智能制造生产线实训平台,工业4.0智能制造流水线实训平台

智能制造生产线实训平台

智能制造生产线实验平台主要应用于学生应用实践类教学。它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。所要研发的系统能够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。这种全新的实验模式十分经济地扩展了实验设备，对培养和提高大学生的创新精神和创新能力具有非常重要的价值。工业智能制造示范线以模块化大大的提高了其灵活性，更贴近现实生产实际过程，让学生在学校就能够了解实际生产实践的细节，填补了产学同步的空白。综合了现代实际生产中较流行、较先进的各种实用技术知识点，其中包括PLC编程技术，网络通讯技术，电气控制技术，气动应用技术，传感器技术，伺服驱动控制技术，机器人应用技术等。采用了模块化的设计，学生可以发挥自己的创新思维，对原有的生产流程进行创新改造。在掌握基础知识的前提下，进一步提高学生的积极性、动手能力和创新思维。

一、系统配置
1、立体仓库单元
   立体仓库单元的主要功能是为系统提供加工工件原材料和储存成品件两大仓储功能，采用三层货架储存单元货物，用相应的物料搬运设备进行货物入库和出库作业的仓库。
2、环型流水线单元
   环型流水线单元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。
3、数控车床单元
   数控车床加工中心单元用于整个工件的轴类部份的加工，采用自动门、自动装夹、四工位自动刀架、并有工件冷却加工系统，现实机加工件无人化DNC自动加工，配置伺服电机、工业级数控系统。
4、数控铣床单元
   立式数控铣床加工单元采用小型化，占地小，用于整个工件三轴联动。可用于雕刻、数控钻、数控铣等加工工艺，采用自动门、自动装夹等，现实机加工件无人化DNC自动加工，工业级数控系统。
5、六自由度机器人单元
   六自由度工业机器人、抓取机构、气爪等组成，主要完成对工件的提取及搬运到各数控加工单元、AGV小车搬运单元及工件视觉检测单元等。包含旋转（S轴），下臂（L轴）、上臂（U轴）、手腕旋转（R轴）、手腕摆动（B轴）和手腕回转（T轴）,6个关节合成实现末端的6自由度动作。
6、四轴坐标机器人
   四轴坐标机器人主要负责立体仓库的原材料入库与出库、成品零件的入库。够实现自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、运动自由度间成空间直角关系、多用途的操作机。
7、视觉检测单元单元
   检测单元的主要功能是对工件的精度、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，将合格的工件传送至下一单元，而将不合格的工件推送至废料槽。
8、RFID系统单元
   RFID系统单元是一种非接触式的自动识别系统，它通过射频无线信号自动识别目标对象，用于对工件材料的信息记录，加工路径记录、产品追溯化管理，由RFID标签和RFID读写器组成，标签安装在工件放置的工装板上-记录该工装板上放置零件信息，RFID读写器安装在工装板经过的每一个工位上，当工件到达该工位时系统可通过读写器，识别到该工件的运输及加工途径。每个传输工装板上都安装有RFID标签，在每个加工工位物料都需要进行识读操作，并将信息通过网络传输给服务器，实时的跟踪物料位置信息和仓储位置信息，做到物料、成品、半成品的可追溯性管理。
9、AGV小车搬运单元
   AGV小车无人搬运车由机器人输送加工后的零件或从库房特定库架抓取零件，AGV智能小车并依据方位计划运动途径，运行至装卸站,准停，主动将零件放置到装卸站缓冲区，由四轴坐标机器人卸货至立体仓库成品区或原材料区。实现线边设备和自动仓储的自动上下料功能，采用激光通讯传感器通讯，信号传输快捷方便；行走模组采用PLC控制，AGV的PLC通讯，PLC发送任务码给机器人，实现点位控制；主控通讯，AGV整体与主控PLC通讯。
10、PLC工作站单元
   采用工业自动化主流PLC，可随意扩展，配备触摸屏、具备物联网接口，铝合金型材构成，连接牢固。
11、总控台
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、15英寸工业彩色触摸屏、S7-1500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。它带有电源总控制系统、视频监控系统，产线处的有数据均可从总控制台收集获取，可通过总控调度分配各个模块的工作职能。电源系统实施强弱电分开管理，待机休息及检修时要求强电关闭，控制、信号灯弱点部分完全独立运行。
12、MES生产制造管理软件
在整个系统的生产过程中，由MES生产管理系统制定下达各项生产计划任务，并实时地反映在MES上位机的监控画面上。下层制造系统将整个系统的工作状态及当前工件加工状态作自动统计，并实时传输到生产管理系统MES。具有计划、调度和实时监控等功能。能够实现和系统组态监控软件的集成，实时监视生产线的生产情况。学生可以通过该软件了解和学习生产型企业的生产物流管理的全过程，并可开展企业生产管理方面的相关培训。
13、零部件周转拖盘
    用于原材料及成品件的输送周转用，配合RFID系统及智能仓库、环型流水线中应用。实现送料，取料，输送周转功能；实现智能化工作与管理，并对每个环节的时间点、责任人等关键数据进行实时采集，汇集到统一的信息平台，最大限度的提高存储货物的能力。
七、整套系统功能
    系统由MES生产管理系统制定下达各项生产计划任务，并实时地反映在MES上位机的监控画面上。下层制造系统将整个系统的工作状态及当前工件加工状态作自动统计，并实时传输到生产管理系统MES。具有计划、调度和实时监控等功能。能够实现和系统组态监控软件的集成，实时监视生产线的生产情况。学生可以通过该软件了解和学习生产型企业的生产物流管理的全过程，并可开展企业生产管理方面的相关培训。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；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
    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/CAM、PLC原理及应用、数字化制造技术、机电设备故障诊断、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
    MES上位机的监控演示、柔性化加工系统演示、控制演示、机电控管一体化技术演示、自动传输系统演示、AGV搬运演示、机器人编程使用、产品自动仓储系统演示等等。
（3）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、生产实习、毕业实习、毕业设计等等。
二、配置及参数

序号

名称

数量

规格型号/技术指标

立体仓库单元

1套

立体仓库单元总体要求：
实现仓库物料管理，配合4轴机械手进行取原材料/放置成品料操作
A.机构设计：
1.立体仓机架采用>=40的铝型材
2.防护门：采用铝型材+有机琉璃
3.底部支撑:采用4个可调升降金属脚杯
4.电箱：采用钣金光亮烤白漆
5.仓位数量: 30仓位
6.仓位布局方式：三层两列分层式布局
7.外型尺寸:1500*1200*1700mm
B.PLC控制系统：
1.通信端口：以太网
2.I/O点：>=32点
3.输入类型：NPN/PNP
4.输出类型：晶体管输出
5.电源规格：DC24V
6.程序容量：100K
7.CPU处量速度>=0.26us
8.PLC尺寸：100*180*75mm
9.托盘检测方式：传感器
C.其它
1.仓位检测方式：NPN接近开关
2.仓位工件检测：触摸屏显示
3.托盘工尺寸:150*150*12mm
4.托盘夹持方式：铝合金顶托方式或气缸夹持方式
5.托盘检测方式：电子标签

环型流水线单元

1套

环型流水线单元总体要求：
环型流水线根据实际工厂生产过程中流水线物料循环，完成整个流水线的产品的整体循环流动。
A.机构设计：
1. 流水线固定机架采用60*40铝型材ABCD四线组成，两根传动带将工件托盘在循环方向传送。
2.底部支撑:采用可调升降金属脚杯
3.联接方式：链条联接
4.整体外型尺寸:3500*1500mm
5.上料下料阻挡机构：气缸方式
6、流水线槽底部材料为不绣钢板
B.技术参数：
1.交流电机功率>=200W
2.电机驱动方式：PLC控制驱动
3.输送速度:1-7米/分钟

数控车床

1台

1.床身回转直径：400MM
2.加工工件长度：300MM
3.刀架车削直径：110MM
4.加工棒料直径：40MM
5.螺纹加工范围：0.1--10MM
6.主轴正反转转速范围：0---2500min
7.纵向行程（Z 轴)：400mm
8.横向行程（X 轴)：235mm
9.Z轴纵向快进速度（无极）：0--10000min/mm
10.X轴横向快进速度（无极)：0---8000min/mm
11.最大刀具尺寸：20*20mm
12.最小移动单位 (X/Z)：0.001/0.001mm
13.最小输入单位（X/Z)：0.001mm
14.加工零件圆度：≥0.005mm
15.加工零件表面粗糙度 :≤Ra0.8um（有色金属） ≤Ra1.6um（钢件）
16.主电机功率: 4KW电机
17.主电机转速: 10---2500 /min
18.进给电机功率（X轴/Z轴）：1.2.8KW伺服电机
19.刀架：四工位电动刀架或排刀
20.主轴端部形式: 弹簧夹头
21.机床外形尺寸（长/宽/高) ：1850mm×950mm×1500mm
22.机床净重:850Kg
23.广数GSK980TB系统

数控铣床

1台

(一) 设备特点
1、配有气动工装夹具和自动推拉门，全封闭防护结构；采用透明有机玻璃与金属钣金全封闭结构，使用220伏电压、床身使用优质铸铁材料铸造、采用高精度研磨滚珠丝杆；
2、配有电子手轮（手脉）、手动操作及对刀操作更方便灵活，配有Led工作灯；
3、主要加工材料有：钢、铁、铜、铝、PVC塑料等材料；
(二) 设备参数
电机功率：1100W
最大钻孔直径：20mm
立铣能力：MAX:20mm
面铣能力：MAX:53
主轴手动升降行程：185m
主轴锥度：MT2/M10
套筒行程：52mm
偏转角度：±90度
主轴转速：50-2500rpm
Z轴行程：280mm
Y轴行程：160mm
X轴行程：320/520mm
T型槽/槽柜：320/520mm
工作台长度：500/700mm
数控系统：广数GSK980MDC系统
规格：1100×720×1700mm

六自由度机器人单元

1套

六自由度六轴机器人其最大负载可达20kg,拥有1850mm臂展，含控制器和示教器。采用轻量式手臂设计，机械结构紧凑、简洁，在高速运动状态下，能够在狭小工作空间内进行灵活作业，满足柔性化生产需要。具有六个自由度的灵活性，对上下料、注塑、压铸、装配、涂胶、打磨、检测等场景能够使用。防护等级高—手腕 IP54、本体 IP50, 防尘防水精度高一重复定位精度±0.05mm。
主要规格
臂展(mm)：1850
重复精度(mm)：±0.05
最大负载(KG)：20
电源容量(KVA)：6.2
本体净重(KG)：约230

项目		范围	最大速度
手臂	J1	±155°	122°/S
	J2	-140°/+65°	163°/S
	J3	-75°/+110°	136°/S
手腕	J4	±180°	273°/S
	J5	±115°	300°/S
	J6	±360°	375°/S

机器人底座/末端夹爪

1套

机器人底座
1.材质：A3板+圆管焊接
2.表面处理：喷漆工艺
3.安装方式：固定地面
4.作用：固定机器人，确保机器人运行稳定、无晃动现象
末端夹爪
1.宽型夹爪气缸径：≥25mm
2.行程：≥50mm

四轴坐标机器人

1套

四轴坐标机器人总体要求：
四轴坐标机器人根据上位机指令，按指定仓位抓取装有原材料的托盘，放置到流水线上。
A.机构设计：
1.轴机架采用>=40铝型材
2.X/Y/Z/A轴均采用交流伺服电机
3.采用研磨级滚珠螺杆
4.联轴器：材质6060-T6，表面处理方式：细少光亮阳极
5.减速器1：100
B.技术参数：
1.X轴行程0-900mm
2.Y轴行程0-190mm
3.Z轴行程0-600mm
4.A轴行程0-340度
5.X/Z/A轴伺电机400W，1.27Nm,3000转/分钟
6.Y轴伺服电机200W，0.64Nm，3000转/分钟
C.PLC控制系统：
1.通信端口：以太网
2.I/O点：>=32点
3.输入类型：NPN/PNP
4.输出类型：晶体管输出
5.电源规格：DC24V
6.程序容量：100K
7.CPU处量速度>=0.26us
8.PLC尺寸：100*180*75mm
D.触摸屏：
液晶屏7寸，背光LED，显示颜色65535真彩，分辨率1024×600，显示亮度200cd/m2,触摸屏电阻式，输入电压24 ± 20%VDC，额定功率 5.5W，处理器不低于 Cortex- A8/600MHz，内存120M，系统存储128M，电铁存储可扩展，SD 卡存储可扩展，组态软件，外部接口：串行接口 COM1（RS232），COM2（RS485）USB接口；以太网接口10/100M自适应；
通过与PLC通信，控制立体仓与四轴坐标机器人动作。

视觉检测单元单元

1套

相机
1.有效像素≥30万
2.色彩：彩色
3.像元尺寸：≥2.2 * 2.2um
4.镜头接口：C-Mount
5.滤光片：≥650nm
6.信噪比：≥40dB
7.动态范围：≥60dB
8.快门类型：卷帘曝光
9.曝光时间：Bayer格式：≥16μs~1sec；其他格式：≥28μs~1sec
10.曝光控制：自动/手动
11.数据接口：USB3.0
12.数据格式：Mono 8/10/12，Bayer GR 8/10/10p/12/12p，YUV422_YUYV_Packed，YUV422_Packed，RGB8
镜头
1.焦距：≥12mm
2.像面最大尺寸：≥1/1.8＂（φ9mm）
3.镜头光圈：≥F2.8~F16
4.镜头视角（DHV）：≥1/1.8＂：39.8°，33.2°，22.5°
5.光学畸变：≤-0.005%
6.法兰后焦：≥17.526mm
7.最近摄距：≥0.1m
8.滤镜螺纹：≤M27 * 0.5
软件功能
1.包括：有无/正反检测、颜色/位置判断、定位、2D尺寸测量、ID识别、字符识别等；
软件定位功能
1.功能数量：≥10个，包括快速特征匹配、高精度特征匹配、圆查找、Blob分析、卡尺工具、边缘查找、边缘交点、平行线查找等；
软件工具
1.测量工具：≥10个，包括线圆测量、线线测量、圆拟合、直线拟合、像素统计、直方图工具等；
2.标定工具：≥6个，包括标定板标定、N点标定、畸变标定等；
3.对位工具：≥4个，包括相机映射、点集对位等；
4.图像处理工具：≥10个，包括图像组合、形态学处理、图像滤波、图像增强、清晰度评估、仿射变换、圆环展开等；
5.逻辑工具：≥10个，包括条件检测、格式化、字符比较、点集、耗时统计等；
6.识别工具：≥4个，包括条码识别、二维码识别等；
通信方式：支持Modbus通信、PLC通信、IO通信等。

RFID单元

1套

RFID系统单元总体要求：
RFID系统单元通过读取周转盘上物料的电子标签，识别出物料标识，提交数据给上位机，由上位机进行相应动作
技术参数
1.工作频率：13.56MHz
2.支持标准：SO/IEC 15693/ISO 18000-3M1
3.工作电压：+12V~+24V DC
4.射频输出功率：0.1W
5.最大功耗：1W
6.读卡提示：指示灯（读卡时指示灯闪烁）
7.读卡距离：1cm
8.通信接口：RS485
9.通信协议：Modbus
10.防护等级：IP67
11.工作温度：－10°C～+65°C
12.尺寸(L×W×H)：Ø30×75mm

AGV智能小车

1套

1.导航类型：磁导航
2.驱动形式：差速驱动
3.控制方式：PLC可编程控制器、单片机
4．负载方式：背部承载
5.行走速度： 0~40m/min
6.爬坡能力 ≤2 度
7.停止精度 ±10mm
8.导航精度 ±10mm
9.续航时间 4-8H
10.充电方式手动充电/自动充电
1.人机交互：触摸屏人机界面交互
12.报警形式：声光报警
13.通信方式：射频网络
14.动力电池：优质免维护电池
15.安全防护：避障传感器+安全防撞条保险杠+急停按钮

PLC工作站单元控制系统

1套

概要
1.电源类别：DC24V
2.消耗功率：10W
3.输入规格：DC24V(漏型/源型)
4.输出规格：继电器
配置
1.输入点数：≥30
2.输出点数：≥26
3.以太网接口：100M，≥1路，（支持TCP/UDP/ISO_on_Tcp以及ModbusTCP通信,最多可以带16个IO Device）
4.485通信模块：≥1路，（Modbus寻址支持最大247个从站，MODBUS RTU通信协议支持，变频器通信，简易PLC间链接）
5.RS232通信模块：≥1路，支持 ASCII 协议
6.模拟量输入：≥2路，电压DC0-10V，精度（环境温度0-50℃）±1%
7.工作存储器：100kB
8.装载存储器：4MB
9.使用环境温度：-20℃-55℃ 无冻结
10.使用环境湿度：5-95%RH，无结露

总控台

1套

概要
总控台包含PLC电气控制及I/O通讯系统，主要负责周边设备及机器人控制，实现智能制造单元的流程和逻辑总控；触摸屏负责人机介面，设置运行数据
配置
1.尺寸：≥1100mm*500mm*1100mm
2.材质：钣金喷漆工艺
3.颜色：可定制
4．液晶屏15寸
5．背光LED
6．显示颜色65535真彩
7．分辨率1024×600
8．显示亮度200cd/m2
9．摸屏电阻式
10．电压24 ± 20%VDC
11．功率 5.5W
12．不低于 Cortex- A8/600MHz
13．20M，系统存储128M。铁存储可扩展，SD 卡存储可扩展，组态软件 MCGS 嵌入版

MES生产制造管理软件

1套

在整个系统的生产过程中，由MES生产管理系统制定下达各项生产计划任务，并实时地反映在MES上位机的监控画面上。下层制造系统将整个系统的工作状态及当前工件加工状态作自动统计，并实时传输到生产管理系统MES。具有计划、调度和实时监控等功能。能够实现和系统组态监控软件的集成，实时监视生产线的生产情况。学生可以通过该软件了解和学习生产型企业的生产物流管理的全过程，并可开展企业生产管理方面的相关培训。

零部件周转托盘

10套

零部件周转托盘总体要求：
零部件周转托盘功能：放置原材料在上面，然后零部件周转托盘在流水线上移动，移动到相关工位时，机械手定位取零部件周转托盘上的原材料
技术参数
1.尺寸长*宽：180*180mm
2.材质：POM
3.周转盘上固定有4个有导向轴承

智能监控系统

1套

1.像素：≥200W
2.焦距：≥4mm
3.存储编码 H.264
4.供电电压：符合国家统一要求
5.传输方式：支持以太网等主流传输方式

视觉检测PC

1套

1.CPU：≥八核，主频≥10代I5
2.硬盘：≥1TB+256G
3.内存：≥16G
4.显卡：≥1060ti
5.WIFI：有
6.显示器：≥21.5英寸

前端显示器

1套

液晶面板
1.屏幕尺寸：≥75寸
2.显示类型：LED
3.分辨率：≥3840*2160
4.可视角度：≈180度
5.安装方式:固定或移动支架
触控面板
1.触摸面板：≥4mm防眩光钢化玻璃
2.触摸技术：红外触控
3.触摸点数：≥20点
4.触摸分辨率：≥32768 * 32768
5触摸精度：≥2mm
6.响应时间：≥5ms
7.支持系统：Android/Win7/Win8/Win10
操作系统
1.双系统运行：windows7+android
2.Android版本：≥6.0
3.CPU/GPU Cortex：≥A53*4 1.5GHz，T720MP2
4.处理器核数：≥八核
5.机身内存：≥8G ROM
6.运行内存：≥2G RAM
7.可扩展存储：≥128G
主控机
1.主频：≥2.7GHz
2.内存：≥4G DDR3
3.硬盘：≥SSD 128G
4.显卡：集成显卡或独立显卡
5.WiFi：支持
6.USB接口:≥6个,其中USB3.0≥3个
7.HDMI：≥1个
8．VGA：≥1个
9.网口：≥1个

摆动气缸夹具

1套

规格：16mm;额定摆动角度：180度；输出轴：FH法兰轴，中空；位置感测：A用于接近式感测

安全防护钢化围栏

1套

中央隔离护栏: 1、总长度26米。2、护栏高度 1200㎜，长度 1000㎜；3、护栏的组成：立柱 80×80×2：下横杆槽钢：60×40×3 (折弯机折弯)；上横杆钢板连接片 50×5；∩型杆￠16 方钢；4、加工前各单体平整,清除铁刺锈迹等；5、面板材料：12mm钢化透明玻璃。

刀具及附件

1套

0.6 帕 65 升静音空压机一台；
以下刀具各配3套：
A)、6 件套硬质合金铣刀（2mmmmmm8mmmm mm 共 6把），数控铣床用
B）硬件合金车刀，7 件套，数控车床用

加工耗材

1套

1.白色POM棒φ40*60（20根）
2.红色POMφ40*60（20根）
3.蓝色POM棒φ40*60（20根）
4.黑色POM棒φ40*60（20根）
5.铝棒φ40*60（20根）