FMS柔性生產(chǎn)制造實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)是使用柔性制造技術(shù)中代表性的制造自動化系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)多品種、中小批量的加工管理。柔性制造技術(shù)是在自動化技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù)的基礎(chǔ)上,將以往企業(yè)中相互獨(dú)立的工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造及經(jīng)營管理等過程,在計(jì)算機(jī)及其軟件的支撐下,構(gòu)成一個覆蓋整個企業(yè)的完整而有機(jī)的系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)全局動態(tài)化,總體高效益、高柔性,并進(jìn)而贏得競爭全勝的智能制造技術(shù)。它是當(dāng)今世界制造自動化技術(shù)發(fā)展的前沿科技。

本實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)是專門為職業(yè)院校、職業(yè)教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)研制的FMS柔性生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，根據(jù)機(jī)電類、自動化類、制造類行業(yè)、企業(yè)中工業(yè)自動化應(yīng)用的特點(diǎn)，對柔性制造技術(shù)的工作過程進(jìn)行研究，對工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行提煉和濃縮，并針對實(shí)訓(xùn)教學(xué)活動進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，融機(jī)、光、電、氣，包含了PLC、機(jī)器人、傳感器、氣動、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)、電機(jī)驅(qū)動與控制、計(jì)算機(jī)等諸多技術(shù)領(lǐng)域，整個系統(tǒng)由MES生產(chǎn)管理系統(tǒng)、WINCC監(jiān)控系統(tǒng)、主控PLC和下位PLC通過網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)構(gòu)成一個完整的多級計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，通過訓(xùn)練，使學(xué)生了解FMS的基本組成和基本原理，讓學(xué)生全面掌握機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用開發(fā)和集成技術(shù)，幫助學(xué)生從系統(tǒng)整體角度去認(rèn)識系統(tǒng)各組成部分，從而掌握機(jī)電控制系統(tǒng)的組成、功能及控制原理。可以促進(jìn)學(xué)生在機(jī)械設(shè)計(jì)、電氣自動化、自動控制、機(jī)器人技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)控技術(shù)等方面的學(xué)習(xí),并對電機(jī)驅(qū)動及控制技術(shù)、PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)、高級語言編程等運(yùn)用技能得到實(shí)際的訓(xùn)練，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生的機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、裝配、調(diào)試能力均能得到綜合提高。

一、FMS柔性生產(chǎn)制造實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)功能：

1、本實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)是一種典型的FMS柔性生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，它由上料單元、檢測分揀單元、搬運(yùn)單元、數(shù)控加工單元、圖像處理單元、機(jī)器人裝配單元、條形碼識別單元、物流倉儲單元組成，配有變頻調(diào)速板鏈?zhǔn)絺鬏斁€構(gòu)成環(huán)形生產(chǎn)線。上述機(jī)構(gòu)均安裝在工業(yè)型材桌面上，系統(tǒng)中的機(jī)械結(jié)構(gòu)、電氣控制回路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)獨(dú)立，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)。

2、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(jìn)行通訊，S7-200從站主要用于控制與驅(qū)動設(shè)備層，并對現(xiàn)場反饋的信號進(jìn)行采集，S7-300主站采集各從站數(shù)據(jù)，協(xié)調(diào)各站運(yùn)行，并為上位機(jī)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，可以完成系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)的集成。

3、該系統(tǒng)有單機(jī)、聯(lián)機(jī)二種工作方式。在單機(jī)模式下，各從站獨(dú)立運(yùn)行，站間沒有數(shù)據(jù)傳送，學(xué)員可進(jìn)行外部接線操作，使用S7-200專用PPI電纜或ProfiBus總線將編寫程序下載到PLC中，并監(jiān)控程序運(yùn)行，在聯(lián)機(jī)模式下，系統(tǒng)各從站同時工作，工件依次進(jìn)行上料、檢測分揀、加工、圖像檢測、機(jī)器人自動裝配、貼標(biāo)、條形碼識別、入庫及搬運(yùn)等操作，各站間通過ProfiBus現(xiàn)場總線進(jìn)行通訊，在主站的控制下實(shí)現(xiàn)相關(guān)的互鎖、數(shù)據(jù)傳送操作，系統(tǒng)中的上位工控機(jī)使用WinCC組態(tài)監(jiān)控軟件，對現(xiàn)場設(shè)備生產(chǎn)狀況進(jìn)行動態(tài)實(shí)時監(jiān)控。系統(tǒng)工業(yè)現(xiàn)場總線和標(biāo)準(zhǔn)的電氣接口，支持RS232、RS485、PPI、MPI、PROFIBUS-DP、TCP/IP多種通信方式。系統(tǒng)具備多種組態(tài)軟件、編程軟件、管理軟件功能，如STEP7、OPC、WINCC算法組態(tài)、人機(jī)交換和MES生產(chǎn)管理系統(tǒng)軟件等，為方便教學(xué)還配有PLC仿真、氣動仿真、多媒體教室電子管理等軟件。 

二、FMS柔性生產(chǎn)制造實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)特點(diǎn)：

1、系統(tǒng)將機(jī)械、氣動、電氣控制、電機(jī)傳動、傳感檢測、工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控系統(tǒng)、PLC以及工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)有機(jī)地進(jìn)行整合，按照結(jié)構(gòu)模塊化，便于組合，可以完成各類單線技能訓(xùn)練和綜合性項(xiàng)目訓(xùn)練。能較好地滿足實(shí)訓(xùn)教學(xué)、工程訓(xùn)練的需要。

2、系統(tǒng)中元器件均采用實(shí)際工業(yè)元件，國際公司（如德國的施克、西門子、日本SMC、歐姆龍、日本三菱等）工業(yè)元件，質(zhì)量可靠、性能穩(wěn)定，故障率低，從而保證學(xué)校實(shí)訓(xùn)教學(xué)的順利進(jìn)行。

3、系統(tǒng)無論機(jī)械結(jié)構(gòu)還是控制，都采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)接口，具有很高的兼容和擴(kuò)展性，隨工業(yè)現(xiàn)場技術(shù)的快速發(fā)展，本系統(tǒng)可以緊跟現(xiàn)場技術(shù)升級擴(kuò)展，深入地滿足實(shí)訓(xùn)教學(xué)的需要。

4、本系統(tǒng)可以鍛煉學(xué)習(xí)者創(chuàng)造性的思維和動手能力，學(xué)習(xí)者可以利用本系統(tǒng)從機(jī)械組裝、電氣設(shè)計(jì)、接線、PLC編程與調(diào)試、現(xiàn)場總線組建與維修等方面進(jìn)行工程訓(xùn)練。三、技術(shù)性能

三、技術(shù)參數(shù)：

1、輸入電源：三相四線～380V±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：＜4.5kVA

4、外形尺寸：7000mm×4500mm×2400mm

5、安全保護(hù)：具有漏電保護(hù)，安全符合國家標(biāo)準(zhǔn)

四、FMS柔性生產(chǎn)制造實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)組成：

FMS柔性生產(chǎn)制造實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的硬件由13個基本單元站組成：

1、總控平臺總控平臺主要由三相電網(wǎng)電壓指示、電源控制部分、控制主機(jī)、狀態(tài)指示燈、二位選擇開關(guān)、啟動和停止開關(guān)、急停開關(guān)、復(fù)位開關(guān)、10.4英寸工業(yè)彩色觸摸屏等組成，主要完成監(jiān)視各分站的工作狀態(tài)并協(xié)調(diào)各站運(yùn)行，完成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的集成。

2、上料單元上料單元主要由料斗、回轉(zhuǎn)臺、螺旋導(dǎo)料機(jī)構(gòu)、平面推力軸承、直流減速電機(jī)、工件滑道、提升裝置、計(jì)數(shù)電容開關(guān)、光電開關(guān)等組成。主要完成將工件從回傳上料臺依次送到檢測工位，提升裝置將工件提升至位置。

3、檢測分揀單元檢測分揀單元主要由鋁合金型材基體、檢測缸、升降缸、推料缸、直線位移傳感器、光電傳感器、磁性傳感器等組成。主要完成對毛坯件材質(zhì)、顏色、高度的檢測并將不合格工件檢出。

4、搬運(yùn)單元搬運(yùn)單元主要由旋轉(zhuǎn)氣缸、氣爪、升降氣缸、配重塊、伸縮機(jī)械臂、限位開關(guān)等組成。主要完成將毛坯件從環(huán)形傳輸線上抓起，送入加工單元工件臺，待加工完畢后，將工件取出，重新放入傳輸線上。

5、數(shù)控加工單元數(shù)控單元主要由數(shù)控銑床實(shí)物、自動門裝置、氣動定位夾具、數(shù)控加工控制系統(tǒng)組成。主要完成將毛坯件加工成形狀的工件。

6、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(jī)、圖像處理控制器、顯示器、位移傳感器等組成。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并檢測加工孔深，將不合格工件剔除。

7、加工圖像尺寸檢測單元加工圖像尺寸檢測單元主要由光源、鏡頭、CCD照相機(jī)、圖像處理控制器、顯示器、位移傳感器等組成。主要檢測加工完成后工件尺寸是否合格，通過攝像頭獲取工件的圖像，由圖像處理器完成工件尺寸合格與否的判斷并檢測加工孔深，將不合格工件剔除。

8、三菱6自由度工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)單元機(jī)器人搬運(yùn)單元主要由三菱RV-3SD-S11工業(yè)用機(jī)器人、氣爪等組成。主要完成將毛坯件從環(huán)形傳輸線上抓起，送入加工單元工件臺，待加工完畢后，將工件取出，重新放入傳輸線上。

9、三菱6自由度工業(yè)機(jī)器人裝配單元機(jī)器人裝配單元主要由三菱RV-3SD-S11工業(yè)用機(jī)器人、氣爪等組成。主要完成將工件裝配任務(wù)并將工件放入包裝盒。

10、條形碼識別單元條形碼識別單元主要由升降氣缸、貼標(biāo)裝置、條形碼識別系統(tǒng)等組成。主要將條形碼貼到包裝盒上并將相關(guān)信息通過條形碼掃描系統(tǒng)讀入上位機(jī)，通過上位機(jī)進(jìn)行倉儲管理。

11、物流倉儲單元物流倉儲單元主要由高架倉庫及堆垛機(jī)組成。主要完成物料進(jìn)出庫的自動化管理。

12、機(jī)械手單元機(jī)械手單元主要由機(jī)械手、移動滑臺、齒輪齒條運(yùn)動機(jī)構(gòu)等組成，主要完成對工件在傳輸線和工作單元間的搬運(yùn)工作。

13、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(dǎo)向機(jī)構(gòu)、變頻調(diào)速系統(tǒng)、自動定位機(jī)構(gòu)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。

五、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容：

一）PLC的設(shè)計(jì)與應(yīng)用：

1.數(shù)據(jù)傳輸功能實(shí)訓(xùn)

2.定時、計(jì)數(shù)、移位功能實(shí)訓(xùn)

3.比較功能實(shí)訓(xùn)

4.步進(jìn)功能的應(yīng)用實(shí)訓(xùn)

5.跳轉(zhuǎn)功能的應(yīng)用實(shí)訓(xùn)

6.子程序調(diào)用功能的應(yīng)用實(shí)訓(xùn)

7.中斷控制功能的應(yīng)用實(shí)訓(xùn)

8.變頻調(diào)速的PWM控制功能的應(yīng)用實(shí)訓(xùn)

9.伺服電機(jī)速度位置控制功能的應(yīng)用實(shí)訓(xùn)

10.檢測系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)

11.變頻調(diào)速環(huán)行自動傳輸系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)

12.自動儲存系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)

二）傳感器技術(shù)及應(yīng)用：

1.光電傳感器的特性研究及應(yīng)用

2.電感傳感器的特性研究及應(yīng)用

3.電磁傳感器的特性研究及應(yīng)用

4.位置傳感器的特性研究及應(yīng)用

5.條碼識別系統(tǒng)特性研究及應(yīng)用

三）氣動控制技術(shù)：

1.電控氣動閥的工作原理及應(yīng)用

2.真空發(fā)生器的工作原理及應(yīng)用

3.氣動二聯(lián)體的工作原理及應(yīng)用

4.各種氣缸的工作原理及應(yīng)用

四）運(yùn)動控制系統(tǒng)：

1.伺服電機(jī)定位的控制技術(shù)

2.直流電機(jī)的控制技術(shù)

3.交流電機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)

4.步進(jìn)電機(jī)的定位控制技術(shù)

五）組態(tài)監(jiān)控及人機(jī)界面技術(shù)

1.組態(tài)監(jiān)控軟件的基本應(yīng)用

2.組態(tài)監(jiān)控軟件通信應(yīng)用實(shí)訓(xùn)

六）機(jī)械結(jié)構(gòu)訓(xùn)練技術(shù)：

1.同步帶傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及特性研究

2.直齒輪傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及特性研究

3.錐齒輪傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及特性研究

4.直線導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)及特性研究

5.滾珠絲桿的特性研究及應(yīng)用

七）故障檢測技術(shù)技能培訓(xùn)：

1.程序故障設(shè)置的排除訓(xùn)練

2.參數(shù)故障設(shè)置的排除訓(xùn)練

3.電氣接線故障設(shè)置的排除訓(xùn)練

4.機(jī)械故障設(shè)置的排除訓(xùn)練

八）網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和PROFIBUS總線技術(shù)：

1.網(wǎng)絡(luò)通訊基礎(chǔ)的原理與應(yīng)用

2.PROFIBUS-DP模塊的研究與應(yīng)用

3.PROFIBUS通訊協(xié)議的研究與應(yīng)用

4.PROFIBUS主站與從站之間的通訊研究

九）機(jī)械手搬運(yùn)系統(tǒng)控制：

1.單軸手臂往返運(yùn)動控制訓(xùn)練

2.雙軸手臂直線運(yùn)動控制訓(xùn)練

3.雙軸手臂曲線運(yùn)動控制訓(xùn)練

4.三軸機(jī)械手空間直線控制訓(xùn)練

5.三軸機(jī)械手空間曲線控制訓(xùn)練

6.三軸機(jī)械手空間示教控制訓(xùn)練

7.機(jī)械手移貨控制技術(shù)訓(xùn)練

8.機(jī)械手碼垛控制訓(xùn)練

十）數(shù)控系統(tǒng)：

1.數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置與調(diào)整

2.輸入輸出接口實(shí)訓(xùn)

3.銑床參考點(diǎn)的調(diào)試

4.進(jìn)給驅(qū)動單元的調(diào)試與應(yīng)用

5.數(shù)控系統(tǒng)的通訊

6.數(shù)控系統(tǒng)的操作與編程

7.數(shù)控銑床加工實(shí)訓(xùn)

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