TC-WR01微型柔性加工實訓系統

一、設備概述

   微型柔性加工實訓系統（MPS）的最大特點是它的綜合性和系統性，在這里，機械技術、電機驅動技術、電工電子技術、傳感測試技術、接口技術、信息變換技術、網絡通信技術等多種技術有機地結合，并綜合應用到生產設備中；而系統性指的是，生產線的傳感檢測、傳輸與處理、控制、執行與驅動等機構在微處理單元的控制下協調有序地工作，有機地融合在一起。可編程序控制器（PLC）以其高抗干擾能力、高可靠性、高性能價格比且編程簡單而廣泛地應用在現代化的自動生產設備中，擔負著生產線的大腦——微處理單元的角色；生產控制系統采用模塊組合式的結構，各工作單元是相對獨立的模塊，可根據實訓需要或工作任務的不同進行不同的組合、安裝和調試，達到模擬生產性功能和整合學習功能的目標；

二、設備特點

1.具有較好的柔性，即每站各有；一套PLC控制系統獨立控制，可將8個模塊分開培訓，同時容納較多的學員同時學習。在基本單元模塊培訓完成以后，又可以將相鄰的二站、三站…直至8站連在一起，學習復雜 系統的控制、編程、裝配和調試技術；

2.該設備主要包括：環形工件傳輸單元、上料檢測單元、搬運單元、加工單元、安裝單元、安裝搬運單元、分類搬運單元、分類單元共八單元，完成上料——傳輸——加工——安裝——傳輸——分類存儲工序；

3.具有較好的柔性，每站各有一套PLC 控制系統獨立控制，可將八個站分開培訓，同時容納較多的學員同時學習。在基本單元模塊培訓完成以后，又可以將相鄰的二站、三站…直至八站連在一起，學習復雜系統的控制、編程、裝配和調試技術；

4.高度集成：通過工業以太網、現場總線等網絡通訊技術將系統中的所有單機模塊設備進行高度的集成。與工業現場形式完全相同；

5.單元模塊化：系統中的單元設備具有“聯機/單機”兩種操作模式。所有的單元設備的軟硬件均可以脫離系統獨立操作，可用單機設備為平臺，進行單項技術的研發，易擴展；

6.開放性：具有自主知識產權的軟件源代碼。用戶可以進行深層次的軟件系統二次開發，方便老師和同學課題研究工作。具有可展性：系統軟、硬件部分預留擴展空間；交互式圖形化操作界面，控制軟件采用WINDOWS操作系統，具有交互式和圖形化特點，操作簡單易學，自動化程度高，使教師和學生在很短的時間之內就可以掌握對系統的操作；通過計算機與各單元及傳感器的通訊，將系統中各環節的狀態顯示在操作界面上，使操作者通過計算機隨時了解系統各環節的工況、狀態、運行數據，掌握系統運行狀態；實訓指導書等資料齊備：除提供相應的教學大綱外，還應提供系統整體的實驗指導書，包括機械篇、電控篇及軟件篇。詳細介紹各設備特點、原理、設計思想、計算方法。并拓展介紹工業上常用的相關元件及設備；

總的來說，模塊化生產控制系統綜合應用了多種技術知識，如氣動控制技術、機械技術（機械傳動、機械連接等）、傳感器應用技術、PLC控制和組網和步進電機位置控制等。利用該系統，可以模擬一個與實際生產情況十分接近的控制過程，使學習者得到一個非常接近于實際的教學設備環境，從而縮短了理論教學與實際應用之間的距離。

三、技術指標：

1.輸入電壓: 220V/ 1A；

2.執行驅動電壓：24V/4.5A；

3.環境溫度：0-55℃（工作） -20-70℃（保存）；

4.相對濕度：35-85%（無冷凝）；

5.接地：第三種接地；

6.工作環境：禁止腐蝕性，可燃性氣體接觸,防止導電塵埃；

7.整機尺寸：約3200mm*2000mm*1800mm。

四、實訓內容：

系統所提供的是一個綜合的科技環境,在本設備上可進行多種技術的培訓。在本設備上我們可進行傳感器技術、氣動技術、電機驅動和PLC技術等多方面的培訓，通過這套設備我們介紹給大家的是一種不同的教學理念和教學方法。該設備可培訓的內容：

1、傳感器培訓:該系統所使用的傳感器數量達四十多個，電感式的、光電式的以及磁電感應式的，每一個都有著各自的特性、發揮著不同的作用， 使系統得以可靠工作。通過了解設備中各類傳感器的工作特性,可加強學生對這些傳感器的感性認識，再結合老師對傳感器工作原理的分析和特性演示，可使學員快速掌握所學知識。

2、氣動技術培訓 :該裝置上使用了大量的氣動元件，包括多種電控氣動閥、多種氣動缸、氣動夾爪、真空吸盤、真空發生器、過濾調壓閥等。 在學習這些氣動元件時，學生不但可以單獨學習每一種分離元件， 還可以在學習時了解各種氣動元件之間以及氣動元件與其它元件之間是如何配合起來進行協調工作的。3、PLC技術培訓 :系統可以分成若干個完全獨立的工作單元，使二十幾個學生可以同時進行學習，而且每個學員都有動手的機會。在該設備上學員不但可以學習PLC 的各種技術，而且可以學習綜合科技環境下PLC 的多種應用。為靈活學習和掌握PLC 的各方面知識提供了條件。

4、電氣控制系統培訓:八個工作站其電控部分全部按照工業標準和習慣進行設計， 并且以附件方式提供全部設計圖紙和說明書。學員在該設備上可學習電路原理圖分析、PLC 各I/O 地址查對和新設備電路連線分析方法。

5、機械系統安裝調試培訓:系統上的八個工作站可讓各組學員將機械部分全部的或部分的拆去， 再按要求將其重新組裝， 并且調試至系統可正常、可靠地工作。這對提高在校學生動手能力有極大幫助。

6、電機驅動技術培訓:統中包括了工業自動化控制中常用的各類電機驅動控制，有直流電機控制、步進控制系統、交流伺服、變頻器控制系統等。

7、系統維護和故障檢測技術培訓:部分培訓重點介紹機電一體化系統日常維護的內容和方法， 以及系統常見故障分析、排除的方法。

8、網絡技術培訓:該系統集成了工控通訊技術，通過網絡形式傳遞各站信息，協調各站有序運行。學生依據控制要求配置相應的硬件網絡模塊，編寫各單元PLC程序，通過該網絡技術、把多個單元聯成一套完整的現代生產物流系統。使學生在編程和控制實踐中，更加直接、有效地學習和掌握該總線通訊技術，了解現場通訊在工業自動化生產中的重要作用。

五、系統組成：

1、環形工件傳輸單元：

該單元由四條直線傳輸帶組成，其中三條直線傳輸帶有二個攔截缸和一個夾緊缸，一個為一個攔截缸。在夾緊缸附近有檢測傳感器，每條傳輸帶由交流減速電機驅動，控制系統由開關電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、通訊接口板、交流減速電機、電磁閥及氣缸組成。主要完成工件上料、傳送并傳遞工件顏色。

2、供料工作站：

供料工作單元的主要作用是為加工過程逐一提供加工工件。在管狀料倉中最多可以存放8個工件。供料過程中，雙作用氣缸從料倉中逐一推出工件，轉換模塊上的真空吸盤將工件吸起，轉換模塊的轉臂在旋轉缸的驅動下將工件移動至下一個工作站的傳輸位置。尺寸 (長×寬×高): 720mm×390mm×1500mm。主要包括以下幾個部分：

（1）機械部分：

1）井式儲存料倉；

2）自動推料裝置。

（2）控制部件:

1）可編程序控制器PLC；

2）開關電源：AC 220輸入輸出DC 24V/4.5A；

3）按鈕控制面板:8個按鈕；

4）兩組電控氣閥及其執行器件；

5）PLC控制回路面板；

6）各種工業傳感器2個。

3、視覺工作站：

視覺檢測工作單元含視覺控制器、彩色攝像頭、鏡頭、光源及相關連接線。支持超高速圖像輸入和實時圖像輸入。自帶相關圖像處理,支持定位、測量、對位結果分析等功能。尺寸 (長×寬×高): 720mm×350mm×1400mm。主要包括以下幾個部分：

（1）機械部分：

1）傳動輸送帶機構；

2）兩個工件定位機構；

3）一套圖像采集機構。

（2）控制部件:

1）可編程序控制器PLC；

2）攝像頭以及處理器；

3）開關電源：AC 220輸入輸出DC 24V/4.5A；

4）按鈕控制面板: 8個按鈕；

5）二組電控氣閥及其執行器件；

6）PLC控制回路面板；

7）各種工業傳感器3個。

4、搬運工作站：

搬運輸送單元的主要作用是將工件通過傳輸系統及提取裝置從一個工作單元傳輸到下一個工作單元，由小型氣動機械手、氣動伸縮橫臂、交流伺服電機與蝸輪減速箱驅動的回轉臺、氣動夾爪上下抓取機構組成，尺寸 (長×寬×高): 720mm×350mm×1500mm。主要包括以下幾個部分：

（1）機械部分：

1）小型氣動機械手；

2）氣動伸縮橫臂；

3）交流伺服電機與蝸輪減速箱驅動的回轉臺；

4）氣動夾爪上下抓取機構。

（2）控制部件:

1）可編程序控制器PLC；

2）開關電源模塊：AC 220輸入輸出DC 24V/4.5A；

3）按鈕控制面板:8個按鈕；

4）三組電控氣閥及其執行器件；

5）PLC控制回路面板；

6）各種工業傳感器3個；

7）一套伺服驅動單元。

5、加工工作站：

在加工工作單元，分度盤檢測到有工件后，帶動工件旋轉，完成檢測及鉆孔工作。此部分主要由旋轉平臺、檢測模塊、鉆孔模塊等部分組成，此單元采用電氣驅動器驅動，驅動電機采用不同形式的電機，如帶變頻調速的交流電機、伺服電機或步進電機。尺寸 (長×寬×高): 720mm×350mm×1500mm。主要包括以下幾個部分：

（1）機械部分：

1）24V直流電機與蝸輪減速機驅動的回轉工作臺；

2）模擬換刀加工機構（步進電機控制）；

3）氣缸驅動的打孔電機組件；

4）氣缸驅動的檢測缸組件。

（2）控制部件: 

1）可編程序控制器PLC；

2）開關電源：AC 220輸入輸出DC 24V/4.5A；

3）控制面板: 4個按鈕；

4）檢測工件和轉臺到位傳感器；

5）三組電控氣閥及其執行器件；

6）PLC控制回路面板；

7）各種工業傳感器8個；

8）一套步進驅動系統。

6、裝配工作站：

本裝配系統實現自動裝配的功能。它主要包括以下幾個部分：鋁型材臺面、真空發生器、檢測系統、電氣掛板、氣動二聯件和按鈕盒等。

（1）機械部分：

1）推料裝置；

2）自動換倉裝置；

3）裝配裝置；

4）真空抓取裝置。

（2）控制部件: 

1）可編程序控制器PLC；

2）開關電源：AC 220輸入輸出DC 24V/4.5A；

3）控制面板: 八個按鈕；

4）推料以及抓取控制機構；

5）五組電控氣閥及其執行器件；

6）PLC控制回路面板；

7）各種工業傳感器8個；

8）一套真空控制系統。

7、噴涂工作站：

機構由傳動輸送帶機構與模擬噴涂機構、工件反轉機械手、烘干裝置組成。可自動完成工件的模擬噴涂與烘干工作。其中烘干裝置會有自動模擬烘干過程，自帶溫度顯示，可根據需要自由設定烘干溫度。尺寸 (長×寬×高): 720mm×350mm×1400mm。主要包括以下幾個部分：

（1）機械部分：

1）傳動輸送帶機構；

2）模擬噴涂機構；

3）工件反轉機械手；

4）烘干裝置（帶溫度控制）。

（2）控制部件:

1）可編程序控制器；

2）開關電源：AC 220輸入輸出DC 24V/4.5A；

3）按鈕控制面板: 4個按鈕；

4）四組電控氣閥及其執行器件；

5）PLC控制回路面板；

6）各種工業傳感器3個；

7）溫度顯示器一個。

8、提升與倉儲工作站：

提升與倉儲站主要由4*4d的倉庫與三軸移動的機械手組成，對工件進行分類入庫。尺寸 (長×寬×高): 720mm×350mm×1300mm；提升與倉儲站主要包括以下幾個部分：

（1）機械部分：

1）步進電機驅動的水平滑臺；

2） 步進電機驅動的頂升平臺；

3)氣動驅動的推出部件；

4)分類料倉（十六個工位）。

（2）控制部件: 

1)可編程序控制器；

2)開關電源：AC 220輸入輸出DC 24V/4.5A；

3)按鈕控制面板:8個按鈕；

4)單電控氣閥及其執行器件；

5)PLC控制回路面板；

6)兩個步進控制單元；

7)各種工業傳感器2個。

六、系統控制配置：

1、三菱系統配置：每個工作站配置一臺三菱PLC，FX3U系列的PLC，配置FX3U485模塊用于聯網控制。

2、西門子系統配置：每個工作站配置一臺西門子PLC，1200系列的PLC，通過以太網聯網控制每一工作站。學生依據控制要求配置相應的硬件網絡模塊，編寫各單元PLC程序，通過該網絡技術、把多個單元聯成一套完整的現代生產物流系統。使學生在編程和控制實踐中，更加直接、有效地學習和掌握該總線通訊技術，了解現場通訊在工業自動化生產中的重要作用。

3、3D虛擬仿真軟件：

3D 建模：基于針對外部 CAD 系統的標準化導入過濾器，STEP、IGES、VRML 和 STL 的導入過濾器，CAD 基本功能，定義本地坐標系統（主框架），用于對象的簡單相對定位，通過對幾何形狀、動力學特性、材料和物理屬性的參數設定進行建模，工業機器人系統和大量自動化元件的數據庫，功能強大的自動化機構數據庫，DXF、STEP、IGES、VRML 和 STL 的導出過濾器。

仿真: 實時３Ｄ模擬，包括模擬物理效果，傳輸管道連接，鏈傳動，故障模擬，傳感器模擬，可以通過ＯＰＣ服務器通訊，連接任意ＰＬＣ控制器．虛擬再現真實的控制信號下的運動結果，軟件自身可以支持多種工業自動化設備控制語言：S7-PLC MELFABASIC  KRL  RAPID V+ 。