模块化自动生产系统

一、   模块化自动生产系统性能：

该系统是我公司为提高自动化机电一体化专业学生动手能力和实践技能而设计、生产的一套实用性实验设备。该设备由六台各自独立而又紧密相连的工作站组成。这六站分别为：上料检测站、搬运站、加工站、安装站、安装搬运站和分类站。该系统从设计到生产的工艺和流程都已通过了ISO9001质量体系认证，确保产品质量。

系统特点：

1） 模块化：系统每个工作站相互独立，每个工作站分为机械执行部分、电气挂板部分和按钮面板控制部分相互独立。可独立学习各部分原理、安装、检修和调试。易于维修和更换。

2）  安全性：电气设计符合国家电气安全标准，设有过流、短路保护、限位安全保护、紧急停止功能和蜂鸣报警功能，工作电源采用DC24V。

3） 灵活性：每个工作站都带有滚轮可自由移动，在系统联网运行时只要平齐靠紧采用连接块和星形把手固定即可。

4） 维护性:系统采用模块话设计在维修时可单独操作并设有故障判断模块，同时为学生的调试和排故提供方便。

5） 全面性：包含了机电一体化专业的大部分学习课程知识，包括了气动技术、PLC技术、电机驱动技术、安装调试技术、电路诊断等等。

系统简介：

柔性制造系统的总体控制方案：

每站各有一套PLC控制系统独立控制，可将六个模块分开培训，同时容纳较多的学员同时学习。在基本单元模块培训完成以后，又可以通过网络将相邻的二站、三站…直至六站连在一起，学习复杂系统的控制、编程、装配、网络通讯和调试等技术。同时对触摸屏和组态控制进行学习，更全面的掌握自动化控制中控制技术。

循序渐进的培训设计方案：

     贯彻各院校的实际教学目的，该系统为学校提供了一个行之有效的教学方案。从气动、传感器、开关、按钮、继电器等自动化设备中最常见最基础的元器件出发，由浅入深逐步掌握机电一体化所含盖的技术和知识。在掌握地层元件的功能及使用的基础上，以项目导入的培训方式，对各独立单元进行编程控制和现场调试。能充分调动学生学习和实践的积极性，培养他们动手思考和掌握现场调试及维修能力。使学生最终能成为一个集自动化系统设计、控制、调试、维修到计算机信息处理、现场监控系统、生产管理系统软件的设计和开发的综合性人才。

   柔性制造系统的网络控制方案：

 

     每套设备硬件支持：

采用了当前工业现场普遍使用，通讯可靠、稳定的西门子Profibus通讯协议，设备中提供了多种通讯模块及网络连接元件。

软件控制方案：

该系统提供了MES生产制造管理软件和组态监控演示程序一套，在学习和掌握硬件理论的基础，为学生甚至是学校的老师设计了一个可持续开发和研究的课题。上位机软件的开发和应用，能让学生更加完整地接受机电一体化控制领域的综合技能。主要围绕了组态王软件程序的开发和VC++、VB、Labview等高级计算机语言的程序界面开发。

二、技术参数:

1.   输入电压: 220V/4A

2.   执行驱动电压：DC24V/4.5A

3.   环境温度：-10-55℃（工作） -20-70℃（保存）

4.   相对湿度：35-85%（无冷凝）

5.   接地：第三种接地

6.   工作环境：禁止腐蚀性，可燃性气体接触,防止导电尘埃

 

三、系统结构：

系统各独立单元基本结构：由金属制作滚轮小车、铝制实验台面、机械控制单元、电气挂板、按钮控制面板组成。

1. 上料检测站：

外型规格：尺寸 (长×宽×高):720mm×390mm×1500mm   净重量： 40Kg

完成原料工件的上料，颜色检测，并通过输送带把原料送至出料口。

机械部分：

1.井式储存料仓                             

2.自动推料单元，采用直线气缸完成推料动作

3.DC24V齿轮减速电机驱动的传送带传送单元

4.原料检测单元（包含拦截定位装置与检测系统）

5.出料定位单元（设有确认传感器）

控制部件:

1.可编程序控制器CPU313C-2DP

2.Profibus总线连接器及通讯电缆

3.带短路保护的DC 24V开关电源

4.按钮控制面板: 八个按钮采用正泰品牌

5.电磁阀2组

6.8输入8输出I/O接口面板2套（对应I/O信号口均配有指示灯易于系统的排故和观察）

7.气动三联件一个

 

2. 搬运站：

外型规格：尺寸 (长×宽×高):720mm×350mm×1500mm   净重量： 35Kg

实现了三维平面内工件取放动作，完成上料检测站的原料工件进行准确的搬运操作。

机械部分：

1.小型气动机械手

2.气动伸缩横臂

3.伺服定位单元/气动旋转气缸摆臂单元

4.气动夹爪上下抓取单元

控制部件:

1.可编程序控制器西门子CPU 226 CN

2.EM277 Profibus模块

3.Profibus总线连接器及通讯电缆

4.进口交流伺服电机及驱动器一套

5.带短路保护的DC 24V开关电源

6.按钮控制面板:八个按钮采用正泰品牌

7.电磁阀3组\4组

8.输入8输出I/O接口面板2套（对应I/O信号口均配有指示灯易于系统的排故和观察）

9.气动三联件一个

3．加工站：

外型规格： 尺寸 (长×宽×高):720mm×350mm×1500mm    净重量：40Kg

通过四工位回转工作台的切换分别完成原料工件上料、定位加工流程、加工成品检验和成品工件出料的操作。

机械部分：

1.DC24V直流减速电机与蜗轮减速机驱动的回转工作台

2.四工位物料输送台面（配有工位定位感应装置）

3.加工单元（打孔装置、Z轴平移装置和四道具刀库由步进驱动换刀）

4.上料检测单元

5.成品检测单元

6.加工定位单元

控制部件: 

1.可编程序控制器西门子CPU 226 CN

2.EM277 Profibus模块

3.Profibus总线连接器及通讯电缆

4. 带短路保护的DC 24V开关电源

5. 控制面板: 八个按钮采用正泰品牌

6. 转盘工位定位检测传感器

7. 检测单元

8. 电磁阀2组

 9. 输入8输出I/O接口面板2套（对应I/O信号口均配有指示灯易于系统的排故和观察）

10. 气动三联件一个

４. 安装站：

 外形规格：尺寸 (长×宽×高):720mm×380mm×1500mm    净重量：38Kg

实现小工件料仓切换、小工件上料和安置（采用真空吸附法将小工件安装至加工完的工件的内腔），完成一个自动装配的流程。

　机械部分：

1.吸盘机械手

2.上下摇臂单元

3.气动自动切换仓位单元

4.气动送料单元

5.出料载物台

控制部件:

1.可编程序控制器西门子CPU 226 CN

2.EM277 Profibus模块

3.Profibus总线连接器及通讯电缆

4.带短路保护的DC 24V开关电源

5.控制面板: 八个按钮采用正泰品牌

6.电磁阀4组

7.真空发生器

8.输入8输出I/O接口面板2套（对应I/O信号口均配有指示灯易于系统的排故和观察）

9.气动三联件一个

5. 安装搬运站：

   外形规格：尺寸 (长×宽×高):720mm×350mm×1400mm   净重量：35Kg

 实现了4工位工件的取放操作，完成对加工站、安装站和分类站之间的搬运流程。

机械部分：

1.平移工作台（运行滑道、直线轴承滑块和工作台）

2.回转机械结构（采用2个直线缸转旋转运动实现4个工位停靠）

3.气动升降吊臂

4.小型气动机械手

5.装配工位平台

控制部件:

1.可编程序控制器西门子CPU 226 CN

2.EM277 Profibus模块

3.Profibus总线连接器及通讯电缆

4.带短路保护的DC 24V开关电源

5.按钮控制面板: 八个按钮采用正泰品牌

6.电磁阀4组

7. 输入8输出I/O接口面板2套（对应I/O信号口均配有指示灯易于系统的排故和观察）

8.气动三联件一个

6．分类站：

外形规格：尺寸 (长×宽×高):720mm×350mm×1300mm   净重量：40Kg

实现了2轴自由移动平面内准确定位和工件推放，完成工件在4×4料仓中的准确入库。

机械部分：

1.步进水平移动单元（步进电机、丝杆、直线轴承滑道和水平方向工作台）

2.步进垂直移动单元（步进电机、丝杆、直线轴承滑道和垂直方向工作台）

3.气动驱动的推工件单元

4.4×4分类料仓

5.原点与限位保护装置

控制部件: 

1.可编程序控制器西门子CPU 226 CN

2.EM277 Profibus模块

3.Profibus总线连接器及通讯电缆

4.带短路保护的DC 24V开关电源

5.2套步进驱动器（北京斯达特）

6.按钮控制面板: 八个按钮采用正泰品牌

7.电磁阀1组

8. 输入8输出I/O接口面板2套（对应I/O信号口均配有指示灯易于系统的排故和观察）

9.气动三联件一个

四、模块化制造系统可进行的培训：

系统提供了一个综合的科技环境, 在系统上可进行多种技术的培训。在该系统上可进行传感器技术、气动技术、电机驱动和PLC技术等多方面的培训，该设备上能进行以下培训内容：

传感器培训

   该系包含多种传感器，包括电感式的、光电式的、以及磁电感应式等类型。

气动技术培训

该系统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、过滤调压阀等。 在学习这些气动元件时，学生不但能够单独学习每一种分离元件， 还能够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。

PLC 技术培训

系统所提供的六套工作站各自配有一套PLC，使得系统可以分成六个完全独立的工作单元，使二十几个学生可以同时进行学习， 而且每个学员都有动手的机会。在该系统上学员应不但可以学习PLC 的各种技术，而且可以学习综合科技环境下PLC 的多种应用和网络通讯技术。为灵活学习和掌握PLC 的各方面知识提供了条件。

电气控制系统培训

六个工作站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。 学员在该系统上可学习PLC控制电路原理图分析、PLC 各I/O 地址查对、传感器接线和新设备电路连线的方法。

机械系统安装调试培训

系统上的六个工作站根据需要可让各组学员将机械部分全部的或部分的拆去， 再按要求将其重新组装， 并且调试至系统可正常、可靠地工作。

电机驱动技术培训

 系统中带有步进、伺服电机驱动器系统，学生在该系统中可以掌握步进电机的定位控制、正反转控制等驱动技术，可以学习基于PLC技术的伺服控制系统的控制原理，控制方法等基本的操作要领。

计算机组态监控技术培训

该系统利用KingView组态监控软件为各站设置了演示监控画面，给学生学习工业组态软件提供了参考。利用VC++、VB、Labview等高级语言进行MES管理系统的开发。

网络技术培训

系统采用Profibus总线技术沟通各站信息，进行站与站之间的网络通讯，给学生展现了一套工业现场总线的通讯模式，学生在实践过程中，能够熟悉和了解现场总线的构成形式及其接口模块的使用方法。

五、设备清单

序号	名称	型号规格	数量	单位
1	上料检测站	苏州瑞思	1	套
2	搬运站	苏州瑞思	1	套
3	加工站	苏州瑞思	1	套
4	安装站	苏州瑞思	1	套
5	安装搬运站	苏州瑞思	1	套
6	分类站	苏州瑞思	1	套
7	各站通讯电缆	苏州瑞思	5	根
8	CP5611卡	西门子	1	块
9	PLC编程电缆（200）	PC/PPI	5	根
10	PLC编程电缆（300）	PC/MPI	1	根
11	设备实验指导书	苏州瑞思	1	本
12	设备系统光盘	苏州瑞思	1	张
13	大工件（蓝）	苏州瑞思	20	个
14	小工件（黑）	苏州瑞思	20	个
15	三通接头	φ6	10	个
16	气动软管	φ6	30	米
17	站连接块	苏州瑞思	20	个
18	星形把手	苏州瑞思	20	个
19	六孔插线板		1	根
20	组态软件	组态王6.5	1	套
21	PLC编程软件	STEP5.4	1	套
22	触摸屏操作软件	wincc flexible	1	套
23	PLC编程软件	Step.7.Micro.Win	1	套
24	静音气泵（50DB）	QD400 容积：20L	1	套

 

 

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