度下的输送,不同工位的自动定位,从而大大提高了自动环形传输线的工作效率。

主要技术指标:

名称

型号规格

数量

备注

工作台面

5m×2m

1

工业型材

供电电源/工作电压

三相500W

1

变频器控制

变频器

三菱变频器

2

光纤传感器

漫反射

4

单杆气缸

行程:50mm

4

(七)控制系统

控制系统主站采用西门子S7-300(CPU315-2DP),从站采用西门子S7-200(CPU224),各站之间使用ProfiBus-DP总线进行通讯,S7-200从站主要用于控制与驱动设备层,并对现场反馈的信号进行采集,S7-300主站采集各从站数据,协调各站运行,并为上位机的监控程序提供数据,同时系统还配有工业以太网通信模块和10.4英寸彩色工业触摸屏,将触摸屏、S7-300主机、电脑间组建成以太网络。可以完成系统控制网络的集成。

表一:PLC模块及变频器选配表

序号

名称

规格

数量

单位

备注

1    

PS307电源

1

2    

CPU315-2DP CPU

1

3    

SM323 16DI/16DO

1

4    

CP343-1 工业以太网模块

1

5    

S7-200 PLC

CPU224CN(DC/DC/DC)

2

6    

CPU224CN(AC/DC/RLY)

5

7    

EM277 DP通信模块

7

8    

EM223

1

9    

DP接头

14

10   

变频器

D720,AC220V供电,功率≥0.75kW

1

11   

软件

STEP7 Micro WIN SP4 V4.0

1

12   

STEP7 V5.5

1

13   

WinCC V6.0

1

表二:配置清单  

序号

名称

规格

数量

单位

备注

1.  

环行自动输送线

1

2.  

数控加工中心

1

3.  

机器人系统

新时达

1

4.  

视觉传感器

FZ-L350

1

安装设备上

5.  

工件

白色工件

12

6.  

蓝色工件

8

7.  

金属工件

12

8.  

小工件

白色、黑色

24

9.  

PLC编程

电缆

PPI

MPI

1

10.

PLC编程

软件

STEP7 MicroWIN SP4 V4.0

STEP7 V5.5

MCGS

1

DEMO

11.

配套工具

工具箱:十字长柄螺丝刀,大、中、小号一字螺丝刀,中、小号十字螺丝刀,剥线钳,尖嘴钳,剪刀,电烙铁,镊子,活动扳手,内六角扳手(9把)

1

12.

配套光盘

使用手册、程序等

1

13.

空气压缩机

静音空气压缩机

1

静音






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