SKFMA-30型 智能制造综合实训系统（8米环形生产线）

·设备外观

·设计简述

    实训系统是将微电子学、计算机信息技术、控制技术、机械制造和系统工程有机地结合起来，是一种技术复杂、高度自动化系统，柔性制造技术更是当前机械制造业适应市场动态需求及产品不断迅速更新的主要手段，是制造技术的基础。
    本实训系统是专门为职业院校、职业教育培训机构、高等院校研制的自动生产线实训系统，根据机电类、自动化类、制造类行业、企业中工业自动化应用的特点，对各类自动生产线的工作过程和相关的技术进行研究，对工业现场设备进行提炼和浓缩，并针对实训教学活动进行专门设计，融机、光、电、气、液于一体，包含了PLC、机器人、传感器、液压、气动、工业控制网络、电机驱动与控制、计算机、机械传动等诸多技术领域，整个系统由人机界面、主控PLC和下位PLC通过网络通讯技术构成一个完整的多级计算机控制系统，通过训练，能强化学生对复杂柔性自动生产线的设计、安装、接线、编程、调试、故障诊断与维修等综合职业能力，适合机电类、自动化类相关专业的教学和实训，同时也适合工程技术人员上岗培训。
    本实训系统是一种典型的环形柔性自动生产线（规格：8m×5m），它由上料站、液压冲压站、多轴加工站、六轴工业机器人站、搬运站、落料站、图像处理站、射频识别系统站、加盖站、四轴工业机器人柔性加盖站、穿销站、喷涂烘干站、检测站、条形码贴标站、分拣输送站、物流仓储站、堆垛解垛仓储站、行车机械手站组成。传输链有辊道、皮带、链条滚轮三种模式，配有相应的圆带、直角转向等转角，通过传输链和转角连成环形生产线。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、执行机构独立，采用工业标准件设计，便于拆、装。
    控制系统可选择西门子或者三菱PLC。
    西门子控制系统主站采用西门子S7-1500，从站采用西门子S7-200SMART，S7-200 SMART从站主要用于控制与驱动设备层，并对现场反馈的信号进行采集，S7-1500主站采集各从站数据，协调各站运行，并为上位机的监控程序提供数据，同时系统还配有工业以太网通信模块和10.2英寸彩色工业触摸屏，可以完成系统控制网络的集成。
三菱控制系统主站采用三菱Q系列主机，从站采用三菱FX3U系列主机，从站主要用于控制与驱动设备层，并对现场反馈的信号进行采集，主站采集各从站数据，协调各站运行，并为上位机的监控程序提供数据，同时系统还配有工业以太网通信模块和10.2英寸彩色工业触摸屏，可以完成系统控制网络的集成。
    本实训系统有单机、联机二种工作方式。在单机模式下，各从站独立运行，站间没有数据传送，学员可进行外部接线操作，在联机模式下，系统各从站同时工作，工件依次进行上料、冲压、加工、搬运、落料、喷涂烘干、图像处理、加盖、穿销、检测、条形码识别、分拣、入库、托盘暂存及搬运等操作，在主站的控制下实现相关的互锁、数据传送操作，系统中的上位机采用人机界面，对现场设备生产状况进行动态实时监控。
    本实训系统工业现场总线和标准的电气接口，支持RS232、RS485、PPI、MPI、PROFIBUS-DP、TCP/IP、PROFINET多种通信方式。系统具备多种组态软件、编程软件、管理软件功能。

·主要参数

    1.工作电源：三相四线AC380V±10%  50Hz；
    2.工作环境：温度-10℃～+40℃  相对湿度＜85%(25℃)  海拔＜4000m；
    3.装置容量：＜6kVA；
    4.整机尺寸：8000mm×5000mm×2400mm；
    5.安全保护：具有漏电保护、过载保护、安全性符合国家标准。

·组成及功能

    系统的硬件由24个基本站站和1套空气压缩机（0.4～0.8MPa  550W）组成：
(一)总控平台
    总控平台主要由三相电网电压指示、电源控制部分、控制主机、状态指示灯、二位选择开关、启动和停止开关、急停开关、复位开关、10.2英寸工业彩色触摸屏等组成，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，并配合射频识别系统站和四轴工业机器人柔性加盖站完成对工件柔性组合及数量的任务下单。
(二)上料站
    由方形井式工件架、顶料气缸、挡料气缸、皮带传输装置、光电传感器、导料装置、电控阀、直流减速电机、安装支架等组成。主要完成将工件库中待加工工件自动落到供料传输线上。
(三)液压冲压站
    由液压直动缸、夹紧定位机构、定时器及机械调整杆机构、C型钢构结构等组成。主要完成对工件的模拟冲压加工。
(四)多轴加工站
    由模拟加工中心（步进电机、伺服电机、直线导轨、滚珠丝杆、三轴加工台等）、夹紧气缸、定位气缸、光电传感器、C型钢构结构、直流减速电机、控制继电器模组、安装支架等组成。主要完成模拟切削加工工件。
(五)三菱6自由度工业机器人
    由铝合金型材基座、6自由度工业机器人、示教站所组成。主要完成对物料的搬运、组装等。
(六)搬运站
    由气爪、旋转气缸、伸降气缸、传送带、光电传感器、电控阀、配重块、直流减速电机、定位装置、滑道、安装支架、移动机构等组成。主要完成将加工完毕后工件抓取放到落料站的落料转盘上。
(七)落料站
    落料站由四槽轮、锁止弧、传动齿轮、同步轮带、推料转盘、落料平台、光电传感器、电感传感器、阻挡气缸、直流减速电机、安装支架等组成，主要完成将工件安放到滑撬托盘上。
(八)喷涂烘干站
    喷涂站由喷涂室、加热装置、温度传感器、模拟喷头、冷却风扇、交流调压模块、智能温度显示仪、触摸屏、加热指示器、光电传感器、电感传感器、阻挡气缸、直流减速电机等组成，主要完成对工件先喷涂后加热烘干固化及冷却过程的模拟。
(九)图像处理站
    由光源，镜头，CCD照相机，图像处理控制器，操作键盘，自带显示器等组成，通过视觉传感器完成对工件的图像的摄入并与标准模板比较后输出检测结果，提供给后续站使用。
(十)加盖站
    由滑道式工件架、蜗轮蜗杆减速机、摇臂、同步轮带、直流减速电机、挡料气缸、托料气缸、伸缩气缸、真空吸盘、光电传感器、电容传感器、电感传感器、行程开关、磁性传感器、电控阀、安装支架等组成，主要完成对工件的加盖装配工作。
(十一)射频识别系统站
    采用西门子RFID检测系统，主要由RFID读写头、网关模块、网关模块集线器、网关模块电源接头、读写头电缆、电子标签等组成。通过安装在环线输送站的一侧，电子标签已埋在工件盒与工件盖内部，检测距离为40mm。当工件从环线输送站经过时，RFID检测系统可以准确地读取工件内的标签信息，如编号、颜色等信息，该信息通过工业现场数据总线传输给PLC，用来实现工件的柔性组合操作。
(十二)四轴工业机器人柔性加盖站
    由雅马哈工业机器人、工件平台、转盘机构、直流减速电机、挡料气缸、真空吸盘、光电传感器、电容传感器、电感传感器、行程开关、电控阀、安装支架等组成，主要完成对工件盖的上料及配合RFID进行加盖装配工作。
(十三)穿销站
    由料斗、槽形下料机构、不齿轮传动机构、直流减速电机、挡料气缸、落料气缸、顶销气缸、光电传感器、光纤传感器、电容传感器、霍尔传感器、电感传感器、磁性传感器、电控阀、安装支架等组成，主要完成对加盖装配完毕后工件的穿销紧固装配工作。
(十四)检测站
    由触摸屏、直流减速电机、挡料气缸、检测气缸、光电传感器、光纤传感器、对射传感器、色标传感器、电感传感器、磁性传感器、电控阀、安装支架等组成，主要完成对工件的外形、柔性组合的要求，颜色的检测，并传送给后续站使用。
(十五)形码贴标站
    由直流减速电机、挡料气缸、电感传感器、收料电机及贴标机构组成，主要完成对装配完成后的工件进行贴标工作。
(十六)分拣输送站
    由直线无杆气缸、导杆薄型气缸、阻挡气缸、摆动气缸、气夹、磁性传感器、光电传感器、电感传感器、电磁阀、同步带轮、直流减速电机、工件传输装置、废品回收装置等组成，主要完成将检测完毕后不合格工件分离的工作，同时合格工件与传输用滑撬托盘也进行分离，不合格工件传送到废料存储箱，合格工件进入物流仓储站。
(十七)物流仓储站
    由步进电机、交流伺服电机、直流减速电机、直线无杆气缸、摆动气缸、平行机械夹、阻挡气缸、同步带轮、磁性传感器、光电传感器、电容传感器、电磁阀、同步带皮带传输线、立体库架、直齿圆柱齿轮、滚珠丝杆、涡轮蜗杆减速箱等组成。主要完成对成品工件分类入库的工作。
(十八)堆垛解垛仓储站
    由直流减速电机、挡料气缸、电感传感器、光电传感器，旋转气缸、滑座气缸、升降货台、摆台、同步传送带、电磁阀组成，主要完成对滑撬托盘的暂存或摄取的工作。
(十九)行车机械手站
    由平行气夹、长程导杆气缸、交流减速电机、直流减速电机、齿轮齿条机构、主动式红外传感器、镜面漫射传感器、光电对射传感器，霍尔传感器、电感传感器、定位装置、紧急按钮盒组成，主要完成将滑撬托盘从环形生产线的结束工位搬运到起始工位的工作。
(二十)直角转向转角站
    由转盘、旋转气缸、同步带、同步轮、直流减速电机组成，主要完成生产线的90°转向。
(二十一)圆带转角站
    由转盘、圆带、同步轮、承重轮、张紧轮组成，主要完成生产线的90°转向。
(二十二)链条辊道传输站
    由链条、链轮、辊轮、直流减速电机、玻璃防护罩组成，主要完成托盘和工件的传输工作。
(二十三)圆带辊道传输站
    由圆带、传动轮、辊轮、直流减速电机组成，主要完成托盘和工件的传输。
(二十四)皮带传输站
    由传输带、同步带，同步轮、直流减速电机组成，完成托盘和工件的传输，为环形线主要传送站。

·实训项目

1.机械系统安装与调试
    环形线上工作机构可让各组学员将了解机械传动的基本应用，并进行安装调试工作。这对提高在校学生技能有极大帮助。
    任务1:各站同步带传动机构的安装与调整
    任务2:落料站圆柱、圆锥齿轮传动机构的安装与调整
    任务3:加盖站圆锥齿轮传动机构的安装与调整
    任务4:链条辊道传输线链条传动机构的安装与调整
    任务5:物流仓储站链条链轮机构的安装与调整
    任务6:物流仓储站直线导轨的安装与调整
    任务7:多轴加工站直线导轨的安装与调整
    任务8:物流仓储站滚珠丝杆的安装与调整
    任务9:多轴加工站滚珠丝杆的安装与调整
    任务10:落料站间歇轮的安装与调整
    任务11:穿销站不齿轮的安装与调整
    任务12:行车机械手站齿轮齿条机构的安装与调整
    任务13:加盖站、仓储站蜗轮蜗杆的安装与调整
2.电气控制电路设计、安装及接线
    环形生产线工作机构其电控部分全部按照工业标准和习惯进行设计，并且以附件方式提供全部设计图纸和说明书。学员在该设备上可学习电路原理图分析、PLC各I/O地址查对和设备电路连线方法。
    任务1:各从站、传输线及转角配套组件的安装、接线
    任务2:各从站、传输线及转角控制电路的设计
    任务3:伺服电机控制系统的安装、控制电路的设计、接线
    任务4:仓库电机正反转控制电路的设计、安装及接线
    任务5:行车机械手电机变频调速控制电路的设计、安装及接线
    任务6:多轴加工中心步进电机驱动电路的设计、安装及接线
    任务7:喷涂烘干加热控制电路的设计、安装与接线
    任务8:各传输线直流减速电机驱动电路的设计、安装与接线
3.传感器的应用
    该系统使用的传感器数量达100多个，有电感式、电容式、光电式、光纤式、霍尔式、电磁式、红外以及色标传感器等，每一种传感器都有着各自的特性。学员可通过了解工作中各类传感器的工作特性来加强对这些传感器的感性认识，再结合项目中传感器安装与调整、测试应用技能训练，可使学员快速掌握传感器在自动线中的使用。
4.气动应用技术
    该系统上使用了大量的气动元件，包括多种电控气动阀、多种气动缸、气动夹爪、真空吸盘、真空发生器、过滤减速阀等。不但可以单独学习每一种分离元件，而且还可以在学习时了解各种气动元件之间以及气动元件与其它元件之间是如何配合起来进行协调工作的。
    气动元件的安装与调整实训项目
    任务1:电控气动阀的安装与调整
    任务2:真空发生器的安装与调整
    任务3:气动二联体的安装与调整
    任务4:各种气缸的安装与调整
5.PLC程序编制和程序调试
    环形线教学系统可以分成若干独立的工作机构，使十几个学生可以同时进行技能训练。在该设备上学员不但可以学习PLC的各种技术，而且可以学习综合科技环境下PLC的多种应用。
    任务1:总控台站控制程序的编写与调试
    任务2:上料、多轴加工站控制程序的编写与调试
    任务3:三菱六轴工业机器人站控制程序的编写与调试
    任务4:雅马哈四轴工业机器人站控制程序的编写与调试
    任务5:搬运、落料站控制程序的编写与调试
    任务6:喷涂烘干站控制程序的编写与调试
    任务7:加盖站控制程序的编写与调试
    任务8:穿销站控制程序的编写与调试
    任务9:检测站控制程序的编写与调试
    任务10:分拣站控制程序的编写与调试
    任务11:物流仓储站控制程序的编写与调试
    任务12:行车机械手站的控制程序的编写与调试
    任务13:多轴加工中心步进电机控制程序的编写与调试
6.工业网络通信
    任务1:组态监控软件的运行使用及与PLC的通信
    任务2:触摸屏工程的编写
    任务3:PROFINET通讯协议的学习与使用
    任务4:S7-1500主站与从站RFID之间的通讯
    任务5:主站与从站之间的通讯
7.系统维护和故障检测
    设备日常维护的内容和方法，以及系统常见故障分析、排除的方法。
    本系统以工作过程为导向，可开展项目教学，完成以下任务：
    (1)设备安装
    (2)电气设计
    (3)气路连接和电路连接
    (4)设置步进电机驱动器及变频器参数
    (5)设置伺服电机驱动器及伺服电机参数
    (6)完成PLC程序编制和程序调试
    (7)工业控制网络的组建，通信测试与网络故障诊断
    (8)触摸屏组态和监控
    (9)系统维护和故障检测（涉及程序、参数、电气、机械等）

·配置清单