一、概述

模塊式柔性自動(dòng)環(huán)形生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)裝置(工程型)是將微電子學(xué)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、控制技術(shù)、機(jī)械制造和系統(tǒng)工程有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，是一種技術(shù)復(fù)雜、高度自動(dòng)化系統(tǒng)，柔性制造技術(shù)更是當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)適應(yīng)市場(chǎng)動(dòng)態(tài)需求及產(chǎn)品不斷迅速更新的主要手段，是先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)。

本實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)是專門為職業(yè)院校、職業(yè)教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)研制的自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，根據(jù)機(jī)電類、自動(dòng)化類、先進(jìn)制造類行業(yè)、企業(yè)中工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用的特點(diǎn)，對(duì)各類自動(dòng)生產(chǎn)線的工作過(guò)程和相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行研究，對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行提煉和濃縮，并針對(duì)實(shí)訓(xùn)教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，融機(jī)、光、電、氣、液于一體，包含了PLC、機(jī)器人、傳感器、氣動(dòng)、液壓、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制、計(jì)算機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)等諸多技術(shù)領(lǐng)域。

整個(gè)系統(tǒng)由MES生產(chǎn)管理系統(tǒng)、WINCC監(jiān)控系統(tǒng)、MCGS監(jiān)控系統(tǒng)、主控PLC和下位PLC通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)構(gòu)成一個(gè)完整的多級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，通過(guò)訓(xùn)練，能強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)復(fù)雜柔性自動(dòng)生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)、安裝、接線、編程、調(diào)試、故障診斷與維修等綜合職業(yè)能力，適合機(jī)電類、自動(dòng)化類相關(guān)專業(yè)的教學(xué)和實(shí)訓(xùn)，同時(shí)也適合工程技術(shù)人員上崗培訓(xùn)。

實(shí)訓(xùn)裝置是一種典型的環(huán)形柔性自動(dòng)生產(chǎn)線，它由供料檢測(cè)單元、操作手單元、加工單元、圖像檢測(cè)單元、安裝單元、搬運(yùn)單元、提取單元、成品分裝輸送單元、三菱6自由度工業(yè)機(jī)器人單元、分類存儲(chǔ)單元、成品檢測(cè)單元、自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)單元、AGV小車單元、液壓沖壓?jiǎn)卧h(huán)形輸送線和總控平臺(tái)組成。通過(guò)輸送鏈連成環(huán)形生產(chǎn)線。上述機(jī)構(gòu)均安裝在工業(yè)型材桌面上，系統(tǒng)中的機(jī)械結(jié)構(gòu)、電氣控制回路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)獨(dú)立，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)，便于拆、裝。

控制系統(tǒng)主站采用西門子S7-300(CPU315-2DP)，從站采用西門子S7-200(CPU224)，各站之間使用PROFIBUS-DP總線進(jìn)行通訊，S7-200從站主要用于控制與驅(qū)動(dòng)設(shè)備層，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)反饋的信號(hào)進(jìn)行采集，S7-300主站采集各從站數(shù)據(jù)，協(xié)調(diào)各站運(yùn)行，并為上位機(jī)的監(jiān)控程序提供數(shù)據(jù)，同時(shí)系統(tǒng)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(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)的集成。

系統(tǒng)有單機(jī)、聯(lián)機(jī)二種工作方式。在單機(jī)模式下，各從站獨(dú)立運(yùn)行，站間沒有數(shù)據(jù)傳送，學(xué)員可進(jìn)行外部接線操作，使用S7-200專用PPI電纜或PROFIBUS總線將編寫程序下載到PLC中，并監(jiān)控程序運(yùn)行，在聯(lián)機(jī)模式下，系統(tǒng)各從站同時(shí)工作，工件依次進(jìn)行上料、顏色檢測(cè)、加工、視頻檢測(cè)、機(jī)器人裝配、裝配檢測(cè)、倉(cāng)儲(chǔ)、物流輸送、產(chǎn)品輸出等操作，各站間通過(guò)PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行通訊，在主站的控制下實(shí)現(xiàn)相關(guān)的互鎖、數(shù)據(jù)傳送操作，系統(tǒng)中的上位機(jī)使用WinCC組態(tài)監(jiān)控軟件，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備生產(chǎn)狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

系統(tǒng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線和標(biāo)準(zhǔn)的電氣接口，支持RS232、RS485、PPI、MPI、PROFIBUS-DP、TCP/IP多種通信方式。系統(tǒng)具備多種組態(tài)軟件、編程軟件、管理軟件功能，如MGCS、WINCC、OPC、STEP7、人機(jī)交換和MES生產(chǎn)管理系統(tǒng)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、模塊式柔性自動(dòng)環(huán)形生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)裝置(工程型)單元配置表

三、裝置特點(diǎn)：

1、系統(tǒng)將機(jī)械、氣動(dòng)、電氣控制、電機(jī)傳動(dòng)、傳感檢測(cè)、PLC以及工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)有機(jī)地進(jìn)行整合，結(jié)構(gòu)模塊化，便于組合，可以完成各類單項(xiàng)技能訓(xùn)練和綜合性項(xiàng)目訓(xùn)練?？梢赃M(jìn)行機(jī)械部件安裝與調(diào)試、氣動(dòng)系統(tǒng)的安裝與調(diào)試、電氣控制電路的安裝和PLC編程、機(jī)電設(shè)備安裝與調(diào)試、自動(dòng)控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試于一體，能較好地滿足實(shí)訓(xùn)教學(xué)、工程訓(xùn)練的需要。

2、系統(tǒng)中元器件均采用實(shí)際工業(yè)元件，質(zhì)量可靠、性能穩(wěn)定，故障率低，從而保證學(xué)校實(shí)訓(xùn)教學(xué)的順利進(jìn)行。

3、系統(tǒng)無(wú)論機(jī)械結(jié)構(gòu)還是控制，都采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)接口，具有很高的兼容和擴(kuò)展性，隨工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，本系統(tǒng)可以緊跟現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)升級(jí)擴(kuò)展，深入地滿足實(shí)訓(xùn)教學(xué)的需要。

4、本系統(tǒng)可以鍛煉學(xué)習(xí)者創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力，學(xué)習(xí)者可以利用本系統(tǒng)從機(jī)械組裝、電氣設(shè)計(jì)、接線、PLC編程與調(diào)試、現(xiàn)場(chǎng)總線組建與維修等方面進(jìn)行工程訓(xùn)練。

四、 技術(shù)性能：

1、輸入電源：三相四線～380V±10% 50Hz

2、工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃ ，相對(duì)濕度≤85%（25℃），海拔＜4000m

3、裝置容量：＜3kVA

4、環(huán)形線尺寸：4500mm×2200mm×1000mm

5、設(shè)備外型尺寸：7200mm×4200mm×1600mm

6、安全保護(hù)：具有漏電保護(hù)，安全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

五、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容：

1、機(jī)械系統(tǒng)安裝與調(diào)試：各工作單元可讓學(xué)員了解機(jī)械傳動(dòng)的基本應(yīng)用，并進(jìn)行安裝調(diào)試工作。這對(duì)提高在校學(xué)生技能有極大幫助。

2、電氣控制電路設(shè)計(jì)及接線：環(huán)形生產(chǎn)線工作單元其電控部分全部按照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和習(xí)慣進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且以附件方式提供全部設(shè)計(jì)圖紙和說(shuō)明書。學(xué)員在該設(shè)備上可學(xué)習(xí)電路原理圖分析、PLC各I/O地址查對(duì)和設(shè)備電路連線方法。

3、傳感器的應(yīng)用：該系統(tǒng)使用的傳感器數(shù)量達(dá)100多個(gè)，有電感式、電容式、光電式、光纖式、霍爾式、電磁式、紅外、直線位移、圖像處理以及色標(biāo)傳感器等，每一種傳感都有著各自的特性。學(xué)員可了解工作中各類傳感器的工作特性來(lái)加強(qiáng)對(duì)這些傳感器的感性認(rèn)識(shí)，再結(jié)合項(xiàng)目中傳感器安裝與調(diào)整、測(cè)試應(yīng)用技能訓(xùn)練，可使學(xué)員快速掌握傳感器在自動(dòng)生產(chǎn)線中的使用。

4、氣動(dòng)應(yīng)用技術(shù)：該系統(tǒng)上使用了大量的氣動(dòng)元件，包括多種電控氣動(dòng)閥、多種氣動(dòng)缸、氣動(dòng)夾爪、真空吸盤、真空發(fā)生器、過(guò)濾減速閥等。不但可以單獨(dú)學(xué)習(xí)每一種分離元件，而且還可以在學(xué)習(xí)時(shí)了解各種氣動(dòng)元件之間以及氣動(dòng)元件與其它元件之間是如何配合起來(lái)進(jìn)行協(xié)調(diào)工作的。

5、液壓應(yīng)用技術(shù)：該系統(tǒng)上使用了液壓元件，包括液壓閥、液壓缸、液壓泵等。不但可以單獨(dú)學(xué)習(xí)每一種分離元件，而且還可以在學(xué)習(xí)時(shí)了解各種液壓元件之間與其它元件之間是如何配合起來(lái)進(jìn)行協(xié)調(diào)工作的。

6、PLC程序編制和程序調(diào)試：環(huán)形生產(chǎn)線教學(xué)系統(tǒng)可以分成若干獨(dú)立的工作單元，使十幾個(gè)學(xué)生可以同時(shí)進(jìn)行技能訓(xùn)練。在該設(shè)備上學(xué)員不但可以學(xué)習(xí)PLC的各種技術(shù)，而且可以學(xué)習(xí)綜合科技環(huán)境下PLC的多種應(yīng)用。

7、機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)：該系統(tǒng)上使用了三自由度、四自由度及六軸工業(yè)機(jī)器人，學(xué)員可學(xué)習(xí)機(jī)器人的各種控制技術(shù)，同時(shí)學(xué)習(xí)機(jī)械手的設(shè)計(jì)。

8、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信

任務(wù)1：組態(tài)監(jiān)控軟件的運(yùn)行使用及與PLC的通信

任務(wù)2：MES生產(chǎn)管理系統(tǒng)軟件的使用

任務(wù)3：觸摸屏工程的編寫

任務(wù)4：STEP7編程軟件使用

任務(wù)5：PROFIBUS-DP模塊的學(xué)習(xí)與使用

任務(wù)6：PROFIBUS通訊協(xié)議的學(xué)習(xí)與使用

任務(wù)7：PROFIBUS主站與從站之間的通訊

9、系統(tǒng)維護(hù)和故障檢測(cè)：設(shè)備日常維護(hù)的內(nèi)容和方法，以及系統(tǒng)常見故障分析、排除的方法。