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LGJD-CZ02A型機電一體化協(xié)作機器人生產(chǎn)線實訓平臺

一、概述

協(xié)作機器人開發(fā)與應用平臺是一種最為典型的機電一體化與自動化產(chǎn)品，是為職業(yè)院校、職業(yè)教育培訓機構(gòu)而研制的，裝置適合機電一體化、電氣自動化等相關(guān)專業(yè)的教學和培訓。裝置在接近工業(yè)生產(chǎn)制造現(xiàn)場基礎上又針對教學及實訓目的進行了專門設計的實訓教學設備，強化了自動化生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試能力。

機電一體化裝調(diào)實訓裝置由六部分組成，分別為：供料機構(gòu)、協(xié)作機器人搬運機構(gòu)、加工與檢測機構(gòu)、搬運分揀機構(gòu)、裝配機構(gòu)、成品分揀機構(gòu)，完成工件上料、搬運、加工、檢測、輸送、裝配、分揀等功能。裝置涵蓋了自動化類中機電一體化和電氣自動化專業(yè)中所涉及的PLC控制、變頻調(diào)速、傳感檢測、氣動、步進電機驅(qū)動與調(diào)速、機械結(jié)構(gòu)安裝與系統(tǒng)調(diào)試等內(nèi)容。通過基于該實訓系統(tǒng)的使用、訓練和培訓，能充分鍛煉操作者團隊協(xié)作能力、計劃組織能力、自動線安裝與調(diào)試能力、工程實施能力、職業(yè)素養(yǎng)、交流溝通能力、效率、成本和安全意識，引導高職院校自動控制類專業(yè)教學改革發(fā)展方向，促進工學結(jié)合人才培養(yǎng)模式改革與創(chuàng)新，培養(yǎng)可持續(xù)發(fā)展的滿足企業(yè)需求的自動化控制高技能人才。

二、裝置的構(gòu)成：

協(xié)作機器人開發(fā)與應用平臺由由鋁合金導軌式實訓臺、典型的機電一體化設備的機械部件、PLC模塊、變頻器模塊、按鈕模塊、電源模塊、模擬生產(chǎn)設備實訓模塊、接線端子排和各種傳感器、計算機等組成。整體結(jié)構(gòu)采用開放式和拆裝式，實訓裝置用于機械部件組裝，可根據(jù)現(xiàn)有的機械部件組裝生產(chǎn)設備，也可添加機械部件組裝其他生產(chǎn)設備，使整個裝置能夠靈活的按教學或競賽要求組裝具有生產(chǎn)功能的機電一體化設備。模塊采用標準結(jié)構(gòu)和抽屜式模塊放置架，互換性強；按具有生產(chǎn)性功能和整合學習功能的原則確定模塊內(nèi)容，使教學或競賽時可方便的選擇需要的模塊。設備需完全符合電工電子全國職業(yè)技能大賽所要求，同時還要求具有可拓展功能，可以組成更加大型的生產(chǎn)模擬系統(tǒng)，以配合各個用戶學校不同層次，不同專業(yè)的教學及培訓要求。

三、技術(shù)參數(shù) ：

1. 交流電源：三相五線 AC 380V±10% 50 Hz或單相三線AC220V±5% 50Hz；

2. 溫度：-10～40 ℃；環(huán)境濕度：≤90%（25℃）；

3. 外形尺寸：長×寬×高=2100×1000×840 mm；

4. 整機功耗：≤1.5 kW；

5. 安全保護措施：具有接地保護、漏電保護功能，安全性符合相關(guān)的國家標準。采用高絕緣的安全型插座及帶絕緣護套的高強度安全型實驗導線。

四、設備結(jié)構(gòu)：

實訓裝置臺架為鋁合金導軌式，實訓考核裝置PLC模塊的I/O 端子、變頻器的接線端子、各常用模塊與PLC的連接端子，均與安全插座連接，使用帶安全插頭的導線進行電路連接；各指令開關(guān)、光電開關(guān)、傳感器和指示元件的電路，則通過端子排進行連接。插拔線連接電路與端子牌連接電路相結(jié)合，既保證學生基本技能的訓練、形成和鞏固，又保證電路連接的快速、安全和可靠。

1、鋁合金導軌式實訓臺：可以安裝送料機構(gòu)、機械手、傳輸分揀機構(gòu)。實訓模塊及PLC主機等可以放置在拉出式的支架上。

2、觸摸屏模塊：昆侖通態(tài)TPC7062,模塊材料要求：高強度塑料外殼、重量輕，面板是鋁塑板，圖案、文字符號采用進口油墨絲印。

3、PLC模塊及變頻器模塊：PLC西門子S7-1200系列；變頻器：西門子V20；模塊材料要求：高強度塑料外殼、重量輕，面板是鋁塑板，圖案、文字符號采用進口油墨絲印。

4、電源模塊：電源總開關(guān)（帶漏電和短路保護）1個，單相電源插座2個，安全插座5個；

按鈕模塊：24 V/6 A、12 V/2 A各一組；急停按鈕1只，轉(zhuǎn)換開關(guān)2只，蜂鳴器1只，復位按鈕黃、綠、紅各1只，自鎖按鈕黃、綠、紅各1只，24V指示燈黃、綠、紅各2只；

5、一體化接線排：接線排殼體上兩側(cè)相對設置有一初級接線區(qū)（接線端子）和一次級接線區(qū)（安全插座）；接線端子與對應的安全插座通過導電彈性件連接；接線排殼體邊緣卷折，設有固定用的螺孔，可以固定在實訓桌上。

6、井式上料機構(gòu)：井式工件庫1件，物料推出機構(gòu)1件，光電傳感器2只，磁性開關(guān)2只，單缸氣缸1只，單控電磁閥1只，警示燈1只，主要完成將工件庫中的工件依次推出。氣缸及附屬傳感器選用SMC或其他名牌廠家正規(guī)產(chǎn)品。

7、協(xié)作機器人搬運裝置：

8、加工機構(gòu)：主要由物料臺、物料夾緊裝置、龍門式二維運動裝置、主軸電機、刀具以及相應的傳感器、磁性開關(guān)、電磁閥、步進電機及驅(qū)動器、主軸電機、滾珠絲桿副、支架、機械零部件構(gòu)成。

9、物件包裝機構(gòu)：主要由井式供料單元、三工位旋轉(zhuǎn)工作臺、平面軸承、沖壓裝配單元、光電傳感器磁性開關(guān)、電磁閥（日本SMC）、直流減速電機、支架、機械零部件構(gòu)成。

10、物料分揀裝置：傳送帶通過三相異步電動機驅(qū)動，在傳送帶端點處設計有落料口，通過光電傳感器檢測物料；傳送帶上裝有三個出料槽，對應位置有電感傳感器、光纖傳感器等，同時正對料槽位置裝有推料氣缸，共計三個氣缸。傳送帶采用可拆卸的鋁合金支架。氣缸及附屬傳感器選用SMCSMC或其他名牌廠家正規(guī)產(chǎn)品。

五、軟件及管理系統(tǒng)

1、智能制造生產(chǎn)線虛擬仿真系統(tǒng)

通過本系統(tǒng)軟件了解組成智能制造生產(chǎn)線的電氣、氣動、PLC等元件的工作原理并對機電系統(tǒng)的設計、分析進行虛擬仿真。通過選擇元件利用符合繪制二維回路圖或利用三維模型在系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)智能制造的動作而進行虛擬仿真。本系統(tǒng)不僅實現(xiàn)工廠的三維仿真使虛擬現(xiàn)實仿真更加逼真，而且把通過仿真驗證的控制邏輯單元可用作監(jiān)視及控制模塊，使能夠?qū)崿F(xiàn)并行工程及軟件、硬件的并行設計。

2、云智能實驗室安全管理系統(tǒng)

本平臺將無線傳輸、信息處理等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用用于自動化遠程控制。設備端運行狀態(tài)、數(shù)據(jù)參數(shù)等上傳至云平臺。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的傳感層、傳輸層和應用層關(guān)聯(lián)掌握數(shù)據(jù)與分析數(shù)據(jù)。

★3、PLC控制編程仿真軟件

提供一個本設備專用的工件裝配流程編輯軟件，通過PLC下載口與PLC進行數(shù)據(jù)傳輸，可以將工件的裝配流程進行隨意編輯，并下發(fā)給PLC。每組的三個工件盒，每個工件盒的四個工位都可以設置成需要的工件，可選編號、顏色、高度，不同位置可選相同工件。軟件配合PLC和機器人程序，實現(xiàn)工件裝配流程的多樣化。

4、實驗室智能電源安全管理系統(tǒng)

實訓室總體智能電源管理系統(tǒng)由主電路、控制電路、檢測保護電路、顯示電路、語音報警電路等組成，整個實驗室配置一套管理系統(tǒng)。

5、教學課件資源

（1）小型自動化生產(chǎn)線的設計

（2）S7-1200PLC的認知：S7-1200PLC簡介、S7-1200PLC工作原理及運行模式、S7-1200PLC特點、S7-1200PLC擴展功能、PLC應用技術(shù)人才培養(yǎng)；

（3）TIA博圖軟件的使用：TIA 博圖集成軟件開發(fā)平臺、TIA 博圖集成軟件簡介、入門實例；

（4）控制單元的程序設計、指令編寫、硬件選型和設計、課后思考與練習等內(nèi)容。模塊至少包括：八路搶答器、三相異步電機的星三角降壓啟動、運料小車往返控制、十字路口交通燈的控制、電動機組的啟停控制、HMI控制液體混合、G120變頻器的電機控制。

（5）用戶手冊：包括與S7-1200、有關(guān)硬件、軟件和通信的手冊，數(shù)量不少于二十多種。

六、實訓內(nèi)容：

1、協(xié)作機器人實訓

（1）機器人硬件結(jié)構(gòu)認知

（2）機器人安裝與調(diào)試實訓

（3）機器人示教控制實訓

（4）機器人 IO 信號控制實訓

（5）機器人在線指令編程

（6）機器人拖動示教控制

（7）機器人腳本編程開發(fā)

（8）編程與機器人控制

（9）編程機器人運動控制

（10）機器人狀態(tài)信息遠程采集與運維監(jiān)控

（11）第七軸直線導軌調(diào)試

2、氣動系統(tǒng)的安裝與調(diào)試項目：

選用該裝置配置的單出桿氣缸、單出雙桿氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸等氣動執(zhí)行元件和單控電磁換向閥、雙控電磁換向閥和磁性開關(guān)等氣動控制元件，可完成下列氣動技術(shù)的工作任務：

（1）氣動方向控制回路的安裝；

（2）氣動速度控制回路的安裝；

（3）擺動控制回路的安裝；

（4）氣動順序控制回路的安裝；

（5）氣動機械手裝置的安裝；

（6）氣動系統(tǒng)安裝與調(diào)試；

3、電氣控制電路的安裝和PLC程序編寫項目：

選用該裝置配置的PLC模塊、變頻器模塊和指令開關(guān)、傳感器等，可完成下列PLC應用技術(shù)工作任務：

（1）電動機正反轉(zhuǎn)控制電路的連接與控制程序編寫；

（2）電動機調(diào)速控制電路的連接與控制程序編寫；

（3）氣動方向控制程序編寫；

（4）氣動順序動作控制程序編寫；

（5）氣動機械手控制程序編寫；

（6）皮帶輸送機控制程序編寫；

（7）機電一體化設備控制程序編寫；

（8）自動生產(chǎn)線控制程序編寫。

4、機電設備安裝與調(diào)試項目

選用該裝置配置的機電一體化設備部件、PLC模塊、變頻器模塊和指令開關(guān)、傳感器等，可完成下列機電設備安裝和機電一體化技術(shù)的工作任務：

（1）傳動裝置同軸度的調(diào)整；

（2）皮帶輸送機的安裝與調(diào)整；

（3）搬運機械手設備安裝與調(diào)試；

（4）物件分揀設備的安裝與調(diào)試；

（5）送料設備的安裝與調(diào)試；

（6）自動生產(chǎn)線設備安裝與調(diào)試。

5、自動控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試項目

（1）多種傳感器的安裝與調(diào)試；

（2）機械手的自動控制；

（3）皮帶輸送機的自動控制；

（4）機電一體化設備的自動控制；

（5）PLC控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試；

（6）自動生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試。

6、PLC工業(yè)通訊網(wǎng)絡的安裝及調(diào)試

系統(tǒng)選用西門子PLC主控制器，基于本網(wǎng)絡通信功能，可完成下列工業(yè)現(xiàn)場總線通信技術(shù)訓練任務：

（1）PPI網(wǎng)絡的硬件連接、調(diào)試

（2）PPI網(wǎng)絡參數(shù)設置、調(diào)試

（3）基于多臺西門子s7-1200PLC的復雜網(wǎng)絡數(shù)據(jù)讀寫程序編寫與調(diào)試

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LGJD-CZ02A型 機電一體化協(xié)作機器人生產(chǎn)線實訓平臺

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