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1、A) 模块化柔性制造实训系统(一) 项目概述目前从我国机电一体化（机械设计制造、电气工程及自动化）专业实验教学的实际情况来看，无论是电工电子、电气控制、还是机械制造等专业课程在基础实验和应用实验上都比较完善，而将机械与电气相结合的实验相对薄弱，缺乏具有机电一体化综合特色的实训教学平台。很少有较全面反映真实现代化自动生产线水平的综合实训教学系统，使学生对机电一体化专业知识的应用缺乏感性认识，难以具备综合解决实际问题的能力。现代工业是计算机、信息技术、现代管理技术、先进工艺技术的综合与集成，涵盖产品设计、生产准备、制造执行等多方面，是国家建设和社会发展的重要支柱之一。为了加强学生面向新世纪的挑战能
2、力，提高机、光、电一体化的理论水平与实践能力刻不容缓，重点建设机电类工程柔性加工与大型综合实训平台，更具有迫切性和现实意义。经过近十年自主研发与逐步完善的Me093399 FMS是一款时代性与功能性极强的大型综合性机电类实训设备，也是目前国内起步最早、最完善、且涵盖实训内容最全的一款柔性制造实训系统。该系统先后荣获数十项国家专利，并且拥有其自主知识产权。在2001年该系统的上市填补了此类培训设备国产化的空白。本系统是一套完整、灵活、模块化、易扩展的教学系统；从简单到复杂，从零部件到整机，充分体现了工业自动化相关技术。系统采用铝合金框架为结构主体，是一种利用多种机械传动方式模拟完成现代化装配过程
3、的柔性生产系统。系统中展现了实际工业生产中的典型部分：控制系统部分、执行器部分、传动机构部分、检测采集部分、工业总线等。通过该自动化模拟生产线的实训，有效的解决了学生在校期间只能接触到以理论教学和单元实验相结合的模式。而在校外参观实习中，一些大型自动化设备无法动手操作，使得理论教学与实践严重脱节。该系统将现代化工业现场浓缩并完美展现，既而提供了一个开放性的、创新性的和可参与性强的实训平台，让学生全面掌握机电一体化技术的应用、开发和集成技术，帮助学生从整体角度去认识系统各组成部分，从而掌握机电系统的组成、功能及控制原理。激发学习兴趣，使学生的机电一体化认知、设计、装配、调试、维修能力均能得到综合
4、提高。其涵盖的实训课程与技术应用包括：PLC控制技术、总线技术、电气控制技术、气动技术、液压技术、伺服控制技术、比例控制技术、变频控制技术、电子技术、组装技术、运动控制技术、电机拖动技术、直流调速技术、步进闭环控制技术、PID控制技术、机械传动与执行机构技术、精密传动技术、传感技术、测控技术、组态技术、HMI人机交互技术、自动化仓储管理技术、智能仪表控制技术、质量控制技术等。系统主要配置如下：元件品牌原产地气动原件FESTO 费斯托德国液压原件HUADE 华德中德合资接近类传感器P+F 倍加福德国光电类传感器BANNER 邦纳美国可编程控制器SIEMENS 西门子德国直流减速电机LZTI 龙洲
5、中国三相异步电机JSCC 精研中国香港步进电机MOONS 鸣志合资伺服电机YASKAWA 安川日本按钮指示灯、低压电器ABB瑞士精密传动部件CPC韩国(二) 产品特点（2.1） 模块化整套系统可选配多种不同功能的主要单元（包含有主控单元、从控单元、传输单元、实训单元、外部设备等），并可任意配置多种系统方案。采用模块化设计理念，每个功能性单元均由电控箱、被控部分、支撑平台组成。具备结构风格统一、升级扩展灵活等特点。各单元分为手动/自动两种模式，可单站训练也可整体运行。（2.2） 实训性强整套系统从机械传动的精心设计、控制元件类型的选用、和控制类型上，均体现其特点特性，以多元化为出发点，避免重复使
6、用，使学生可以在一套系统中最大可能的掌握更多知识点。使用户可以根据这一套系统同时设立多门实训课程，从而达到同类几套产品的实训功能。传动技术：涡轮蜗杆、齿轮齿条、链轮链条、滚珠丝杠、直线导轨、连杆机构、凸轮等。传感技术：开关量（电感式、电容式、光电式、霍尔式）、模拟量（压力变送器、流量变送器、PT100温度变送器）等、PNP、NPN、两线制、三线制等。输送技术：皮带式、滚筒式、链条式；主动式、从动式；直线输送、转向输送等。电机拖动技术：三相变频电机、步进电机、伺服电机、直流减速电机等。控制技术：模拟量控制、开关量控制、脉冲控制、总线通讯技术等。气动技术：无杆气缸、导向气缸、真空吸盘、双作用气缸、
7、阀组、气控元件等。液压技术：摆动缸、直动缸、比例阀、液压泵站等。人机交互技术：HMI人机界面、软件组态、操作面板等。l 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：编程软件使用任务4：PROFIBUS-DP模块的学习与使用任务5：PROFIBUS通讯协议的学习与使用任务6：PROFIBUS主站与从站之间的通讯l PLC程序编制和程序调试环形线教学系统可以分成若干完全独立的工作机构，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的各种编程技术，而且可以学习综合科技环境下PLC的多种应用。任务1：总控台单元控制程序的编写与调试任务2
8、：上料单元控制程序的编写与调试任务3：下料单元控制程序的编写与调试任务4：加盖单元控制程序的编写与调试任务5：穿销单元控制程序的编写与调试任务6：模拟单元控制程序的编写与调试任务7：伸缩换向单元控制程序的编写与调试任务8：检测单元控制程序的编写与调试任务9：液压单元控制程序的编写与调试任务10：分拣单元控制程序的编写与调试任务11：物流仓储单元控制程序的编写与调试任务12：伺服电机定位/调速；任务13：接近/限位开关应用。l 电气控制电路设计及安装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。任务1：各从
9、站、传输线及转角配套组件的安装任务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、控制电路的设计任务4：仓库电机正反转控制电路的设计、安装任务5：废品处理电机变频调速控制电路的设计、安装l 传感器的应用系统使用的传感器数量达40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。l 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
10、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：转角单元圆柱、圆锥齿轮传动机构的安装与调整任务3：加盖单元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：物流仓储单元链条链轮机构的安装与调整任务6：物流仓储单元直线导轨的安装与调整任务9：码垛机立体仓库单元滚珠丝杆的安装与调整任务10：下料单元间歇轮的安装与调整任务11：穿销单元轴向凸轮旋转机构的安装与调整任务12：码垛机立体仓库单元齿轮齿条机构的安装与调整任务13：加盖单元蜗轮蜗杆的安装与调整l 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、
11、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。l 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l 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
12、（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）（2.3） 柔性、可扩展性与开放性强电气扩展：系统在每个控制单元都留有扩展接口，以便系统有条件通过外接其它品牌或系列的PLC或单片机对系统进行控制与通讯。机械扩展：无论是系统功能还是实训功能，模块化设计使硬件有条件通过简单的添加单元，来完成系统扩展和升级。柔性化：各功能模块设计独立，配高档脚轮。便于拆装，可选择性适用于整机或单元实训。控制模块和实训模块均配备连杆支撑机构。（2.4） 电气配置完善系统各单元均配备移动平台或移动配电平台，移动平台为系统各单元或附加直线、转角
13、单元提供支撑的作用；而移动配电平台则是为该移动平台配备一个配电箱；其电控箱可以根据操作需要撑起或放下。电控箱具备以下功能：操作面板中英文使用说明：操作要求及注意事项。220V电源：包含外设电源插座及本站电源开关。PLC输入/输出状态指示灯：每个指示灯分别对应着PLC各个输入和输出点，显示其输入/输出状态。手动/自动旋钮：拨到“自动”时由总站进行控制。拨到“手动”时可手动进行本站操作，此时“复位”、“启动”和“停止”按钮才可具有控制作用。急停旋钮：遇到紧急情况，按下此按钮强制性的将各种设备处于停止工作状态。220V指示灯和24V指示灯：指示有无正常供电。安装控制器：通过电路板和排线，将控制器与被
14、控部分连接。本站PLC/扩展设备选择旋钮：拨到扩展设备时，系统可外接其它品牌的PLC或单片机进行控制。（2.5） 功能强大整套系统可以最终实现一套从综合控制监控中心、到加工装配自动线、经检测分拣系统，至最终的物流仓储系统的完整闭环式可循环系统功能。将大型现代化工业现场的技术应用与工程项目完整涵盖。（2.6） 高端配置机械结构：机械加工零件如钢制、铝制零件均在保证高标准加工装配精度的同时，进行了表面氧化、喷涂等处理方式；滚珠丝杠、直线导轨、轴承等均选用日韩进口品牌。电气元件：产品电气元件如传感器、气控元件、低压电器等均选用德国、瑞士进口一线品牌产品。 支撑平台：支撑平台配高档PVC脚轮，便于频繁
15、移动；控制箱和实训箱均采用连杆机构与平台连接，该平台撑起后负载可达200KG，结实耐用。（2.7） 工业化特征高整体系统以完全工业化典型制造项目方案为设计根本，并且选用全部工业级别电气件、加工件、标准件等，并配备工业机器人系统多轴运动控制系统等，最大程度的缩短实训设备与工业用设备的差距。设备无论从元器件选用，到结构件加工精度，工业标准件选用，装配标准，还是配线形式均符合工业级标准。整体设备以完全工业化典型生产制造自动化方案为设计根本，最大程度的缩短实训设备与工业用设备的差距。（2.8） 交钥匙工程实训室建设支持交钥匙成套解决方案，即可配套多媒体教学设备、设备挂图、电气/机械装配工具、清洁器具、操作/培训/维护资料等辅助功能产品，方便用户实训室管理与课程开展。（2.9） 操作安全性设备具有接地保护、过载保护、短路保护、漏电保护功能、具有误操作保护功能、安全性符合相关的国标标准、所有材质均符合环保标准。所有元器件满足国家CCC认证。(三) 系统组成序号单元名称主要实训内容1总控单元组态、监控、控制、总线2上料单元三轴机械臂、步进、直流
