SBRX-2型模块式柔性自动环形生产线实验系统(工程型)
一、产品概述
1、组成
柔性系统须有五个分系统构成即:数字化设计分系统、模拟加工制造分系统、检测装配分系统、生产物分流系统和信息管理分系统。它应包含供料检测单元,操作手单元,加工单元,搬运单元,安装单元,图像检测单元,提取单元,分类存↘储单元,环形输送单元,总控平台等多个单元模块。系统具有可进行小批量多品种柔性加工、无人值守加工生产能力等,采用数字化信息系统管理模式,每一台设备均采用网络型式对外联接,由服务器统一管理生产过程中的各种数字∞联接任务,具有现代化柔性制造加工系统的特征。
2、功能
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和网络计算机同步观测与分析相结合;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①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、先进制造技术、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
柔性化加工系统演示、远程控制演示、机电控管一体化技术演▓示、自动传输系统演示、工件自动装配演示、产品自动仓储系统演示等等。
(4)专业综合训练类、设计类等项目
机械制造技术项々目综合训练、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ζ 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、远程组态系统设计、生产实习、毕业实习、毕业设计等等。
二、技术性能
1.输入电源:三相四线~380V±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:<4.5kVA
4.外形尺寸:7000mm×4500mm×2400mm
5.安全保护:具有漏电保护,安全符合▓国家标准
三、实训内容
1.PLC的设计与应用
(1)数据∮传输功能实训
(2)定时、计数、移位功能实训
(3)比较功能实训
(4)步进功能的应用实训
(5)跳转功能的应用实训
(6)子程序调用功能的应用实训
(7)中断控制功能的应用→实训
(8)变频调※速的PWM控制功能的应用实训
(9)伺服电机速度位置控制功能的应用实训
(10)检测系统的程序设计
(11)变频调速环行自动传输系统的程序设计
(12)自动储存系统的程序设计
2.传感器技术及应用
(1)光电传感器的特性研究及应用
(2)电感传感器的特▲性研究及应用
(3)电磁传感器的特性研究及应用
(4)位置传感器的特性研究及应用
3.气动控制技术
(1)电控气动阀的工作原理及应用
(2)真空发生器的工作原理及应用
(3)气动二联体的工作原理及应用
(4)各种①气缸的工作原理及应用
4.运动控制系统
(1)伺服电机定位的控制技术
(2)直流电机的控制技术
(3)交流电机的变频调速技术
(4)步⌒ 进电机的定位控制技术
5.组态监控及人机界ω 面技术
(1)组态监控软件的基本应用
(2)组态监控软件通信应用实训
6.机械结构训练技术
(1)同步带传动机构的设计及特性研究
(2)直齿轮传动机构的设计及特性研究
(3)锥齿轮传动机构的设计及特性研究
(4)直线导轨的设计及特性研究
(5)滚∮珠丝杆的特性研究及应用
7.故障检测技○术技能培训
(1)程序故障设置的排除训练
(2)参数故障设置的排除训练
(3)电气接线故障设置的排除训练
(4)机械故障设置的排除训练
8.网络通讯技≡术和PROFIBUS总线技术
(1)网络通讯基︾础的原理与应用
(2)PROFIBUS-DP模块的研究与应用
(3)PROFIBUS通讯协议的研究与应用
(4)PROFIBUS主站与从站之间的通讯研究
四、系统组成
1.系统的硬件由九个基本单元站组成
(一)总控平台
总控平台主要由三相电网电压指示、电源控制部分∏、控制主机、状态指示灯、二位选◥择开关、启¤动和停止开关、急停开关、复位开关、10.4英寸工业彩色触摸屏等组成,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。
(二)上料单元
上料单▂元主要由料斗、回转台、螺旋导料机构▆、直流【减速电机、工件滑道、计数电↑容开关、光电开关等组成。主要完成将工件从回传上料台依次送到检测工位。
主要技术∑指标:
型号规格 | 数量 | 备注 | |
工作台 | 860mm×470mm | 1 | 工业型材 |
供电电源/工作电压 | AC220V 50Hz /DC24V 4.5A | 1 | |
工作气压 | 0.5MPa | ||
PLC模块 | CPU224CN(AC/DC/RLY) +EM277 DP通信模块 | 1 | 西门子 |
单杆气缸 | 1 | ||
直流减速电机 | 10W/24V 5r/m | 1 | |
检测︻传感器∩ | 光电漫反ㄨ射 检测距离50~300mm、磁感式 | 4 |
(二) 操作手单元
由机械手、横臂、回转台、机械手爪、配重块等组成,主要完成对工件的搬运。
主要技术◢指标:
名称 | 型号规格 | 数量 | 备注 |
工作台 | 860mm×470mm | 1 | 工业型材 |
供电电源/工作电压 | AC220V 50Hz /DC24V 4.5A | 1 | |
工作气压 | 0.5MPa | ||
PLC模块 | CPU224CN(AC/DC/RLY) +EM277 DP通信模块 | 1 | 西门子 |
旋转气缸 | 0°~180° | 1 | |
双联气缸 | 行程:100mm | 1 | |
平行气夹 | 缸径:16mm | 1 | |
单杆气缸 | 行程:45mm | 1 | |
检测传感器 | 磁感式 | 7 |
(三)加工单元
由旋转№工作台、平面推力轴承、直流减速电机、刀具库、升降式加工系统、加工组件、检测组件、转台到位传感器等组成。主要完成物料加工和深度的检测。
主要技术指标:
名称 | 型号规格 | 数量 | 备注 |
工作台面 | 860mm×470mm | 1 | 工业型材 |
供电电源/工作电压 | AC220V 50Hz/DC24V 4.5A | 1 | |
工作气压 | 0.5MPa | ||
PLC模块 | CPU224CN(DC/DC/DC)+EM223+EM277 DP通信模块 | 1 | 西门子 |
直流减速电机 | 10W/24V 5r/m | 1 | |
步进电机 | 三相6A 步距角1.2° | 1 | |
步进电机驱动器 | 10000脉冲/圈 | 1 | |
双导→杆气缸 | 行程:75mm | 1 | |
单杆气缸 | 行程:45mm | 2 | |
检测传感器 | 光电、电感、磁感式 | 10 |
(四)搬运单元
由机械手、移动滑台、安装工作台、工业导轨、齿轮齿条、配重块等组成,主要完成对工件的搬运。
主要技术指标:
名称 | 型号规格 | 数量 | 备注 |
工作台 | 860mm×470mm | 1 | 工业型材 |
供电电源/工作电压 | AC220V 50Hz/DC24V 4.5A | 1 | |
工作气压 | 0.5MPa | ||
PLC模块 | CPU224CN(AC/DC/RLY) +EM277 DP通信模块 | 1 | 西门子 |
薄型气缸 | 行程:50mm、90mm | 2 | |
单杆气缸 | 行程:30mm | 1 | |
平行气夹 | 缸径:16mm | 1 | |
检测传感器 | 磁感式 | 7 |
(五)安装单元
由料筒、换料机构、推料机构、工业导轨、摇臂等组成↑,主要完成对两种不同工件的上料及安装。
主要技术指标:
名称 | 型号规格 | 数量 | 备注 |
工作台 | 860mm×470mm | 1 | 工业型材 |
供电电源/工作电压 | AC220V 50Hz/DC24V 4.5A | 1 | |
工作气压 | 0.5MPa | ||
PLC模块 | CPU224CN(AC/DC/RLY) +EM277 DP通信模块 | 1 | 西门子 |
单杆气缸 | 行程:60mm | 2 | |
旋转气缸 | 180° | 1 | |
真空吸盘及发生器 | 1 | ||
检测传感器 | 磁感式 | 6 |
(六)图像形状检测单元
图像处理单元主卐要由光源、镜头、CCD照相机、图像处理控制器、显示器、位移传感器等组成。主要检测加工完成后工件外观形々状品质是否合格,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并检测加工孔深,将不合格工件剔▃除。
(七)提取单元
由机械手、直线移动◥机构、无杆气缸、工业导轨等组成,主要完成对工件的提取及搬运。
主要技术指标:
名称 | 型号规格 | 数量 | 备注 |
工作台 | 860mm×470mm | 1 | 工业型材 |
供电电源/工作电压 | AC220V 50Hz/DC24V 4.5A | 1 | |
工作气压 | 0.5MPa | ||
PLC模块 | CPU224CN(AC/DC/RLY) +EM277 DP通信模块 | 1 | 西门子 |
无杆气缸 | 行程:600mm | 1 | |
薄型气缸 | 行程:45mm | 1 | |
单杆气缸 | 行程:30mm | 1 | |
平行气夹 | 缸径:16mm | 1 | |
检测传感器 | 磁感式 | 7 |
(八)分类存储单元
由步⊙进电机、滚珠丝杆、立体库、推料气缸、电磁阀等组成。主要完成对成品工件分类存储。
主要技术指标:
名称 | 型号规格 | 数量 | 备注 |
工作台面 | 860mm×470mm | 1 | 工业型材 |
供电电源/工作电压 | AC220V 50Hz/DC24V 4.5A | 1 | |
工作气压 | 0.5MPa | ||
PLC模块 | CPU224CN(DC/DC/DC)+EM277 DP通信模块 | 1 | 西门子 |
步进电机驱动器 | 64细分 | 2 | |
步进电机 | 1.5A 角距:1.8度 | 2 | |
单杆气缸 | 行程:45mm | 1 | |
滚珠丝杆 | 行程≥320mm | 2 |
(九)环行自动输送线
环行自动输送线主要由铝合金型材基体、环行传输线、自动导向机构、变频ㄨ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,从而大大提高了自动环形传输线的工作效率。
控制系统主站采用西门子S7-300(CPU315-2DP),从站采用西门】子S7-200(CPU224),各站之间使用ProfiBus-DP总线进行通讯,S7-200从站主◣要用于控制与驱动设备层,并对现场反馈的信号进行采集,S7-300主站采集各从站数据,协调各站运行,并为上位机的监控程序提供数据,同时↘系统还配有工业以太网通信模块和10.4英寸彩色工业触↓摸屏,可以完成系统控制网络的集成。
PLC模块及变频▆器选配表
表一:德国西门子
序号 | 名称 | 规格 | 数量 | 单位 | 备注 |
S7-300 PLC | PS307电源 | 1 | 台 | ||
CPU315-2DP CPU | 1 | 台 | |||
SM323 16DI/16DO | 1 | 台 | |||
CP343-1 工业以太网模块 | 1 | 台 | |||
S7-200 PLC | CPU224CN(DC/DC/DC) | 2 | 台 | ||
CPU224CN(AC/DC/RLY) | 5 | 台 | |||
EM277 DP通信模块 | 7 | 台 | |||
EM223 | 1 | 台 | |||
DP接头 | 14 | 个 | |||
变频器 | MM420,AC380V供电,功率≥0.75kW | 1 | 台 | ||
软件 | STEP7 Micro WIN SP4 V4.0 | 1 | 套 | ||
STEP7 V5.5 | 1 | 套 | |||
WinCC V6.0 | 1 | 套 |
配置清单
序号 | 名称 | 规格 | 数量 | 单位 | 备注 |
环行自动输送线 | 1 | 套 | |||
视觉传〗感器 | 1 | 套 | |||
工件 | 白色工件 | 24 | 只 | ||
蓝色工件 | 24 | 只 | |||
金属工件 | 8 | 只 | |||
包装盒 | 10 | 只 | |||
电源线 | 单相三芯电源线 | 15 | 根 | ||
PU气管 | Ф6、橙色 | 50 | 米 | ||
PLC编程 电缆 | USB/PPI USM/MPI | 1 | 套 | ||
PLC编程 软件 | STEP7 MicroWIN SP4 V4.0 STEP7 V5.5 WinCC V6.0 | 1 | 套 | DEMO版 | |
配套工具 | 工具箱:十∩字长柄螺丝刀,大、中、小号一字』螺丝刀,中、小号十字螺丝刀,钟表螺丝刀、剥线钳,尖嘴钳,剪刀,电烙铁,镊子,活动扳手,内六角扳手(9把) | 1 | 套 | ||
配套光盘 | 使用手册、程序等 | 1 | 套 | ||
计算机 | 主流品牌机 | 1 | 台 | 学校自备 | |
空气压缩机 | 静音空⌒ 气压缩机 | 1 | 台 | 静音 | |
气动接头 | 气动快插式三通接头EPE6 | 12 | 只 |