在智能制造产业快速升级、《中国制造2025》深入推进的背景下,高素质智能制造技能人才成为推动产业高质量发展的核心支撑。智能制造技术应用一体化装调实训装置作为衔接理论教学与工业实战的核心载体,整合了工业机器人、PLC控制、机器视觉、柔性生产等关键技术,凭借其集成化、模块化、实战化的特点,广泛应用于职业院校、技工院校智能制造相关专业实训教学、技能考核,以及企业新员工岗前培训,成为破解“理论与实践脱节”痛点、培养标准化智能制造技能人才的重要装备。
智能制造技术应用一体化装调实训装置,是专为智能制造类专业(如工业机器人技术、智能控制技术、机电一体化技术)设计的综合性实训设备,以“工业级标准、理实一体化、全流程实训”为核心设计理念,深度融合工业机器人、PLC可编程控制、传感器技术、机器视觉、柔性生产管理等智能制造核心技术,打破了传统实训设备功能单一、与工业现场脱节的局限,实现“装调、实训、考核、仿真”四位一体,兼顾教学实效与产业适配性,助力学习者快速掌握智能制造全流程核心技能,适配产业对技能人才的多元化需求。
从结构组成来看,该装置采用模块化设计,整体分为核心控制区、实训操作区、仿真模拟区、配套辅助区四大板块,各模块分工明确、衔接流畅,兼顾实操便捷性与工业级可靠性。核心控制区作为装置的“大脑”,集成主流品牌PLC控制器、工业触摸屏、变频器、伺服驱动系统等核心部件,支持PROFINET、ModbusTCP等工业通信协议,可实现多设备协同控制,布局合理且操作便捷,便于学习者观察控制逻辑与参数调试过程,贴合工业现场控制场景。
实训操作区是实操训练的核心区域,采用工业级网孔板与铝合金操作台组合设计,台面防火、防水、耐磨,可开展工业机器人安装调试、PLC程序编写与调试、传感器校准、物料搬运与分拣等实操项目。操作区配备六自由度工业机器人、直角坐标机械手、立体仓储单元、物料输送线等实训组件,其中工业机器人可实现负载搬运、精准装配、路径规划等操作,重复定位精度可达±0.02mm,完全贴合工业现场实际标准;立体仓储单元嵌入RFID电子标签,可实现物料智能化管理与溯源,让实训操作更具工业实战性。
仿真模拟区搭载数字工厂仿真设计软件,支持虚拟调试、离线编程、生产线节拍优化等功能,学习者可通过软件搭建3D虚拟生产场景,完成PLC程序仿真、机器人路径规划、生产线协同模拟等操作,实现“虚拟仿真+实体实操”的双向赋能,既降低了实体操作的耗材损耗与安全风险,也能帮助学习者快速理解复杂系统的协同逻辑,提升问题排查与优化能力。配套辅助区包含工具储存柜、物料存放区、安全防护装置,其中安全防护装置配备漏电保护器、紧急停止按钮、安全围栏等,实现过载、短路、漏电三级保护,全方位保障实训操作安全。
功能全面、贴合实战是该装置的核心亮点,其功能覆盖智能制造装调、实训、考核、仿真全流程,兼顾基础技能训练与高阶能力提升。在装调实训方面,可开展工业机器人本体安装、PLC与机器人通信调试、传感器与执行机构联动调试、柔性生产线组装与调试等项目,帮助学习者掌握智能制造设备的安装、接线、调试核心技能;在基础实训方面,可完成PLC编程、变频器参数设置、机器视觉检测、伺服系统调试等基础项目,夯实学习者的技术基础。
一、 平台整体概述
1.1整体概述
智能制造工业技术生产线教学实训系统既能够独立使用、自成系统,可分别让学生在每种设备上进行课程训练、毕业设计,并且可根据生产现代工艺流程完成组合功能,能够组合成流水线使用,组合后可完成货物的供给、检测、分类、加工、传输、搬运、加热、仓储等过程。
智能制造工业技术生产线教学实训系统可满足《PLC原理及应用》《PLC网络技术》《机电一体化系统设计与应用》《运动控制》《传感器检测技术》《机械传动与控制》《气动技术》《变频调速技术》《人机界面技术》《机器人控制技术》《机械视觉》和《智能控制》等课程的训练教学要求,能够反映出典型的实际工业生产线现场,能清楚地反映工厂生产线中的供料环节、检测环节、加工环节、搬运环节、加热环节、仓储环节等部分,能综合采用多种工厂典型应用的电气设备和机械结构。
智能制造工业技术生产线教学实训系统可涵盖PLC控制技术、传感器检测与装调技术、气动技术、伺服电机驱动技术、步进电机驱动技术、交流电机驱动技术、直流电机驱动技术、工业机器人控制技术、机械结构与系统安装技术、工业视觉技术、工业网络技术、变频调速技术、人机界面及组态技术、执行元件及控制技术、PID控制技术、自动化生产线工作站安装调试与运行技术等。
智能制造工业技术生产线教学实训系统主要涉及在较为复杂环境下,运用所学的逻辑控制、顺序控制等技能,实现小型自动化传送系统的正常运行。通过对系统状态分析,使学生在实训环境中掌握 PLC程序编写,触摸屏编程,通讯和变频器调试,系统诊断。同时还可进行高级语言编程、柔性生产、工厂数据分析、工艺优化、质量管理等智能制造相关的进阶训练科目内容。
智能制造工业技术生产线教学实训系统
实训室效果图
1.2设计思路
智能制造工业技术生产线教学实训系统采用模块化设计理念,以自动化的物料传输、加工以及加热为对象体现常用的控制、机械传动原理的应用、装置的选择、调试和系统统调。每个教学实训平台可自成系统,可分别让学生在每个单元上进行课程训练、毕业设计,并且可根据生产现代工艺流程完成上述模块化组合功能。
1.3设计特点
① 模块化设计
智能制造工业技术生产线教学实训系统采用模块化设计理念,以自动化的物料传输、加工以及加热为对象体现常用的控制、机械传动原理的应用、装置的选择、调试和系统统调。每个教学实训平台可自成系统,可分别让学生在每个单元上进行课程训练、毕业设计,并且可根据生产现代工艺流程完成上述模块化组合功能。
② 多种控制技术的综合应用
智能制造工业技术生产线教学实训系统集PLC控制技术、PID控制技术、传感器检测与装调技术、气动技术、伺服电机驱动技术、步进电机驱动技术、交流电机驱动技术、直流电机驱动技术、机械结构与系统安装技术、变频调速技术、工业视觉技术、人机界面及组态技术、执行元件及控制技术、自动化生产线工作站安装调试与运行技术等多种现代工业控制技术于一体,能采用现场工业网络技术将各个系统单元连成一套完整的工业生产系统,能实现生产物流系统中的供给、检测、分类、装配、传输、加热、搬运、仓储、管理等过程。
③ 多方位教学功能
智能制造工业技术生产线教学实训系统是一套工业生产线的实验平台,既可满足学校的常规的实验教学目的,也可用于学校科研开发的平台,同时还可为既将毕业的学生作为岗前教学实训的小工业流水线;作为一台实训装置,既可用于电气专业、机电专业的基础技能训练平台,也可用于该专业的技能考核设备。
④ 多种保护功能
智能制造工业技术生产线教学实训系统设计多种保护功能,具有漏电保护、短路保护、急停保护、限位保护、智能保护等各种保护功能。
⑤ 多级网络控制
智能制造工业技术生产线教学实训系统每个教学实训平台也可实现独立控制,整个系统由多个控制站组成,可进行多级网络控制和管理实训。设备在训练时可分为三个层次进行:(1)通用网络组网教学实训;(2)网络控制应用训练;(3)工厂流水线多级网络控制及管理软件、高级语言训练。
⑥ 可扩展性
智能制造工业技术生产线教学实训系统具有可扩展性,具有开放接口,可在原有系统基础上增添其他加工、检测、装配、配货等设备模块,全面兼容标准工业级设备且轻松进行集成。
智能制造工业技术生产线教学实训系统教学内容丰富,具有光、机、电、气等高度集成,基础设备中包含 PLC技术、光电传感器、色标传感器、磁性传感器等多种类型传感器;步进、直流电机等各类技术,教学内容丰富。工业标准化设计,按工业标准设计,完全符合相应的工业产品国家或国际标准,确保设备的高精度与可靠性。同时,具有漏电保护、短路保护、急停保护、限位保护等多种保护功能。具有可扩展性,具有开放接口,可在原有系统基础上增添其他加工、检测、装配、配货等设备模块,全面兼容标准工业级设备且轻松进行集成。
1.4基本功能
智能制造工业生产流水线教学实训设备是通过采用一套能自动进行供料、检测、组装、装卸运输的机器设备,组成高度连续、完全自动化的生产线,来实现产品的生产。系统抽象自真实工业中的自动化生产线,将各分散的学习要素集中起来,组成一个能够让学生参与设计、构建和调试,让更多老师参与研发、设计和学习,让设备不断更新、技术不断前进的系统。系统为学生提供了一种崭新的综合实验平台,使他们能够综合运用所学知识设计、构建各种较大规模的自动化生产系统模型。