TC-WR01微型柔性加工實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

一、設(shè)備概述

   微型柔性加工實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)（MPS）的最大特點(diǎn)是它的綜合性和系統(tǒng)性，在這里，機(jī)械技術(shù)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)、電工電子技術(shù)、傳感測(cè)試技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多種技術(shù)有機(jī)地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到生產(chǎn)設(shè)備中；而系統(tǒng)性指的是，生產(chǎn)線的傳感檢測(cè)、傳輸與處理、控制、執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)等機(jī)構(gòu)在微處理單元的控制下協(xié)調(diào)有序地工作，有機(jī)地融合在一起?？删幊绦蚩刂破鳎?/span>PLC）以其高抗干擾能力、高可靠性、高性能價(jià)格比且編程簡(jiǎn)單而廣泛地應(yīng)用在現(xiàn)代化的自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備中，擔(dān)負(fù)著生產(chǎn)線的大腦——微處理單元的角色；生產(chǎn)控制系統(tǒng)采用模塊組合式的結(jié)構(gòu)，各工作單元是相對(duì)獨(dú)立的模塊，可根據(jù)實(shí)訓(xùn)需要或工作任務(wù)的不同進(jìn)行不同的組合、安裝和調(diào)試，達(dá)到模擬生產(chǎn)性功能和整合學(xué)習(xí)功能的目標(biāo)；

二、設(shè)備特點(diǎn)

1.具有較好的柔性，即每站各有；一套PLC控制系統(tǒng)獨(dú)立控制，可將8個(gè)模塊分開(kāi)培訓(xùn)，同時(shí)容納較多的學(xué)員同時(shí)學(xué)習(xí)。在基本單元模塊培訓(xùn)完成以后，又可以將相鄰的二站、三站…直至8站連在一起，學(xué)習(xí)復(fù)雜 系統(tǒng)的控制、編程、裝配和調(diào)試技術(shù)；

2.該設(shè)備主要包括：環(huán)形工件傳輸單元、上料檢測(cè)單元、搬運(yùn)單元、加工單元、安裝單元、安裝搬運(yùn)單元、分類搬運(yùn)單元、分類單元共八單元，完成上料——傳輸——加工——安裝——傳輸——分類存儲(chǔ)工序；

3.具有較好的柔性，每站各有一套PLC 控制系統(tǒng)獨(dú)立控制，可將八個(gè)站分開(kāi)培訓(xùn)，同時(shí)容納較多的學(xué)員同時(shí)學(xué)習(xí)。在基本單元模塊培訓(xùn)完成以后，又可以將相鄰的二站、三站…直至八站連在一起，學(xué)習(xí)復(fù)雜系統(tǒng)的控制、編程、裝配和調(diào)試技術(shù)；

4.高度集成：通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線等網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)將系統(tǒng)中的所有單機(jī)模塊設(shè)備進(jìn)行高度的集成。與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)形式完全相同；

5.單元模塊化：系統(tǒng)中的單元設(shè)備具有“聯(lián)機(jī)/單機(jī)”兩種操作模式。所有的單元設(shè)備的軟硬件均可以脫離系統(tǒng)獨(dú)立操作，可用單機(jī)設(shè)備為平臺(tái)，進(jìn)行單項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)，易擴(kuò)展；

6.開(kāi)放性：具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件源代碼。用戶可以進(jìn)行深層次的軟件系統(tǒng)二次開(kāi)發(fā)，方便老師和同學(xué)課題研究工作。具有可展性：系統(tǒng)軟、硬件部分預(yù)留擴(kuò)展空間；交互式圖形化操作界面，控制軟件采用WINDOWS操作系統(tǒng)，具有交互式和圖形化特點(diǎn)，操作簡(jiǎn)單易學(xué)，自動(dòng)化程度高，使教師和學(xué)生在很短的時(shí)間之內(nèi)就可以掌握對(duì)系統(tǒng)的操作；通過(guò)計(jì)算機(jī)與各單元及傳感器的通訊，將系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的狀態(tài)顯示在操作界面上，使操作者通過(guò)計(jì)算機(jī)隨時(shí)了解系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的工況、狀態(tài)、運(yùn)行數(shù)據(jù)，掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)；實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書(shū)等資料齊備：除提供相應(yīng)的教學(xué)大綱外，還應(yīng)提供系統(tǒng)整體的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，包括機(jī)械篇、電控篇及軟件篇。詳細(xì)介紹各設(shè)備特點(diǎn)、原理、設(shè)計(jì)思想、計(jì)算方法。并拓展介紹工業(yè)上常用的相關(guān)元件及設(shè)備；

總的來(lái)說(shuō)，模塊化生產(chǎn)控制系統(tǒng)綜合應(yīng)用了多種技術(shù)知識(shí)，如氣動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)（機(jī)械傳動(dòng)、機(jī)械連接等）、傳感器應(yīng)用技術(shù)、PLC控制和組網(wǎng)和步進(jìn)電機(jī)位置控制等。利用該系統(tǒng)，可以模擬一個(gè)與實(shí)際生產(chǎn)情況十分接近的控制過(guò)程，使學(xué)習(xí)者得到一個(gè)非常接近于實(shí)際的教學(xué)設(shè)備環(huán)境，從而縮短了理論教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用之間的距離。

三、技術(shù)指標(biāo)：

1.輸入電壓: 220V/ 1A；

2.執(zhí)行驅(qū)動(dòng)電壓：24V/4.5A；

3.環(huán)境溫度：0-55℃（工作） -20-70℃（保存）；

4.相對(duì)濕度：35-85%（無(wú)冷凝）；

5.接地：第三種接地；

6.工作環(huán)境：禁止腐蝕性，可燃性氣體接觸,防止導(dǎo)電塵埃；

7.整機(jī)尺寸：約3200mm*2000mm*1800mm。

四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容：

系統(tǒng)所提供的是一個(gè)綜合的科技環(huán)境,在本設(shè)備上可進(jìn)行多種技術(shù)的培訓(xùn)。在本設(shè)備上我們可進(jìn)行傳感器技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)和PLC技術(shù)等多方面的培訓(xùn)，通過(guò)這套設(shè)備我們介紹給大家的是一種不同的教學(xué)理念和教學(xué)方法。該設(shè)備可培訓(xùn)的內(nèi)容：

1、傳感器培訓(xùn):該系統(tǒng)所使用的傳感器數(shù)量達(dá)四十多個(gè)，電感式的、光電式的以及磁電感應(yīng)式的，每一個(gè)都有著各自的特性、發(fā)揮著不同的作用， 使系統(tǒng)得以可靠工作。通過(guò)了解設(shè)備中各類傳感器的工作特性,可加強(qiáng)學(xué)生對(duì)這些傳感器的感性認(rèn)識(shí)，再結(jié)合老師對(duì)傳感器工作原理的分析和特性演示，可使學(xué)員快速掌握所學(xué)知識(shí)。

2、氣動(dòng)技術(shù)培訓(xùn) :該裝置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(pán)、真空發(fā)生器、過(guò)濾調(diào)壓閥等。 在學(xué)習(xí)這些氣動(dòng)元件時(shí)，學(xué)生不但可以單獨(dú)學(xué)習(xí)每一種分離元件， 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。3、PLC技術(shù)培訓(xùn) :系統(tǒng)可以分成若干個(gè)完全獨(dú)立的工作單元，使二十幾個(gè)學(xué)生可以同時(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)，而且每個(gè)學(xué)員都有動(dòng)手的機(jī)會(huì)。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。為靈活學(xué)習(xí)和掌握PLC 的各方面知識(shí)提供了條件。

4、電氣控制系統(tǒng)培訓(xùn):八個(gè)工作站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(shū)。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)和新設(shè)備電路連線分析方法。

5、機(jī)械系統(tǒng)安裝調(diào)試培訓(xùn):系統(tǒng)上的八個(gè)工作站可讓各組學(xué)員將機(jī)械部分全部的或部分的拆去， 再按要求將其重新組裝， 并且調(diào)試至系統(tǒng)可正常、可靠地工作。這對(duì)提高在校學(xué)生動(dòng)手能力有極大幫助。

6、電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)培訓(xùn):統(tǒng)中包括了工業(yè)自動(dòng)化控制中常用的各類電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制，有直流電機(jī)控制、步進(jìn)控制系統(tǒng)、交流伺服、變頻器控制系統(tǒng)等。

7、系統(tǒng)維護(hù)和故障檢測(cè)技術(shù)培訓(xùn):部分培訓(xùn)重點(diǎn)介紹機(jī)電一體化系統(tǒng)日常維護(hù)的內(nèi)容和方法， 以及系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析、排除的方法。

8、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)培訓(xùn):該系統(tǒng)集成了工控通訊技術(shù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)形式傳遞各站信息，協(xié)調(diào)各站有序運(yùn)行。學(xué)生依據(jù)控制要求配置相應(yīng)的硬件網(wǎng)絡(luò)模塊，編寫(xiě)各單元PLC程序，通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、把多個(gè)單元聯(lián)成一套完整的現(xiàn)代生產(chǎn)物流系統(tǒng)。使學(xué)生在編程和控制實(shí)踐中，更加直接、有效地學(xué)習(xí)和掌握該總線通訊技術(shù)，了解現(xiàn)場(chǎng)通訊在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中的重要作用。

五、系統(tǒng)組成：

1、環(huán)形工件傳輸單元：

該單元由四條直線傳輸帶組成，其中三條直線傳輸帶有二個(gè)攔截缸和一個(gè)夾緊缸，一個(gè)為一個(gè)攔截缸。在夾緊缸附近有檢測(cè)傳感器，每條傳輸帶由交流減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，控制系統(tǒng)由開(kāi)關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、通訊接口板、交流減速電機(jī)、電磁閥及氣缸組成。主要完成工件上料、傳送并傳遞工件顏色。

2、供料工作站：

供料工作單元的主要作用是為加工過(guò)程逐一提供加工工件。在管狀料倉(cāng)中最多可以存放8個(gè)工件。供料過(guò)程中，雙作用氣缸從料倉(cāng)中逐一推出工件，轉(zhuǎn)換模塊上的真空吸盤(pán)將工件吸起，轉(zhuǎn)換模塊的轉(zhuǎn)臂在旋轉(zhuǎn)缸的驅(qū)動(dòng)下將工件移動(dòng)至下一個(gè)工作站的傳輸位置。尺寸 (長(zhǎng)×寬×高): 720mm×390mm×1500mm。主要包括以下幾個(gè)部分：

（1）機(jī)械部分：

1）井式儲(chǔ)存料倉(cāng)；

2）自動(dòng)推料裝置。

（2）控制部件:

1）可編程序控制器PLC；

2）開(kāi)關(guān)電源：AC 220輸入輸出DC 24V/4.5A；

3）按鈕控制面板:8個(gè)按鈕；

4）兩組電控氣閥及其執(zhí)行器件；

5）PLC控制回路面板；

6）各種工業(yè)傳感器2個(gè)。

3、視覺(jué)工作站：

視覺(jué)檢測(cè)工作單元含視覺(jué)控制器、彩色攝像頭、鏡頭、光源及相關(guān)連接線。支持超高速圖像輸入和實(shí)時(shí)圖像輸入。自帶相關(guān)圖像處理,支持定位、測(cè)量、對(duì)位結(jié)果分析等功能。尺寸 (長(zhǎng)×寬×高): 720mm×350mm×1400mm。主要包括以下幾個(gè)部分：

（1）機(jī)械部分：

1）傳動(dòng)輸送帶機(jī)構(gòu)；

2）兩個(gè)工件定位機(jī)構(gòu)；

3）一套圖像采集機(jī)構(gòu)。

（2）控制部件:

1）可編程序控制器PLC；

2）攝像頭以及處理器；

3）開(kāi)關(guān)電源：AC 220輸入輸出DC 24V/4.5A；

4）按鈕控制面板: 8個(gè)按鈕；

5）二組電控氣閥及其執(zhí)行器件；

6）PLC控制回路面板；

7）各種工業(yè)傳感器3個(gè)。

4、搬運(yùn)工作站：

搬運(yùn)輸送單元的主要作用是將工件通過(guò)傳輸系統(tǒng)及提取裝置從一個(gè)工作單元傳輸?shù)较乱粋€(gè)工作單元，由小型氣動(dòng)機(jī)械手、氣動(dòng)伸縮橫臂、交流伺服電機(jī)與蝸輪減速箱驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)臺(tái)、氣動(dòng)夾爪上下抓取機(jī)構(gòu)組成，尺寸 (長(zhǎng)×寬×高): 720mm×350mm×1500mm。主要包括以下幾個(gè)部分：

（1）機(jī)械部分：

1）小型氣動(dòng)機(jī)械手；

2）氣動(dòng)伸縮橫臂；

3）交流伺服電機(jī)與蝸輪減速箱驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)臺(tái)；

4）氣動(dòng)夾爪上下抓取機(jī)構(gòu)。

（2）控制部件:

1）可編程序控制器PLC；

2）開(kāi)關(guān)電源模塊：AC 220輸入輸出DC 24V/4.5A；

3）按鈕控制面板:8個(gè)按鈕；

4）三組電控氣閥及其執(zhí)行器件；

5）PLC控制回路面板；

6）各種工業(yè)傳感器3個(gè)；

7）一套伺服驅(qū)動(dòng)單元。

5、加工工作站：

在加工工作單元，分度盤(pán)檢測(cè)到有工件后，帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，完成檢測(cè)及鉆孔工作。此部分主要由旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、檢測(cè)模塊、鉆孔模塊等部分組成，此單元采用電氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用不同形式的電機(jī)，如帶變頻調(diào)速的交流電機(jī)、伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)。尺寸 (長(zhǎng)×寬×高): 720mm×350mm×1500mm。主要包括以下幾個(gè)部分：

（1）機(jī)械部分：

1）24V直流電機(jī)與蝸輪減速機(jī)驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)；

2）模擬換刀加工機(jī)構(gòu)（步進(jìn)電機(jī)控制）；

3）氣缸驅(qū)動(dòng)的打孔電機(jī)組件；

4）氣缸驅(qū)動(dòng)的檢測(cè)缸組件。

（2）控制部件: 

1）可編程序控制器PLC；

2）開(kāi)關(guān)電源：AC 220輸入輸出DC 24V/4.5A；

3）控制面板: 4個(gè)按鈕；

4）檢測(cè)工件和轉(zhuǎn)臺(tái)到位傳感器；

5）三組電控氣閥及其執(zhí)行器件；

6）PLC控制回路面板；

7）各種工業(yè)傳感器8個(gè)；

8）一套步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

6、裝配工作站：

本裝配系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝配的功能。它主要包括以下幾個(gè)部分：鋁型材臺(tái)面、真空發(fā)生器、檢測(cè)系統(tǒng)、電氣掛板、氣動(dòng)二聯(lián)件和按鈕盒等。

（1）機(jī)械部分：

1）推料裝置；

2）自動(dòng)換倉(cāng)裝置；

3）裝配裝置；

4）真空抓取裝置。

（2）控制部件: 

1）可編程序控制器PLC；

2）開(kāi)關(guān)電源：AC 220輸入輸出DC 24V/4.5A；

3）控制面板: 八個(gè)按鈕；

4）推料以及抓取控制機(jī)構(gòu)；

5）五組電控氣閥及其執(zhí)行器件；

6）PLC控制回路面板；

7）各種工業(yè)傳感器8個(gè)；

8）一套真空控制系統(tǒng)。

7、噴涂工作站：

機(jī)構(gòu)由傳動(dòng)輸送帶機(jī)構(gòu)與模擬噴涂機(jī)構(gòu)、工件反轉(zhuǎn)機(jī)械手、烘干裝置組成?？勺詣?dòng)完成工件的模擬噴涂與烘干工作。其中烘干裝置會(huì)有自動(dòng)模擬烘干過(guò)程，自帶溫度顯示，可根據(jù)需要自由設(shè)定烘干溫度。尺寸 (長(zhǎng)×寬×高): 720mm×350mm×1400mm。主要包括以下幾個(gè)部分：

（1）機(jī)械部分：

1）傳動(dòng)輸送帶機(jī)構(gòu)；

2）模擬噴涂機(jī)構(gòu)；

3）工件反轉(zhuǎn)機(jī)械手；

4）烘干裝置（帶溫度控制）。

（2）控制部件:

1）可編程序控制器；

2）開(kāi)關(guān)電源：AC 220輸入輸出DC 24V/4.5A；

3）按鈕控制面板: 4個(gè)按鈕；

4）四組電控氣閥及其執(zhí)行器件；

5）PLC控制回路面板；

6）各種工業(yè)傳感器3個(gè)；

7）溫度顯示器一個(gè)。

8、提升與倉(cāng)儲(chǔ)工作站：

提升與倉(cāng)儲(chǔ)站主要由4*4d的倉(cāng)庫(kù)與三軸移動(dòng)的機(jī)械手組成，對(duì)工件進(jìn)行分類入庫(kù)。尺寸 (長(zhǎng)×寬×高): 720mm×350mm×1300mm；提升與倉(cāng)儲(chǔ)站主要包括以下幾個(gè)部分：

（1）機(jī)械部分：

1）步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的水平滑臺(tái)；

2） 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的頂升平臺(tái)；

3)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)的推出部件；

4)分類料倉(cāng)（十六個(gè)工位）。

（2）控制部件: 

1)可編程序控制器；

2)開(kāi)關(guān)電源：AC 220輸入輸出DC 24V/4.5A；

3)按鈕控制面板:8個(gè)按鈕；

4)單電控氣閥及其執(zhí)行器件；

5)PLC控制回路面板；

6)兩個(gè)步進(jìn)控制單元；

7)各種工業(yè)傳感器2個(gè)。

六、系統(tǒng)控制配置：

1、三菱系統(tǒng)配置：每個(gè)工作站配置一臺(tái)三菱PLC，F(xiàn)X3U系列的PLC，配置FX3U485模塊用于聯(lián)網(wǎng)控制。

2、西門(mén)子系統(tǒng)配置：每個(gè)工作站配置一臺(tái)西門(mén)子PLC，1200系列的PLC，通過(guò)以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)控制每一工作站。學(xué)生依據(jù)控制要求配置相應(yīng)的硬件網(wǎng)絡(luò)模塊，編寫(xiě)各單元PLC程序，通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、把多個(gè)單元聯(lián)成一套完整的現(xiàn)代生產(chǎn)物流系統(tǒng)。使學(xué)生在編程和控制實(shí)踐中，更加直接、有效地學(xué)習(xí)和掌握該總線通訊技術(shù)，了解現(xiàn)場(chǎng)通訊在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中的重要作用。

3、3D虛擬仿真軟件：

3D 建模：基于針對(duì)外部 CAD 系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化導(dǎo)入過(guò)濾器，STEP、IGES、VRML 和 STL 的導(dǎo)入過(guò)濾器，CAD 基本功能，定義本地坐標(biāo)系統(tǒng)（主框架），用于對(duì)象的簡(jiǎn)單相對(duì)定位，通過(guò)對(duì)幾何形狀、動(dòng)力學(xué)特性、材料和物理屬性的參數(shù)設(shè)定進(jìn)行建模，工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)和大量自動(dòng)化元件的數(shù)據(jù)庫(kù)，功能強(qiáng)大的自動(dòng)化機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)，DXF、STEP、IGES、VRML 和 STL 的導(dǎo)出過(guò)濾器。

仿真: 實(shí)時(shí)３Ｄ模擬，包括模擬物理效果，傳輸管道連接，鏈傳動(dòng)，故障模擬，傳感器模擬，可以通過(guò)ＯＰＣ服務(wù)器通訊，連接任意ＰＬＣ控制器．虛擬再現(xiàn)真實(shí)的控制信號(hào)下的運(yùn)動(dòng)結(jié)果，軟件自身可以支持多種工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備控制語(yǔ)言：S7-PLC MELFABASIC  KRL  RAPID V+ 。