柔性自动化生产实训系统，柔性生产综合训练平台

（西门子ABB系统）

一、概述
“工业4.0柔性自动化生产实训系统”是由六台各自独立而又紧密相连的工作站组成。是一种最为典型的机电一体化、自动化类产品，适合机械制造及其自动化、机电一体化、电气工程及自动化、控制工程、测控技术、计算机控制、自动控制等相关专业的教学和培训。它接近工业生产制造现场基础上又针对实训教学进行了专门设计，强化了各种控制和工程实践能力。
工业4.0柔性自动化生产实训系统由六个站组成，分别为：供料单元，加工单元，搬运单元，装配单元，机器人搬运单元，仓储单元，运输轴单元，触摸屏监控单元，工件检测单元等，控制系统可以选用品牌的PLC进行控制，具有较好的柔性，即每站各有一套PLC控制系统独立控制，在单个培训完成以后，又可以将相邻的两站、三站…直至所有站连在一起，学习复杂系统的设计、安装、编程、调试和整机运行。

二、技术指标:
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、实训平台尺寸不小于：4500mm×785mm×1100mm，各部件采用优质铝合金和不锈钢机加工成型，外观无划痕等。
5、单站工作台尺寸不小于：750mm×785mm×1100mm
三、系统组成
（一）供料单元

供料单元负责3种不同材料的供料，由料管、推料装置及传输线等组成。具有 3D 仿真运行环境，软件模型与本次采购实物一比一绘制，可通过满足要求的 PLC 仿真软件进行在线编程、虚拟调试、实时监控等线上操作。
主要技术参数要求及电气元件：
1、工作台：铝合金。
2、供电电源/工作电压：AC220V 50Hz /DC24V 2A。
3、工作气压：0.5MPa
4、PLC 模块 1（CPU1214C DC/DC/DC）：8 输入/6 输出，集成 2AI；主要基本单元采用 24VDC 供电，集成PROFINET 接口，自带脉冲输出 100kHz，配套满足参数要求的 PLC 编程软件。
5、直流减速电机： 10W/24V 5r/m
6、检测传感器：光电漫反射、磁感式接近开关、光纤放大器等。
7、电源控制盒：尺寸600mm×100mm×100mm，面板上设有总急停按钮、断路器带保险丝、指示灯、钥匙开关、启动、停止以及急停按钮，整体设计成独立模块，外壳采用专用C型铝合金型材，两端采用钣金件固定。
（二）加工单元

加工单元由传输线、加工站、转盘机构等组成。完成物料加工、检测及输送等功能。
1、工作台：铝合金
2、供电电源/工作电压：AC220V 50Hz /DC24V 2A
3、工作气压：0.5MPa
4、PLC 模块 1（CPU1214C DC/DC/DC）：8 输入/6 输出，集成 2AI；主要基本单元采用 24VDC 供电，集成PROFINET 接口，自带脉冲输出 100kHz，配套满足参数要求的 PLC 编程软件。
5、检测传感器：光电漫反射、磁感式接近开关、光纤放大器等。
6、具有 3D 仿真运行环境，软件模型与本次采购实物一比一绘制，可通过满足要求的 PLC 仿真软件进行在线编程、虚拟调试、实时监控等线上操作。
（三）搬运单元

搬运站是接驳上一站的物料放置传输线进行下一站的供料，由物料平台、气缸机械手、传输线等机构组成。
气缸规格量程：旋转气缸：0～180°，双联气缸：行程：100mm，平行气夹：缸径:16mm，不回转气缸：行程：100mm，检测传感器：磁感式。
1、工作台：铝合金
2、供电电源/工作电压：AC220V 50Hz /DC24V 2A；
3、工作气压：0.5MPa
4、PLC 模块 1（CPU1214C DC/DC/DC）：8 输入/6 输出，集成 2AI；主要基本单元采用 24VDC 供电，集成PROFINET 接口，自带脉冲输出 100kHz，配套满足参数要求的 PLC 编程软件。
5、检测传感器：光电漫反射、磁感式接近开关、光纤放大器等。
6、具有 3D 仿真运行环境，软件模型与本次采购实物一比一绘制，可通过满足要求的 PLC 仿真软件进行在线编程、虚拟调试、实时监控等线上操作。
（四）装配单元

装配站由滑槽式送料模块、气缸机械手、传输线等机构组成，完成两个物料的装配。
1、工作台：铝合金
2、供电电源/工作电压：AC220V 50Hz /DC24V 2A 工作气压：0.5MPa
3、PLC 模块 1（CPU1214C DC/DC/DC）：8 输入/6 输出，集成 2AI；主要基本单元采用 24VDC 供电，集成PROFINET 接口，自带脉冲输出 100kHz，配套满足参数要求的 PLC 编程软件。
4、检测传感器：光电漫反射、磁感式接近开关、光纤放大器等
5、具有 3D 仿真运行环境，软件模型与本次采购实物一比一绘制，可通过满足要求的 PLC 仿真软件进行在线编程、虚拟调试、实时监控等线上操作。
（五）机器人搬运单元

1、ABB工业机器人，单台配置如下：
▲机器人本体，臂展0.60m以上，有效负载3公斤;紧凑
型控制器;机器人本体到控制器之间的电缆长度7米;示教盘附带10米电缆,具中文操作界面;数字式直流24V 16进/16出，输入、输出信号板;机器人控制软件;机器人资料。
模式：关节型；控制轴数：6轴；

可达半径（MM）

550

安装方式

地面安装、顶吊安装、倾斜角安装

手腕允许负载转矩

8.86Nm

4.9Nm

手腕允许负载转动惯量

0 .20kg x m²

0 .20 kg x m²

0 .067 kg x m²/

运行角度/速度

+/- 340°（可选360°）（460°/s）

+/- 230°（460°/s）

+/- 402°（520°/s）

+/- 380°（560°/s）

+/- 240°（560°/s）

+/- 720°（900°/s）

手腕部可搬运质量

4KG

重复定位精度

+/-0.02mm

本体重量

20kg

2、仿真软件：具有 3D 仿真运行环境，软件模型与本次采购实物一比一绘制，可通过满足要求的 PLC 仿真软件进行在线编程、虚拟调试、实时监控等线上操作。(投标现场演示，不演示或者演示不符合的视为负偏离)
3、PLC 模块 1（CPU1214C DC/DC/DC）：8 输入/6 输出，集成 2AI；主要基本单元采用 24VDC 供电，集成PROFINET 接口，自带脉冲输出 100kHz，配套满足参数要求的 PLC 编程软件。
7、变频器：西门子V20变频器 0.37kw，SINAMICS V20 200-240 V 1 相交流 - 10/+ 10 标称功率 0.75 kW/1 PS 有 60 秒 150 % 过载未过滤 I/O 接口：4 DI，2 DO， 2 AI，1 AA 现场总线：USS/MODBUS RTU 安装有 BOP 防护等级 IP20/UL 开放尺寸：尺寸AB 68x142x128（宽x 深x高）
8、检测传感器：光电漫反射、磁感式接近开关、光纤放大器等。
（六）仓储单元

仓储单元由堆垛机、气动手抓、3*4立库组成，完成成品工件的仓储功能。
1、工作台：铝合金材质
2、供电电源/工作电压：AC220V 50Hz /DC24V 2A；工作气压：0.5MPa
3、PLC 模块CPU1214C DC/DC/DC：14 输入/10 输出，集成 2AI；主要基本单元采用 24VDC 供电，集成 PROFINET 接口，数字量输入：额定输入电压 DC24V，输入点数 14，输出点数 10，自带脉冲输出 100kHz，模拟量输入：精度 13 位，±10V，阻抗≥9MΩ，0-20mA，阻抗 250Ω，输入路数 2。配套满足参数要求的 PLC 编程软件。
4、扩展模块（SM1234）：2x24VDC 输入/2x24VDC 输出
5、步进电机：1.5A 角距：1.8 度
6、检测传感器：光电漫反射、磁感式接近开关、光纤放大器等。
7、具有 3D 仿真运行环境，软件模型与本次采购实物一比一绘制，可通过满足要求的 PLC 仿真软件进行在线编程、虚拟调试、实时监控等线上操作。
（七）运输单元
采用同步轮的方式进行传送，单元可独立运行，各个单元站中的皮带尺寸长度不小于 60*500mm。运输单元电机驱动测试系统：平台尺寸 19×29cm，重量不大于 250g，含多电机驱动系统，减速器变速比>1/36，满载电机转速>3500rpm。
（八）触摸屏监控单元
配有7寸彩色触摸屏：
1、800 X 480 分辨率、65535 色 TFT；
2、按照工业 III级标准生产，采用 LED 背光永不黑屏；
3、400M 主频、WinCE 系统、MCGS 组态软件、64M 存储空间；
4、支持 U盘备份、恢复，操作快捷；
5、支持 RS232/RS485/RJ45以太网通讯接口；
6、低功耗，整机功耗仅 6W；
7、配下载线和安装软件；
8、接口全部引出到专业端子排上。
9、当 6 个单元全部进入联网状态时，管理员能够通过组态监控机中各种组态按钮方便的控制整个系统的运行、停止等。每个单元的工作状态以及工件的材质、颜色等在监控画面上也能够清楚的看到。

（十二）配套软件
12.1、PLC仿真软件：
1.可进行缩放、拖动、旋转、恢复视角相机模式切换。2.支持选配沉浸式VR头盔连接，漫游场景观看和交互操作。3.选配输入输出采集板卡。供学生接线定义传感器和执行机构的IO分配。
4.支持在线连接真实PLC与触摸屏，进行编程调试。
★5.支持连接西门子PLC官方编程软件（全集成自动化软件TIA Portal V14+官方仿真器PLCSIM V14）实时互联互通，实现虚拟在线调试。不需要真实PLC就可以实现程序的在线实时监控、调试、下载、上传等功能。可查看各种寄存器实时数据。
★6.支持连接三菱品牌PLC：可以与对应官方编程软件（GX Works2）实时互联互通，实现虚拟在线调试。不需要真实PLC就可以实现程序的在线实时监控、调试、下载、上传等功能。可查看各种寄存器实时数据。
★7.支持连接欧姆龙PLC编程软件CX-Programmer，可以与该官方编程软件实时互联互通，实现虚拟在线调试。不需要真实PLC就可以实现程序的在线实时监控、调试、下载、上传等功能。可查看各种寄存器实时数据。
★8.支持连接台达plc编程软件WPLSoft，可以与该官方编程软件实时互联互通，实现虚拟在线调试。不需要真实PLC就可以实现程序的在线实时监控、调试、下载、上传等功能。可查看各种寄存器实时数据。
★9.支持连接罗克韦尔PLC编程软件(Rockwell RSlogix)，可以与该官方编程软件实时互联互通，实现虚拟在线调试。不需要真实PLC就可以实现程序的在线实时监控、调试、下载、上传等功能。可查看各种寄存器实时数据。
★10.支持连接汇川plc编程软件autoshop，可以与该官方编程软件实时互联互通，实现虚拟在线调试。不需要真实PLC就可以实现程序的在线实时监控、调试、下载、上传等功能。可查看各种寄存器实时数据。
11.支持各个部件的手动操作。包含各种传感器有光电、光纤、电容、电感、磁性等。每个传感器都像真实传感器那样有感应区，并且带感应属性。只有物料的属性与传感器的感应属性一致才能被感应。
12.包含各种执行机构有气动机械手、传送带、直流电机、交流电机等。每个机构的动作与真实机构一样且可以随意编程定义动作的执行顺序。
13.物料和机构带有各种物理属性：重力，摩擦力，弹力，空气阻力，角阻力等。
14.每种动作都可以支持手动操作:伸出，缩回，下降，上升，夹紧，松开等等。
15.支持物料自动生成，可按照位置、种类随机生成。支持清空复位。
16.支持离线自动演示，在线自动运行，在线手动运行多种工作模式。
17.▲支持虚拟触摸屏人机界面与虚拟PLC的实时通讯调试，虚拟调试好的触摸屏工程文件可以直接下载到真实触摸屏，无需任何修改和调试，即可正常运行。
18.可模拟真实物料的翻转，跌落，挤压，碰撞等效果。
19.传感器输出方式多样化：开关量，模拟量，脉冲量等。
20.支持单站式学习，每个模块都可以单独编程，也可整体编程。相当灵活。
21.支持添加传感器，修改传感器，删除传感器。
22.可以连接真实机构做监控模式，也可脱离真是机构做实训模式。
23.支持传感器故障模拟，机构故障模拟等。
24.支持机构动作的调速控制，传感器延时控制等。
25.支持虚拟平台反向控制，可通过平台操作PLC等。
26.支持通讯控制，可以不用连线也能达到实训编程的目的等。
27.支持多种模式：数字孪生监控模式、半实物仿真实训模式、虚拟在线调试模式、软件在环模式、硬件在环模式等。
★28.虚拟在线调试模式可以和对应PLC品牌官方编程软件的仿真器实时连接，不需要真实PLC就可以实现程序的在线实时监控、调试、下载、上传等功能。虚拟调试好的程序可直接下载到真实PLC运行，无需任何调度和修改，即可正常运行。
★29.虚拟三维对象与虚拟PLC实时互联互通，支持执行PLC所有指令，包括基本指令、应用指令、高级指令。实现各种逻辑控制、脉冲定位控制、模拟量输出控制等。也可任意反馈PLC所需要的的各种传感器信号、开关量、模拟量、数字量、脉冲量等输入信号。
26.虚拟调试就是虚拟现实技术在工业领域的应用，通过虚拟技术创建出物理制造环境的数字复制品，以用于测试和验证产品设计的合理性。例如，在计算机上模拟整个生产过程，包括机器人和自动化设备、PLC、变频器、电机等单元。像机器人单元模型创建完成就可以在虚拟世界中进行测试和验证。
★30.虚拟三维基础实验对象：刀库捷径选择系统、自动成型装配、数码管实验、自动洗衣机、自动机械手、装配流水线、水塔水位控制、邮件分拣控制、电视发射塔、自动送料小车、电机正反转、自动交通灯、自动冲压机、电梯控制、自动售货机等。与实物模块功能一致。
12.2机器人VR仿真软件：
▲1.支持机器人主流ABB品牌,能与该品牌机器人官方机器人编程软件联接，实现控制虚拟控制对像。实现程序的在线实时监控、调试、示教。
▲2.支持机器人主流FANUC品牌,能与该品牌机器人官方机器人编程软件联接，实现控制虚拟控制对像。实现程序的在线实时监控、调试、示教。
▲3.支持机器人主流库卡品牌,能与该品牌机器人官方机器人编程软件联接，实现控制虚拟控制对像。实现程序的在线实时监控、调试、示教。
▲4.支持机器人主流三菱品牌,能与该品牌机器人官方机器人编程软件联接，实现控制虚拟控制对像。实现程序的在线实时监控、调试、示教。
▲5.支持机器人主流川琦品牌,能与该品牌机器人官方机器人编程软件联接，实现控制虚拟控制对像。实现程序的在线实时监控、调试、示教。
▲6.支持机器人主流EPSON品牌,能与该品牌机器人官方机器人编程软件联接，实现控制虚拟控制对像。实现程序的在线实时监控、调试、示教。
▲7.支持机器人主流YAMAHA品牌,能与该品牌机器人官方机器人编程软件联接，实现控制虚拟控制对像。实现程序的在线实时监控、调试、示教。
8、支持单点定位移动。左侧原点，右侧原点，正面原点定位移动。
9、支持机器人IO读写操作，可读取机器人输入输出状态。可写入。
10、支持远程状态监控、关节数据监控，可读取机器人每个关节的角度数据。也可读取机器人当前的操作模式和电机状态。
11、支持多种任务选择，可自动切换加工工件。可自动切换机器人抓手工具。
12、支持VR头盔视野和操作者电脑界面视野同时显示。两者独立互补影响。
13、支持VR头盔场景的手柄交互，和电脑界面的鼠标交互。两者独立互补影响。
14、▲支持真实示教器编程，也可虚拟示教器编程。同样实现虚拟三维本体运行。
15、可实现物体的抓取、释放、搬运。且物体具有物理属性，重力、弹力、摩擦力等。
16、支持手动操作，自动操作两种模式。可调节运动速度。
17、支持场景自由旋转、放大、缩小、移动。支持正交、透视模式。支持复位示教。
18、支持机器人碰撞检测：关节碰撞检测、工具碰撞检测。当发生碰撞后，高亮红色显示碰撞物体，并立即切断机器人电机起到保护作用。
19、▲支持虚拟边界保护，当运动范围超出预设的范围边界时。预设的边界会高亮红色显示。并立即切断机器人电机起到保护作用。
20、支持连续碰撞保护，或者连续超出边界保护。支持复位操作。
21、支持运动轨迹描绘，可以将机器人运动的轨迹实时记录并生成三维轨迹线条。让学生更直观的分析查看机器人运动的轨迹。支持复位轨迹。
22、▲支持三维示教点位，可以用虚拟示教器示教，也可用真实示教器示教。
23、支持实训任务的扩展。增加实训加工的工件和工具。
24、支持外部真实环境保护系统。可外接安全门，安全光栅。
25、▲支持机器人所有的相关指令，直线，圆弧，关节运动等。
26、支持TCP示教，工件坐标系建立等。
27、支持多种模式：数字孪生监控模式、半实物仿真实训模式、虚拟在线调试模式、软件在环模式、硬件在环模式等。
28、虚拟在线调试模式可以和对应机器人品牌官方离线编程软件的仿真器实时连接，不需要真实机器人就可以实现程序的在线实时监控、调试、示教点位。
29、虚拟三维对象与虚拟机器人实时互联互通，可任意执行机器人的编程动作。也可任意反馈机器人所需要的的各种传感器信号、开关量、模拟量、数字量、脉冲量等输入信号。
30、虚拟调试就是虚拟现实技术在工业领域的应用，通过虚拟技术创建出物理制造环境的数字复制品，以用于测试和验证产品设计的合理性。例如，在计算机上模拟整个生产过程，包括机器人和自动化设备、PLC、变频器、电机等单元。像机器人单元模型创建完成就可以在虚拟世界中进行测试和验证。
31、▲虚拟三维对象实训任务：轨迹示教含有螺旋线、多边形、五角星、曲面圆弧、曲面三角形、曲面直线等多种空间轨迹线。书写平台进行写字和绘画练习。码垛实训实现多种物料的搬运和叠放，真实仓库的码垛堆放。图块搬运含多种以上的图块形状。实现不同工位的搬运。模拟焊接工艺，焊接轨迹。不同材料的焊接方法等等。
32、支持选配沉浸式VR头盔连接，漫游场景观看和交互操作。
33、支持远程操作机器人。单个关节移动，线性移动多种模式移动。

（十三）、配套常用工具
包含万用表、电笔、电工胶布、尖嘴钳、斜口钳、活动扳手、剥线钳、十字螺丝刀、一字螺丝刀、内六角 1 套、工具箱等。
四、实训项目
1、机械装调实训项目：
（1）主轴运输轴的装调实训
（2）气动工作台的装调实训
（3）供料转盘的装调实训
（4）搬运装料台的装调实训
（5）加工装置的装调实训
（6）装配装置的装调实训
（7）六自由度机器人的装调实训
（8）仓储机构的装调实训
2、电气接线实训项目:
（1）传送轴主电路的接线实训
（2）供料转盘主电路的接线实训
（3）变频器控制的接线实训
（4）机器人控制的接线实训
（5）仓储步进系统的接线实训
3、软件编程实训项目：
（1）基本编程指令及编程软件的应用
（2）气动元件基本应用及调试方法
（3）PLC 步进电机正反转和转速控制
（4）变频器的程序运行及多段速度运行
（5）触摸屏编程应用
（6）PLC 总线通讯数据通信技术
（7）机器人编程实训技术
（8）机器人码垛应用实训
（9）3D 软件在线控制应用实训
4、液压与气动实验
五、主要硬件配置清单（单台套）

序号

名称

型号及规格

单位

数量

供料单元

>75×78×110cm

套

加工单元

>75×78×110cm

套

搬运单元

>75×78×110cm

套

装配单元

>75×78×110cm

套

机器人搬运单元

>75×78×110cm

套

仓储单元

>75×78×110cm

套

运输单元

套

触摸屏监控单元

套

配套常用工具

套

静音气泵

>500W

套

机器人3D仿真软件

套

自动化生产线3D仿真软件

套

PLC3D仿真软件

套

铝合金电脑推车

电脑用户自备

套

柔性自动化生产实训系统，柔性生产综合训练平台

DB-JQR10 工业4.0柔性自动化生产实训系统

（西门子ABB系统）