MES网络型模块式柔性自动化生产线实训系统_自动化生产线实训室技术方案_北京理工伟业公司生产研制

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MES网络型模块式柔性自动化生产线实训系统

一、 基本要求
      MES网络型模块式柔性自动化生产线实训系统是一种典型的柔性自动生产线,由9个单元组成,分别为上料检测单元、操作手单元、加工单元、提取单元、传送带单元、搬运单元、安装单元、分类仓储单元和总控平台组成。每站均配有独立的PLC 。上述机构均安装在工业型材桌面上,系统中的机械结构、电气控制回路、执行机构完全独立,主要结构件全部采用铝质材料加工而成,美观大方,控制系统采用网孔板设计,高度可自由调节,学生可自行组装,接线,编程及调试。
 
1. 设备外型尺寸:380cm×170cm×160cm
2. 单站工作台尺寸:860mm×470mm×80cm
3. 供电电源:AC220V ±10% 50Hz
4. 装置容量:≤1.5kVA
5. ▲安全保护:具有短路型保护电路、过电压保护电路、漏电保护电路,安全符合国家标准(提供专利证明文件)
注:投标人对所供的货物应逐项予以说明,包括功能组成、特点、技术性能、有关参数,需提供各站单独彩色清晰图片,各模块和机构清晰可见。
二、 系统组成、功能及技术参数
(一)上料检测单元由料斗、回转台、货台、螺旋导料机构、平面推力轴承、直流减速电机(0W/24V  5r/m)、工件滑道、提升装置、计数开关、光电开关、单杆气缸、电气网孔板等组成。主要完成将工件从回传上料台依次送到检测工位,提升装置将工件提升并检测工件颜色。PLC模块:CPU SR30(AC/DC/RLY) +EM DP01 PROFIBUS-DP通信模块。
(二)操作手单元由机械手、横臂、回转台、机械手爪、配重块、旋转气缸、双联气缸、平行气夹、电气网孔板等组成,由铝质材料加工而成,主要完成对工件的搬运。PLC模块:CPU SR30(AC/DC/RLY) +EM DP01 PROFIBUS-DP通信模块。
(三)加工单元由6工位旋转工作台、平面推力轴承、直流减速电机(10W/24V  5r/m)、刀具库(3种刀具)、升降式加工系统、加工组件、检测组件、欧姆龙光电传感器、转台到位传感器、步进电机(三相6A 步距角1.2°)、步进电机驱动器(8.3A)、电气网孔板等组成。主要完成物料加工和深度的检测。工件在旋转平台上被检测及加工。旋转平台由直流电机驱动。平台的定位由继电器回路完成,通过电感式传感器检测平台的位置。工件在平台并行完成检测及钻孔的加工。在进行钻孔加工时,夹紧执行件夹紧工件。加工完的工件,通过电气分支送到下一个工作站。PLC模块:CPU ST40 +EM DP01 PROFIBUS-DP通信模块
(四)提取单元由机械手、直线移动机构、无杆气缸、薄型气缸、单杆气缸、平行气夹、工业导轨、电气网孔板等组成,主要完成对工件的提取及搬运。提取装置上的气爪手将工件从前一站提起,并将工件根据前站的工件信息结果传送到下一单元。本工作单元可以与其他工作单元组合并定义其他的分类标准,工件可以被直接传输到下一个工作单元。PLC模块:CPU SR30(AC/DC/RLY) +EM DP01 PROFIBUS-DP通信模块
(五)传送分拣单元由三相交流减速电机、V20变频器、光电传感器、光纤传感器、颜色传感器、旋转气缸、分拣料槽、开关电源、按钮、I/O接口板、通讯接口板、电气网孔板等组成,主要完成将材料颜色不合格的工件分拣出来,同时将合格产品传送至下一站。PLC模块:CPU SR30(AC/DC/RLY) +EM DP01 PROFIBUS-DP通信模块
(六)搬运单元由机械手、移动滑台、安装工作台、薄型气缸、单杆气缸、工业导轨、齿轮齿条机构、配重块、电气网孔板等组成,主要完成对工件的搬运。气爪手将工件从前一站提起,并将工件根据前站的工件信息结果传送到下一单元。本工作单元可以与其他工作单元组合并定义其他的分类标准,工件可以被直接传输到下一个工作单元。PLC模块:CPU SR30(AC/DC/RLY) +EM DP01 PROFIBUS-DP通信模块
(七)安装单元由料筒、换料机构、推料机构、工业导轨、旋转气缸、真空吸盘、摇臂、电气网孔板等组成,主要完成对两种不同工件的上料及安装。为系统逐一提供两色小工件。供料过程中,由双作用气缸从料仓中逐一推出小工件,接着,转换模块上的真空吸盘将工件吸起,转换模块的转臂在旋转缸的驱动下将工件移动至下一个工作单元的传输位置。PLC模块:CPU SR30(AC/DC/RLY) +EM DP01 PROFIBUS-DP通信模块
(八)分类仓储单元由步进电机(1.5A 角距:1.8度)、步进电机驱动器、滚株丝杆(行程≥320mm)、立体库(五层四列)、推料气缸、电感传感器、电磁阀、电气网孔板等组成。主要完成对成品工件分类存储。PLC模块:CPU ST30 +EM DP01 PROFIBUS-DP通信模块
(九)总控单元控制台主要由S7-300西门子CPU313-2DP、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、电气网孔板等组成,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。
(十)配套专用软件
1. ▲组态监控系统(丰富的状态反馈功能) (投标现场需提供软件演示):通过计算机与各单设备的通讯,将系统中各环节的状态显示在操作界面上,使操作者通过计算机随时了解系统各环节的工况、状态、运行数据,掌握系统运行状态。嵌入式棒图组态技术,具有动态演示,具有实时图形动画监控的功能。
2. ▲MES生产控制系统(完善的生产及物料存储统计功能)(投标现场需提供软件演示):控制执行系统(简称MES)是处于计划层和柔性控制系统之间的执行层,主要负责生产管理、物料存储统计和调度。它通过控制包括物料、设备、人员、流程指令和设施等工厂资源来提高柔性控制能力;系统集成诸如质量控制、文档管理、生产调度等功能;构建了企业实时化的计划/执行/控制三层系统。MES通过强调控制过程的整体优化来帮助柔性控制,实施完整的闭环生产,实现柔性控制信息的全集成。
(十一)配套教学实训软件(实训室共配置1套)
▲1. PLC仿真实训软件:本软件可作为PLC 技术相关系列教学辅助类软件(为增强实训效果及确保软件产品的性能可靠性,投标现场软件演示“轧钢机控制系统模拟”、“邮件分拣系统模拟”、“运料小车控制模拟”、“舞台灯光的模拟”四个功能;投标时提供省级或以上部门出具的软件测评报告及软件产品评估证书,带原件备查),采用计算机交互技术设计,使得学生非常容易理解每一种控制单元的工作过程和原理,达到提高教学质量的目的。本软件适用于电气运行与控制、电气技术应用等专业以及非机电类专业的《可编程控制器技术》、《电器及PLC 控制技术》、《PLC 及其应用》等课程的实训教学。软件功能:通过计算机交互技术实时显示PLC的运行状态,可以实现PLC虚拟接线、接线的错误检查、PLC运行模拟等功能,可选择西门子S7-200系列PLC、三菱FX系列PLC、欧姆龙CPM系列PLC。软件包含“十字路口交通灯控制”、“轧钢机控制系统模拟”、“邮件分拣系统模拟”、“运料小车控制模拟”、“舞台灯光的模拟”、“加工中心模拟系统控制”等二十多个实训项目。
▲2. PLC 3D仿真实训软件:本软件可作为PLC编程相关系列教学辅助类软件(为增强实训效果及确保软件产品的性能可靠性,投标现场软件演示自动混合生产线、机器人自动扫雷、码垛堆积、加工中心刀库四个功能;投标时提供省级或以上部门出具的软件测评报告及软件产品评估证书,带原件备查)。软件在电脑屏幕上构建了3D虚拟环境,实现自动封盖、自动装箱、温度压力控制、码垛堆积、加工中心刀库、电镀生产线、多种液体混合、自动混合生产线、水塔水位控制、机械手控制、机器人自动扫雷等二十五个实训项目,全面展现各种复杂的工艺流程。利用采集卡采集PLC的输入输出信号,通过计算机串口实现PLC与计算机的通讯,从而控制软件中的3D模型的动作,使得虚拟仿真技术实时展现PLC 的运行状态,也使得学生非常容易理解对每一种控制单元的工作过程和原理。本软件适用于电气运行与控制、电气技术应用等专业以及非机电类专业的《可编程控制器技术》、《电器及PLC 控制技术》、《PLC 及其应用》等课程的实训教学。
▲3.传感器3D仿真实训软件(投标现场需提供软件演示):本系统采用全3D仿真技术,界面生动美观、易学易用,以此学生学习的兴趣,加深学生对知识的理解和运用;系统通过产品说明、零件展示、装配演示、原理展示四个方面,讲述了霍尔位移传感器、霍尔转速传感器、压电传感器、湿敏传感器、气敏传感器、电涡流传感器、磁电传感器、差动电容传感器、差动变压器、金属箔应变传感器、扩散硅压力传感器、光纤位移传感器、光电转速传感器、集成温度传感器、K型热电偶、E型热电偶、PT100铂电阻等17个常用传感器;零件展示:单独展示传感器的各个组成元件,观察零件的结构、材质以及材质类型;装配演示:以3D仿真的形式展示传感器的装配过程,让学生直观了解传感器的组成结构和装配方法。具有快速装配、慢速装配、放大、缩小、旋转视图等功能;原理展示:通过位移测量、振动测量、转速测量、环境测量等具体应用实例来展示传感器的基本原理,并可动态显示实验结果,以此加深学生对传感器的了解。
▲4.气动仿真教学软件本软件采用多媒体技术与交互式动画技术相结合的方式,阐述气动整个课程的主要教学内容,包括从元件的基础定义、原理到内部结构动画,从理论的气动回路到实际气动系统的应用。本软件结合目前常用气动系统的功能、结构、各部件的作用等多方面,全面解剖气动系统工作原理及过程。为了增强实训效果及确保软件产品的性能可靠性,以及激发学生学习的兴趣,主要包含内容如下:气压传动简介及工作原理、气动传动的组成、气动回路运行与仿真、气动回路应用与仿真、气动元件三维展示
▲5.电气类实训室安全教育软件:本软件以 Flash 动画与 3D 虚拟仿真相结合(投标现场需提供软件演示)(为增强实训效果及确保软件产品的性能可靠性,以及激发学生学习的兴趣,投标时提供省级或以上部门出具的软件测评报告,带原件备查),能够使学生掌握电气类实训室各种安全操作规程、用电安全、人身的触电方式及触电急 救方法、过电压及防火防爆、火灾的预防、各种灭火器的使用和火灾逃生的方法等。对学生 进行用电安全、消防教育,提高学生的安全意识,以及熟悉各种电气事故产生的原因和处理 电气事故的实用操作措施,提高解决电气事故的能力。
▲6.电梯系统仿真实训软件:本软件采用3D技术实现电梯的原理、运行、安装等基本知识及操作,软件包括原理仿真、运行仿真、三维结构、电梯安全、日常保养、理论考核六大部分。
原理仿真:采用3D 图片及模拟仿真动画的形式,全面详尽地说明电梯及各机构的结构、工作原理及作用,将复杂问题简单化,从而使学生能够很容易地学习和掌握相关的技术和理论知识。包含井道、轿厢导轨、对重导轨、缓冲器、轿厢支架、轿厢、内呼及显示、排风机、轿厢门、轿厢门机构、轿厢机构总成、导靴、安全钳、反向轮、连杆机构、曳引机、曳引轮、对重、曳引绳、厅门、厅门门机构、外呼及显示、限速器、张紧轮、钢丝绳、总开关箱、配电柜、轿顶配电、井道配电等。
运行仿真:通过动画模拟演示故障、内外呼、开关门、门保护、轿厢冲顶、轿厢蹲底、轿厢失速下落等情景下的运行情况。
三维结构:支持任意角度旋转放缩的三维模型及其功能介绍。
1.机械器件:包括曳引机、开门电机、导轨等主要八种机械器件三维结构展示。
2.电气器件:包括光电编码器、操纵箱、召唤按钮箱、双稳态开关、检修开关等主要十种电气器件三维结构展示。
3.安装调试:建立设备及配件库,供学习在安装操作中调取使用;对学生的安装过程进行记录,并与实际的安装要求进行比较,给出相应的对错及指导,帮助学生今后的学习。包含放样、轿厢导轨、对重导轨、缓冲器、轿厢支架、导靴、安全钳、反向轮、连杆机构、曳引机及曳引轮、轿厢、对重、曳引绳、内呼、排风机、轿厢门机构、厅门、外呼、限速器、张紧轮、钢丝绳、总开关箱、配电柜、轿顶配电、井道配电、调试等二十多个安装调试步骤。
电梯安全:包括电梯使用安全、安装安全、检修安全、乘客遇到电梯事故的应急处理等场景仿真。
日常保养:电梯日常保养任务仿真,包括电梯机房、层站、轿厢、轿顶、井道等部件的保养内容和保养要求。
理论考核:设置判断题和选择题,对学生的电梯工作原理、安装知识及简单的维修保养知识进行考核,并对考核结果进行评判和分析,指导今后的学习。
(十二)拓展实训软件(实训室共配置1套)
多品牌工业机器人离线编程仿真软件是专业的工业机器人生产线自动虚拟仿真编程系统,在虚拟制造领域独创基于互联网的机器人生产线大数据库,可快速创建、发布各种自动化生产线与无人工厂的三维模型布局,支持机器人协同工作和基于三维扫描数据的路径规划离线编程。
多品牌工业机器人离线编程仿真软件是完全自主研发的可扩展的虚拟仿真平台,平台集成了大量全新的专利核心技术。因机器人应用的广泛性和复杂性,针对每一个客户的不同需求展开客制化的服务,这是本土的研发和技术服务的重要性,主要具备以下的功能:
1.纯中文的界面,操作简洁明快,易于上手。
2.支持适用于市面上大部分的主流及非主流机器人,包括ABB KUKA STAUBLI FANUC YASKAWA UR 等机器人。
3.大数据组件库
打破传统CAD/CAM行业封闭的数据管理模式,内置海量机器人模型和Layout库,可以和全球用户共同构建和分享;通过软件提供的WEB服务,可从互联网实时更新数据模型到客户端电脑,数模自身具有参数化特征,可以做自由修改,大幅提高了效率。
4.快速生成运动组件
可通过导入CAD模型快速生成运动组件,并对组件特征树进行操作和修改。
5.支持多个机器人的工具坐标系、基座标系的定义和修改。
6.软件操作过程中可无限的undo、redo操作,增加对操作的容错性。
▲7.提供多视角的观察,并可实现运动视角镜头追踪.,投标现场提供软件演示。
8.快速粘结搭建技术
独特的PNP粘结技术把生产线中各个独立的组件快速捕捉到位并自动吸附粘结在对应的功能组件上,让虚拟生产线的搭建像组合积木一样简单容易。
9.开放的运动控制算法
允许通过专用的模板和程序语言定制各种机器人和自动化工具的运动控制。算法支持包含3-5轴的通用机床、3-6个旋转轴的串联,并联,双臂,AGV小车,等机器人及生产线上对应的工装夹具,传送带,变位机,导轨等辅助设备。
10.示教和离线编程系统
采用两种编程方式:示教编程和离线编程
10.1 示教编程采用手工拖拽或输入坐标值的方式快速构建空间轨迹和加工点位。
10.2 三维离线编程是采用获得的专利3D Lab拓扑核心技术构建的智能选择工具,机器人的路径规划不在需要费时的单点拾取,而是采取点选面、边缘或样条曲线即可生成加工轮廓(对应包含激光切割、焊接、熔覆、喷漆、打磨、3D打印等加工)。
10.3属于传统的离线编程软件的下一代技术(任务编程),解决了离线编程在机器人编程实际应用过程中效率低下的问题,增加的创新技术有:
10.3.1机器人关节姿态自动调整
自动检测任意轨迹点上机器人关节姿态的优劣并优化过滤,减少了通过仿真后人工干涉检测的工作量。
10.3.2工件自动三维偏置补偿。
10.3.3加工轨迹的碰撞及干涉检测。
10.3.4支持多种CAD接口,可导入 step igs stl 3ds dfx等主流CAD格式
▲10.3.5支持外部轴(导轨及变位机)的运动与优化(投标现场提供软件演示)。
10.3.6可批量的添加、编辑、删除修改轨迹点。
10.3.7内置的后处理器支持大部分主流机器人的型号与对应的控制器,软件输出运动轨迹和工艺到程序中,并支持NC代码转换检查。
11.开放的API和COM接口供教学应用二次开发。
12.软件可集成多种品牌工业机器人虚拟示教器,投标时提供4个品牌以上软件界面截图。
14.精准流畅的仿真模拟并可输出仿真动画
用于智能分析,优化和验证机器人制造环境,有了强大的在线网络组件库,几乎所有的无人工厂和生产线都可以在很短的时间内构建完成,客户可以以图形方式研究和操作工作单元,对机器与设备进行编程和虚拟分析,验证并优化,体验逼真的工厂自动化环境。
▲13.正版软件,可提供持续的开发服务,为确保增强实训效果及确保软件产品的性能可靠性,投标现场提供省级或以上部门出具的软件测评报告及软件产品评估证书,带原件备查。
▲14.支持工件三点校准功能,能够根据真实情况与理论模型的参数误差自动调整轨迹参数;投标现场提供演示。
15.支持三维模型或者扫描三角网格数据的分层切片功能,用于3D打印或者喷涂等加工工艺;
16.可逆向输入点数据产生拟合的加工轨迹曲线,点数据格式包括:各品牌机器人代码等;
17.可在软件上自定义控制界面,在PC机上用自定义控制界面在线控制机器人运行。可通过软件改变机器人各关节扭力大小。支持多种格式CAD导入功能,通过精确的3D模型数据,自动生成轨迹路径,能够与三维设计软件(solid works)通信,并控制solid works软件中模型动作轨迹,支持工业机器人编程语言规范,导出的机器人程序可直接在线下载到机器人。
▲18.包含诸多教学功能,如具有减速器拆装仿真功能,了解机器人核心部件的结构。具有气动回路仿真功能,了解机器人常见辅助设备的特性。具有高温故障预测功能,可以更好的维护机器人。
19.可实现AGV+6关节机器人物料搬运码垛工艺仿真,即通过设置工艺过程让AGV移动,由机器人关节臂抓取模拟物料从A点抓取后搬运到B点并放下。
▲20.可实现将编程的仿真运行过程以动画的形式输出,自动上传至云端并生成二维码,通过浏览器可直接播放,并可以自由切换观看视角和放大缩小,投标现场提供软件演示。
21.可实现对工业机器人本体进行结构性的拆解过程软件界面截图至少六个。
▲22.为验证该软件功能的实用性、真实性,投标现场软件演示用此软件制作的汽车焊接生产线的仿真。
23.投标现场提供软件著作权或软件制造厂家针对此项目的授权书。
三、 其他
1.加工工件组:包括大工件(三种)、小工件(两种)。工件组可多次组装及拆卸。
2.配套提供实验所需的设备说明书、实训指导书及软件使用说明书。
3.配套工具:内六角扳手、万用表、尖嘴钳,一字起子、十字起子、电铬铁等;
4.静音气泵及连接气管等
4.投标提供设备配套实训指导书,实训项目与设备模块配套。
▲5.投标现场提供设备制造商的产品彩页样本,并盖公章,非制造企业提供针对本项目的制造商授权文件及售后服务承诺函。
6.规范性高:为了防止出现“三无产品”,交货时提供设备制造厂商名称、商标及出厂合格证等齐全的相关信息。
▲7、为了提升学校师资水平从而提高教学质量,同时为了学校更有效的使用实训设备,暑假期间厂家安排至少2名教师到国家级职教师资培训基地参加免费培训,培训结束后颁发国家级职教师资培训证书(投标现场提供培训能力证明文件)。
四、 本系统完成的实训项目
1. PLC控制系统的应用
2. S7-200可编程控制器指令编程练习
3. S7-300可编程控制器指令编程练习
4. 气动控制技术实训
5. 多种传感器技术的应用实训
6. 电气控制系统实训
7. 机械系统安装调试实训
8. 电机驱动技术实训
9. PLC控制技术实训
10. 触摸屏控制技术实训
11. 现场总线及网络技术的应用
12. 生产制造管理系统的实现
13. 系统维护和故障检测技术培训
14. 工件上料程序编写与控制
15. 工件搬运程序编写与控制
16. 工件加工程序编写与控制
17. 工件检测程序编写与控制
18. 工件输送程序编写与控制
19. 工件安装程序编写与控制
20. 工件搬运安装程序编写与控制
21. 工件仓储程序编写与控制
22. 多个工作站联机控制
23. 直流电机控制实训
24. 变频调速控制实训
25. 步进电机的位置、速度控制
26. 三自由度气动机械手的控制
27. 四自由度气动机械手控制
关键词:
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