工业机器人机电自动化实验台

一、设备描述

ZR-RX05A型 5站模型块式柔性自动化生产线实训系统是为提升学员动手能力和实践能力而设计生产的一套实用性实训设备。给学员提供了既能适用专业需要又符合实际工业情况的教学环境，使学员将所学的诸多单科专业知识得到全面认知、综合实训和相互提升。每个单元设定有一套PLC控制，可"单机/联机"运行，设定有良好的柔性。将几个单元模型块分开培训可以容纳较多的学员同时学习掌控把握，在基础单元模型块培训完成以后，又可以将相邻的两站、三站⋯直至多站连接在一起，学习掌控把握复杂系统的控制、编程、装配和调节测试技术。

二、功能要求

系统含有了FANUC机器人、机电一体化专业中的气动、电动机驱动与控制、PLC、变频器、触摸屏、传感器等多种控制功能。

三、功能功能数值

1、写入电源：AC220V±10％(一相三线)

2、整机功率（W）：＜1.5kVA

3、外观尺寸：3750×750×1380mm

4、气源压力：0.4MPa

四、系统包括

系统分成5个单独模型块，分别是：

第一站:上料检验测试单元；

职能：完成将工件从上料台依次送到检验测试工位。

第二站：FANUC机械手搬运站；

职能：完成对工件的搬运。

第三站：分拣单元（气动元件、检验测试元件、PLC初级综合运用)

职能：完成物料加工属性的检验测试，例如深度、高度、孔径等属性。

第四站：机械手搬运行移站；

职能：按照上一单元的属性检验测试，工件可以被直接传输到下一个作业单元。

第五站：传送带站；

职能：完成对工件的输送及分拣。

五、各单元技术功能数值

（一）上料检验测试单元

上料检验测试单元的主要功能是为系统提供加工工件。在管状料仓中最多可存放8个工件。供料过程中，推料气缸从料仓中逐一推出工件，真空吸盘将工件吸起，在摆臂气缸的驱动完成将工件从上料台依次送到检验测试工位。

配备

序号	名称	规格	备注
1	实训桌
2	上料机构	上料基座，料筒
3	气缸	摆动气缸，笔形气缸，真空吸盘	SMC或亚德客
4	电磁阀	4V110-06-DC24V	SMC或亚德客
5	调节速度阀		SMC或亚德客
6	气源过滤器
7	光电传感器	多种规格
8	磁传感器	CS1-M-S10 CS1-G
9	PLC主机	FX3U-48MR
10	通讯模型块	FX3U-485-BD

（二）FANUC机械手搬运站

由发那科Mate 200iD 4S、柔性流水线模型块、PLC控制器、触摸屏、气爪等构成，主要完成对工件的搬运。

1、主要技术功能数值参考规格：

名称	型号规格	数量
作业台	860mm ×470mm	1
供电电源/作业电压（V）	AC220V 50Hz/DC24V 2A	1
作业气压	0.5MPa	共用
PLC模型块	PLC选用FX3U-60MR	1
6自由度工业机器人	发那科Mate 200iD 4S	1
触摸屏	三菱GOT2000系列，7英寸构成；	1
柔性流水线模型块	①含有三菱FR-D720S-0.4KW变频器1台、三相减慢速度电动机1台、到位传感器、传送带1套，完成物料传送类等功能； ②每一站全部有单独的控制系统。	1
气夹	缸径：16mm	2
检验测试传感器	磁感式	4

2、工业机器人技术功能数值 （发那科Mate 200iD 4S）

轴数量：6轴

功能：搬运

装配类型：桌面式

其他特性：紧凑型

最大荷载量：4 kg (8.818 lb)

作用界限：550 mm (21.65 in)

重复精确度：0.02 mm (0.0008 in)

（三）分拣单元

分拣单元的完成物料加工属性的检验测试，例如深度、高度、孔径等属性。将上单元记录的工件属性及加工检验测试成果分别传送给分拣单元及机械手单元。

配备：

序号	名称	规格	备注
1	实训桌
2	直线DC减慢速度电动机
3	4工位料盘
4	气缸	单杆气缸，双杆气缸	SMC或亚德客
5	电磁阀	4V110-06-DC24V	SMC或亚德客
6	调节速度阀		SMC或亚德客
7	气源过滤器
8	光电传感器	多种规格
9	磁传感器	CS1-M-S10 CS1-G
10	PLC主机	FX3U-48MR
11	通讯模型块	FX3U-485-BD

（四）机械手搬运行移站

机械手搬运行移站的主要功能是将加工合格的工件传送到分拣单元，而将加工不合格的工件存放到本单元的废料槽中。整个搬运装置由旋转气缸、标准气缸、伸缩气缸及气爪等多种气动执行元件构成。

配备：

序号	名称	规格	备注
1	实训桌
2	旋转气缸		SMC或亚德客
3	气缸	单杆气缸，双杆气缸，	SMC或亚德客
4	气动手指
5	电磁阀	4V110-06-DC24V	SMC或亚德客
6	调节速度阀		SMC或亚德客
7	气源过滤器
8	光电传感器	多种规格
9	磁传感器	CS1-M-S10 CS1-G
10	PLC主机	FX3U-48MR
11	通讯模型块	FX3U-485-BD

（五）传送带站

分拣单元的主要功能是按照加工单元传送的加工合格的成品属性经过导向机构，将它们分别输送至对应的滑道中。

配备：

序号	名称	规格	备注
1	实训桌
2	三相异步电动机
3	皮带传送机构
4	变频器	D720 0.4KW
5	触摸屏	7寸 MCGS
6	气缸	单杆气缸	SMC或亚德客
7	电磁阀	4V110-06-DC24V	SMC或亚德客
8	调节速度阀		SMC或亚德客
9	气源过滤器
10	光电传感器	多种规格
11	磁传感器	CS1-M-S10 CS1-G
12	PLC主机	FX3U-48MR
13	通讯模型块	FX3U-485-BD

• 配套系统

• 系统及教学课件

1、智能制造生产线虚拟拟真系统系统

（1）拟真系统支持ABB、KUKA，Fanuc、安川、新松、埃夫特、广州数控、熊猫、斯陶比尔、UR（优傲）、傲博等多种机器人，提供50种以上的各品牌机器人模型和大量生产线结合套件库；

（2）支持多种格式的三维（3D）CAD模型，可导入拓展名为step、igs、stl等格式；

（3）可经过导入CAD模型快速生成动作结合套件，并对结合套件特征树实行实操和修改;

（4）支持关节型机器人、Delta（空间三自由度并联机构机器人）、SCARA（平面关节型机器人）、直角坐标等各种构造的机器人；

（5）允许经过专用的模板和程序语言定制各种机器人和自动化工量具的动作控制。算法支持含有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；

（6）提供工业机器人虚拟教学模型块，能够经过虚拟示教器对机器人的手动实操以及程序代码的自动运行，也能直连客户指定的实际示教器；

（7）提供强大的API功能支持，允许开展大量机器人机构的自动化应用。可实行拟真和应用来程序机器人取放物体和应用来复杂的多机器人同步动作等；

（8）含有丰富的轨迹调节优化工量具包，如碰撞查验、工业机器人可达性、姿态奇异点、轴超限等；

（9）支持多机器人同步动作拟真，能够完成5个及以上机器人与外部轴的同步 动作；

（10）设定有自动化生产线拟真功能，含有码垛机、AGV小车、串联机器人在内的功能模型块；

（11）真实的模仿效果（如焊接火花效果、喷漆上色效果、雕刻效果）；

（12）提供多视角的查看，并可完成动作视角镜头追踪；

（13）支持虚拟传感器的建模与拟真，支持视觉，激光距离，力传感等传感器的拟真，效果接近真实传感器的效果；

（14）场景中的物理实体设定有真实世界中的物体的物理效果，可以实行碰撞检验测试并具备刚体动作的效果，具备设定重力，摩擦系数等功能数值能力，并能按照这些功能数值模仿物体的真实动作效果，用户可以按照真实世界中的逻辑对场景实行建模，减少了建模的复杂性。

（15）设定有离线编程功能，支持ABB，三菱，Fanuc，安川，川崎等品牌机器人的代码；

（16）可生成拟真动作视频（AVI或者Mp4格式）并导出。

★正版系统，需提供智能制造生产线虚拟拟真系统系统著作权证书原件备查，并提供（1）-（10）项内容里不少于十张的系统知识点截图。

2、工业机器人课程资源

1. 工业机器人的基础简介：工业机器人的定义、发展与应用、基础构成及技术功能数值、工业机器人的分类；
2. 工业机器人的机械系统：工业机器人的1轴构造、工业机器人的2轴构造、工业机器人的3轴构造、工业机器人的4轴构造、工业机器人的5轴构造、工业机器人的6轴构造、工业机器人的机身构造、工业机器人的行走构造、工业机器人的驱动装置和传动单元；
3. 工业机器人的动作学与动力学：工业机器人的连杆功能数值和齐次坐标变换矩阵。
4. 工业机器人的控制系统：工业机器人控制装置、工业机器人驱动装置、工业机器人检验测试装置；
5. 工业机器人的编程：工业机器人的编程方法、工业机器人的示教编程、工业机器人的编程语言、工业机器人的语言系统构造和基础功能、常用工业机器人编程语言、工业机器人的离线编程、工业机器人的离线编程拟真系统及编程示例；
6. 工业机器人的经典型应用：焊接机器人的应用、搬运机器人的应用、码垛机器人的应用、涂装机器人的应用、装配机器人的应用；
7. 提供汽车生产线工业机器人应用的高清视频。

★提供（1）-（7）项内容里不少于十张的课件知识点截图。

★2、PLC编程教学课件资源

（1）S7-1200PLC的认知：S7-1200PLC简介、S7-1200PLC作业原理及运行模式、S7-1200PLC特别点、S7-1200PLC拓展功能、PLC应用技术人才培养；

（2）TIA博图系统的使用：TIA 博图包括系统研发平台、TIA 博图包括系统简介、入门实例；

（3）控制单元的程序设计、指令编写、硬件选型和设计、课后思考与练习等内容。模型块至少含有概括：八路抢答器、三相异步电动机的星三角降压启动、运料小车往返控制、十字路口交通灯的控制、电动机组的启停控制、HMI控制液体混合、G120变频器的电动机控制。

（4）小型自动化生产线的设计

课件资源设定有设备的搬运、检验测试和传输分拣功能，整个系统由送料单元、机械手搬运单元、步进电动机多点定位输送单元和传送带输送分拣单元等构成。具体的项目设计要求如下：

1）本设计的要求使用经过触摸屏与控制台按钮实操，控制生产线的自动运行。生产线通电以后，系统自行检验测试初始状态是否适用运行条件，如不适用则自行复位或手动调节，若适用则触摸屏显露准备就绪；

2）在准备就绪的情况下，按下启动按钮，生产线开始按顺序运行，供料单元开始作业，电动机驱动转盘将工件送到物料台上；电动机运行10秒后，若物料台光电开关没有检验测试到物料，说明已没有物料，开始报警；若检验测试到物料，则一号搬运机械手开始动作；

3）物料台有料，一号机械手臂伸出并下降夹取工件，夹取到工件后机械手上升缩回并旋转到右侧限位；然后机械手伸出下降将工件放到步进电动机输送单元的供料台上，一号搬运机械手恢复到初始状态，等待下一次运行；

4）当步进电动机输送单元传感器检验测试到供料台工件后，步进电动机前往高度检验测试单元实行检验测试；到达后经过超声波传感器实行高度检验测试，检验测试完毕后；步进电动机运行到二号搬运机械手位置；

5）到达二号搬运机械手位置后；二号搬运机械手伸出、爪夹取工件，机架台上升，旋转到右限位，伸出手臂，机架台下降，手爪放松，将工件放到传送带上，同时二号搬运机械手复位；

6）当传送带单元传感器检验测试到工件时，传送带开始作业，按照工件的颜色、材料实行分拣；分拣结束后，供料台回到供料位置，等待下一次运行。

（5）用户手册：含有概括与S7-1200、有关硬件、系统和通信的手册，数量不少于二十多种。

★投标时提供（1）-（4）项内容里不少于十张的课件知识点截图。

（二）实训室管理系统

1、云智能实训室安全管理系统

本平台将无线传输、信息处置整理等物联网技术应用用来自动化远程控制。设备端运行状态、数值功能数值等上传至云平台。物联网系统的传感层、传输层和应用层关联掌控把握数值与解析数值。

(1)电压（V）、电流（A）等模仿量数值显露。

(2)写入开关监控，输出开关等数字量控制。

(3)远程控制启停状态，给定输出电压（V）值的。

(4)显露写入输出电压（V）值的历史数值

(5)可按照日期、日间实行查询历史数实行查询。

(6)报警信号为PLC主机模仿量收集数值或者开关量可以自由设定，如当模仿量写入超过设定电压（V）时产生报警，经过物联网自动化应用系统将报警信号上传到云平台，经过云平台向设定的终端推送报警信号，每台设备可对应多个终端设备。

(7)经过手机端可以完成远程控制PLC的输出及监视PLC的写入状态改变。

(8)数值显露画面：画面显露写入电压（V）数值，输出电压（V）监控，开关状态写入，开关控制输出，以及云端连接二维码。

(9)联网设定界面：设定现场数值连接云平台后台数值库管理。

★需提供云智能实训室安全管理系统系统著作权证书原件备查，并现场演示（1）-（6）项的功能。

2、实训室智能电源管理系统

实训室总体智能电源管理系统由主电子回路、控制电子回路、检验测试保护电子回路、显露电子回路、语音报警电子回路等构成，整个实训室配备一套管理系统。

主要功能：

2.1上电系统自测

（1）主电子回路及控制电子回路上电后对线路系统实行写入电压（V）的过压、欠压；线路对地漏电；输出负载过流的检验测试，任一故障存在电源输出断开。

（2）故障内容有相应文字显露。

（3）对故障实行语音报警。

2.2运行检验测试保护

（1）写入过压、欠压、输出过流、漏电，任一故障出现将自动跳闸，实施保护。

（2）对故障实行语音报警。

（3）保护阀值可实行现场设定。

2.3漏电功能测量试验

（1）按下漏电测量试验按钮，装置会自动提供一个漏电测量试验信号，使保护器跳闸。

（2）重新实行上电进入自己检验测试状态，文字显露"开机检验测试中...."，无故障情况下，实训室智能电源管理系统恢复供电。

2.4过压保护

（1）运行中，出现写入过压，实训室智能电源管理系统将跳闸。

（2）对应的"过压相"实行文字显露。

（3）语音播报"线路过压，请注意"。

2.5过流保护

（1）运行中，三相电源中任一相出现过流，实训室智能电源管理系统将跳闸。

（2）对应的"过流相"实行文字提醒。

（3）语音播报"线路过流，请注意"

2.6漏电保护

（1）运行中，三相中任一相出现漏电，实训室智能电源管理系统将跳闸。

（2）对"漏电"实行文字显露。

（3）语音播报"线路漏电，请注意"。

2.7电源监控

（1）可对各相电压（V）实行数值显露及弯曲线显露，显露精确度±5V

（2）可对各相电流（A）实行数值显露及弯曲线显露，显露精确度±0.1A

（3）高压保护电压（V）设定：

①设定界限<300V，写入1A;

②动作时间：2-5S，写入单位0.1S

（4）欠压保护电压（V）设定：

①设定界限：>154V，写入单位1V

②动作时间：2-5S，写入单位0.1S

(5)过流保护电流（A）设定：

①设定界限：<20A,写入单位0.01A;

②动作时间：0.5-2S，写入单位0.1S

★投标时提供实训室管理系统系统著作权证书原件备查并现场提供2.1-2.5项功能的视频演示。

七、实训内容：（必达项须配备装备实训内容图纸）

（一）气动系统的装配与调节测试项目：

选用该装置配备的单出杆气缸、单出双杆气缸、旋转气缸等气动执行元件和单控电磁换向阀、双控电磁换向阀和磁性开关等气动控制元件，可完成下列气动技术的作业任务：

1、气动方向控制线路的装配；

2、气动速度控制线路的装配；

3、摆动控制线路的装配；

4、气动顺序控制线路的装配；

5、气动机械手装置的装配；

6、气动系统装配与调节测试；

（二）电气控制电子回路的装配和PLC程序语言编写项目：

选用该装置配备的PLC模型块、变频器模型块和指令开关、传感器等，可完成下列PLC应用技术作业任务：

1、电动机正反转控制电子回路的连接与控制程序语言编写；

2、电动机调节速度控制电子回路的连接与控制程序语言编写；

3、气动方向控制程序语言编写；

4、气动顺序动作控制程序语言编写；

5、气动机械手控制程序语言编写；

6、皮带输送机控制程序语言编写；

7、机电一体化设备控制程序语言编写；

8、自动生产线控制程序语言编写。

（三）机电设备装配与调节测试项目

选用该装置配备的机电一体化设备部位件、PLC模型块、变频器模型块和指令开关、传感器等，可完成下列机电设备装配和机电一体化技术的作业任务：

1、传动装置同轴度的调节；

2、皮带输送机的装配与调节；

3、搬运机械手设备装配与调节测试；

4、物件分拣设备的装配与调节测试；

5、送料设备的装配与调节测试；

6、自动生产线设备装配与调节测试。

（四）自动控制系统装配与调节测试项目

选用该装置配备的机电一体化设备部位件、PLC模型块、变频器模型块和指令开关、传感器等，可完成下列机电设备装配和机电一体化技术的作业任务：

1、多种传感器的装配与调节测试；

2、机械手的自动控制；

3、皮带输送机的自动控制；

4、机电一体化设备的自动控制；

5、PLC控制系统的装配与调节测试；

6、自动生产线的装配与调节测试。

（五）PLC工业通讯互联网的装配及调节测试

系统选用三菱PLC主控制器，协作FX3U-485BD互联网模型块，基于本互联网通信功能，可完成下列工业现场总线通信技术实训任务：

1、N:N互联网的硬件连接、调节测试

2、N:N互联网功能数值设定、调节测试

3、基于多台PLC的复杂互联网数值读写程序语言编写与调节测试

• 工业机器人的调节测试与应用

1、工业机器人的应用；

2、PLC 的电气设计和应用；

3、传感器的技术和应用；

4、气动技术应用；

5、触摸屏基础控制与设定；

6、工业机器人本体与控制器的装配接线，工业机器人初始化与功能数值恢复；

7、工业机器人应用夹具选用与设计工业机器人码垛应用编程与调节测试；

8、工业机器人外围单元的电气连接与调节测试技术；

9、整机系统和监控系统的数值交换电气连接与调节测试。

（七）流水线综合实训

模型块式柔性自动化生产线实训系统5个作业站各自全部有一套PLC主机，可分成8个完全单独的作业站实行实训，在对各单元生产工序技艺和电气控制系统的包括熟悉后，经过PLC编程可完成：

1、传感器的应用；

2、气动元件的应用；

3、掌控把握PLC控制技术应用；

4、工件上料程序控制；

5、工件搬运程序控制；

6、工件检验测试程序控制；

7、工件搬运装配程序控制；

8、工件分类程序控制；

9、多作业工位程序、作业单元联网程序控制；

10、机械手搬运控制、成废品分拣控制；

11、成废品分拣控制；

12、变频调节速度、传输带控制。