JGGJS-3  FMS柔性生產(chǎn)制造實驗系統(tǒng)（工程型）

以工程教學為背景、以建設大系統(tǒng)為目標，提供具有高集成度的、高度開放性的、系統(tǒng)功能完善、*性和模塊化的實驗室用數(shù)字化柔性加工制造系統(tǒng)解決方案。系統(tǒng)中的單元設備基本涵蓋了工業(yè)領域正在得到廣泛應用的各種*控制技術和正處于工業(yè)前沿領域的加工技術，使得該系統(tǒng)成為一個真正融合光、機、電、氣以及信息一體化的綜合型研究平臺?！　?、高度集成:　　系統(tǒng)建立在工業(yè)工程、柔性制造、自動控制、物流工程、質(zhì)量管理、生產(chǎn)管理以及*制造等技術基礎之上，將各個加工執(zhí)行單元、物流系統(tǒng)、機器人、RFID、倉儲系統(tǒng)和數(shù)字信息管理系統(tǒng)進行有機集成、貼近工業(yè)生產(chǎn)流程的教學實訓柔性制造系統(tǒng)?！　?、適度柔性;　　系統(tǒng)能方便地調(diào)整工藝路線，重設加工流程，能夠適應小批量、多品種的柔性制造要求，能體現(xiàn)夾具、組裝、工藝路線等柔性生產(chǎn)?！　?、高度開發(fā)性;　　為客戶開放。工業(yè)機器人、AGV、PLC、MES系統(tǒng)，等各個模塊都提供的接口便于深層次的系統(tǒng)二次開發(fā)，以便于開發(fā)出適合用戶需求的系統(tǒng)調(diào)度程序和單機運行程序，*程度上方便了課題研究工作?！　?、模塊化;　　系統(tǒng)中的裝配執(zhí)行單元、立體倉儲、傳輸線、機器人上下料、機器人裝配設備等具有“聯(lián)機/單機”兩種操作模式，所有的單元設備均可進行單項教學和部分系統(tǒng)聯(lián)機教學，有利于學生參與和實踐教學?！　?、工業(yè)化;　　系統(tǒng)雖為教學系統(tǒng)，但所有單元設備乃至整個系統(tǒng)都采用了標準工業(yè)級的裝備和技術集成，真實貼近工業(yè)化生產(chǎn)?！　?、多層網(wǎng)絡結構;　　系統(tǒng)具有多層網(wǎng)絡結構(管理層<應用層級>、監(jiān)控層及和設備層級)構成，體現(xiàn)現(xiàn)代柔性制造系統(tǒng)中的物流及生產(chǎn)信息流的交匯關聯(lián)、數(shù)字化設計與生產(chǎn)的緊密關聯(lián)。7、教學可視化;　　系統(tǒng)除了提供一套實際的智能工廠外 ，同時還提供了一套仿真環(huán)境下的虛擬工廠。虛擬工廠按實際的1:1布局，場景的機器人，外設，PLC與實際設備相同特性。學生可對虛擬工廠離線編程，仿真驗證后再實際運行。避免損壞設備，提高教學可視化。

一、產(chǎn)品概述
1、組成
FMS柔性生產(chǎn)制造實驗系統(tǒng)（工程型）是使用柔性制造技術中具有代表性的制造自動化系統(tǒng)，可實現(xiàn)多品種、中小批量的加工管理。柔性制造技術是在自動化技術、信息技術及制造技術的基礎上，將以往企業(yè)中相互獨立的工程設計、生產(chǎn)制造及經(jīng)營管理等過程，在計算機及其軟件的支撐下，構成一個覆蓋整個企業(yè)的完整而有機的系統(tǒng)，以實現(xiàn)全局動態(tài)優(yōu)化，總體高效益、高柔性，并進而贏得競爭全勝的智能制造技術。它是當今世界制造自動化技術發(fā)展的前沿科技。
專門為職業(yè)院校、職業(yè)教育培訓機構研制的FMS柔性生產(chǎn)實驗系統(tǒng)，根據(jù)機電類、自動化類、*制造類行業(yè)、企業(yè)中工業(yè)對工業(yè)現(xiàn)場設備進行提煉和濃縮，并針對實驗教學活動進行專門設計，融機、光、電、氣，包含了PLC、機器人、傳感器、氣動、工業(yè)控制網(wǎng)絡、電機驅動與控制、計算機等諸多技術領域，整個系統(tǒng)由MES生產(chǎn)管理系統(tǒng)自動化應用的特點，對柔性制造技術的工作過程進行研究，、MCGS監(jiān)控系統(tǒng)、主控PLC和下位PLC通過網(wǎng)絡通訊技術構成一個完整的多級計算機控制系統(tǒng)，通過訓練，使學生了解FMS的基本組成和基本原理，讓學生全面掌握機電一體化技術的應用開發(fā)和集成技術，幫助學生從系統(tǒng)整體角度去認識。
2、功能
既能完成認知型和綜合型實驗實訓，又能完成開發(fā)設計型實驗實訓，還能實現(xiàn)學生現(xiàn)場動手操作和網(wǎng)絡計算機同步觀測與分析相結合；對樣件具有全程演示及生產(chǎn)能力；系統(tǒng)應具有全自動控制功能，能充分展示現(xiàn)代工業(yè)中進行數(shù)字化管理生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)；系統(tǒng)應具有單機獨立控制、獨立運行功能；系統(tǒng)應具有啟停控制、動態(tài)作業(yè)計劃調(diào)度、庫存資源動態(tài)顯示、系統(tǒng)故障診斷與處理、工件位置動態(tài)顯示等等功能。
該系統(tǒng)除能服務于工程訓練實踐教學環(huán)節(jié)外，還應能覆蓋相關課程，并能進行相關的實踐性教學環(huán)節(jié)，具體如下：
（1）可服務的相關課程
數(shù)控技術、機器人技術基礎與操作、機械制造基礎、機械工程測試技術、機電傳動控制、液壓與氣壓傳動、機器人技術與應用、機電一體化系統(tǒng)設計、數(shù)控技術、機電系統(tǒng)仿真、CAD/CAM、PLC原理及應用、數(shù)字化制造技術、機電設備故障診斷、*制造技術、多軸數(shù)控加工技術、虛擬與仿真技術等，和其它相關課程。
（2）教學演示類項目
柔性化加工系統(tǒng)演示、遠程控制演示、機電控管一體化技術演示、自動傳輸系統(tǒng)演示、工件自動裝配演示、數(shù)控編程使用、機器人編程使用、產(chǎn)品自動倉儲系統(tǒng)演示等等。
（3）專業(yè)綜合訓練類、設計類等項目
機械制造技術項目綜合訓練、機床檢測綜合實驗、數(shù)字化技術項目綜合訓練、多軸數(shù)控技術項目綜合訓練、機電控制綜合實驗、機電一體化系統(tǒng)綜合設計、機電一體化系統(tǒng)綜合設計、工件傳輸線應用設計、工件裝配項目應用設計、立體倉庫應用設計、氣壓系統(tǒng)應用設計、系統(tǒng)供電方案應用設計、計算機輔助工藝規(guī)程設計、數(shù)據(jù)庫應用及開發(fā)、總控系統(tǒng)的應用與開發(fā)、傳感器應用與選擇、PLC應用編程設計、PLC網(wǎng)格通訊應用、伺服驅動應用、人機界面編程設計、遠程組態(tài)系統(tǒng)設計、生產(chǎn)實習、畢業(yè)實習、畢業(yè)設計等等。
二、技術性能
1. 輸入電源：單相三線～220V±10% 50Hz
2. 工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃ 相對濕度≤85%（25℃） 海拔＜4000m
3. 裝置容量：＜2.5kVA
4. 外形尺寸：7000mm×5500mm×2400mm
5. 安全保護：具有漏電保護，安全符合標準
三、實訓內(nèi)容
1、PLC的設計與應用
(1) 數(shù)據(jù)傳輸功能實訓
(2) 定時、計數(shù)、移位功能實訓
(3) 比較功能實訓
(4) 步進功能的應用實訓
(5) 跳轉功能的應用實訓
(6) 子程序調(diào)用功能的應用實訓
(7) 中斷控制功能的應用實訓
(8) 變頻調(diào)速的PWM控制功能的應用實訓
(9) 伺服電機速度位置控制功能的應用實訓
(10) 檢測系統(tǒng)的程序設計
(11) 變頻調(diào)速環(huán)行自動傳輸系統(tǒng)的程序設計
(12) 自動儲存系統(tǒng)的程序設計
2、傳感器技術及應用
(1) 光電傳感器的特性研究及應用
(2) 電感傳感器的特性研究及應用
(3) 電磁傳感器的特性研究及應用
(4) 位置傳感器的特性研究及應用
3、氣動控制技術
(1) 電控氣動閥的工作原理及應用
(2) 真空發(fā)生器的工作原理及應用
(3) 氣動二聯(lián)體的工作原理及應用
(4) 各種氣缸的工作原理及應用
4、運動控制系統(tǒng)
(1) 伺服電機定位的控制技術
(2) 直流電機的控制技術
(3) 交流電機的變頻調(diào)速技術
(4) 步進電機的定位控制技術
5、組態(tài)監(jiān)控及人機界面技術
(1) 組態(tài)監(jiān)控軟件的基本應用
(2) 組態(tài)監(jiān)控軟件通信應用實訓
6、機械結構訓練技術
(1) 同步帶傳動機構的設計及特性研究
(2) 直齒輪傳動機構的設計及特性研究
(3) 錐齒輪傳動機構的設計及特性研究
(4) 直線導軌的設計及特性研究
(5) 滾珠絲桿的特性研究及應用
7、故障檢測技術技能培訓
(1) 程序故障設置的排除訓練
(2) 參數(shù)故障設置的排除訓練
(3) 電氣接線故障設置的排除訓練
(4) 機械故障設置的排除訓練
8、網(wǎng)絡通訊技術和PROFIBUS總線技術
(1) 網(wǎng)絡通訊基礎的原理與應用
(2) PROFIBUS-DP模塊的研究與應用
(3) PROFIBUS通訊協(xié)議的研究與應用
(4) PROFIBUS主站與從站之間的通訊研究
9、工業(yè)機器人實訓
(1) 工業(yè)機器人示教單元使用
(2) 工業(yè)機器人基本指令操作與位置點設置
(3) 工業(yè)機器人軟件使用
(4) 工業(yè)機器人工件的跟蹤抓取
(5) 工業(yè)機器人成品組裝與入庫
10、數(shù)控系統(tǒng)實訓
(1) 數(shù)控系統(tǒng)的使用操作
(2) 數(shù)控編程
(3) 數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試
四、系統(tǒng)組成
1、系統(tǒng)的硬件由九個基本單元站組成
（一）總控平臺
總控平臺主要由單相電網(wǎng)電壓指示、電源控制部分、控制主機、狀態(tài)指示燈、10.4英寸工業(yè)彩色觸摸屏S7-315主機，電腦等組成，主要完成監(jiān)視各分站的工作狀態(tài)并協(xié)調(diào)各站運行，完成工業(yè)控制網(wǎng)絡的集成。
（二）1、上料單元
上料單元主要由料斗、回轉臺、螺旋導料機構、直流減速電機、光電開關等組成。主要完成將工件從回傳上料臺依次送到搬運工位。
2、搬運單元
由機械手、移動滑臺、安裝工作臺、工業(yè)導軌、齒輪齒條、配重塊等組成，主要完成對工件的搬運。
(三)1、 6自由度工業(yè)機器人單元
由6自由度工業(yè)機器人、抓取機構、氣爪等組成，主要完成對工件的提取及搬運安裝。
2、加工中心
數(shù)控加工中心中國臺灣BT40主軸單元（8000轉）斗笠12把刀庫，武漢華中伺服數(shù)控系統(tǒng)三軸線規(guī)，定位精度0.005mm全防護設計，美觀大方。配置3.7kw伺服主軸，可剛性攻絲。
(三) 1、搬運單元
由無桿氣缸、提拉氣缸、機械手爪、廢料臺等組成，主要完成對工件的搬運分揀。
2、圖像形狀檢測單元
圖像處理單元主要由光源、鏡頭、CCD照相機、圖像處理控制器、顯示器等組成。主要檢測加工完成后工件外觀形狀品質(zhì)是否合格，通過攝像頭獲取工件的圖像，由圖像處理器完成工件合格與否的判斷，將不合格工件剔除。
（四） 1、安裝單元
由料筒、換料機構、推料機構等組成，主要完成對兩種不同工件的上料及安裝。
2、搬運單元
由無桿氣缸、提拉氣缸、機械手爪、廢料臺等組成，主要完成對工件的搬運分揀。
(五) 1、操作手單元
由機械手、橫臂、回轉臺、機械手爪、等組成，主要完成對工件的搬運。
2、分類存儲單元
由步進電機、滾珠絲桿、立體庫、推料氣缸、電磁閥等組成。主要完成對成品工件分類存儲。
（六）環(huán)行自動輸送線
環(huán)行自動輸送線主要由鋁合金型材基體、環(huán)行傳輸線、自動導向機構、變頻調(diào)速系統(tǒng)、自動定位機構等組成。可完成對工件在不同速度下的輸送，不同工位的自動定位，從而大大提高了自動環(huán)形傳輸線的工作效率。
（七）控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)主站采用西門子S7-300(CPU315-2DP)，從站采用西門子S7-200(CPU224)，各站之間使用ProfiBus-DP總線進行通訊，S7-200從站主要用于控制與驅動設備層，并對現(xiàn)場反饋的信號進行采集，S7-300主站采集各從站數(shù)據(jù)，協(xié)調(diào)各站運行，并為上位機的監(jiān)控程序提供數(shù)據(jù)，同時系統(tǒng)還配有工業(yè)以太網(wǎng)通信模塊和10.4英寸彩色工業(yè)觸摸屏，將觸摸屏、S7-300主機、電腦間組建成以太網(wǎng)絡。可以完成系統(tǒng)控制網(wǎng)絡的集成。