机电创新实验室柔性制造生产线系统-安大电自

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1、机电创新综合实验室柔性制造生产线系统解决方案柔性制造生产线系统解决方案上海寰益智能仪器科技有限公司上海寰益智能仪器科技有限公司 Shanghai Huanyi Intelligent Equipment Technology CO.,Ltd.第一部分 实验室成立的背景及目标要求 实验室成立背景 当今世界，创新能力的大小已成为决定一个国家综合国力的重要因素。特别是科技创新能 力和创新人才的竞争时代，一个以“知识经济”占主导地位的世纪， “知识经济”的生产和源 泉在于创新。创新技术的研究发展、创新产品的推广应用，社会对其相应技术人才的要求也越 来越高，教学科研型大学是知识创新系统的核心部分之一，如

2、何培养适应社会需求的创新技术 人才，成为各高等工科院面临的一个急需解决的问题。而作为高校，如何缩短与创业、与社会 的距离，提高学生的一次性就业率，培养创新型人才显得尤为重要。改革并加强现有的课程创 新实验模式，注重实验教学课程与工厂实际的联系，培养学生向产品制造的思维理念，加强学 生的创新意识构想以及动手能力，具有十分重要的意义。面向新世纪在发扬传统优势的同时，在人才培养、技术设备更新，教育教学理念的 更新上提出了更高的目标，为此，我们成立了机电创新综合实验室，它以培养学生专业知识应 用能力、综合实践能力、创新设计能力，老师以研究自动生产为主要目标，并达到如下目的： 1） 成为机电一体化及电气

3、自动化专业学生体验现代制造的重要基地 机电创新综合实验室将作为机电一体化及电气自动化专业建设的一个实践性基地，学生到 这里体验先进制造系统的基本流程，并创新性地进行动手实践，对专业相关的先进制造和相关 技术管理有直观的体验。 2） 成为机电一体化及电气自动化专业进行专业研究的重要基地 综合创新实践实验室是机电一体化及电气自动化专业学生进行相关研究的重要基地，在验 证课堂理论知识的同时，创新性地进行具有开发性项目设计，研究柔性制造系统的发展方向。 3） 创新性人才培养的需要我们将使用与工业实际生产密切结合的工业执行器件、传感器、控制器组成一个现代制造 模块单元系统，学生可以创新性地自主设计工业控

4、制系统，并通过项目讨论、系统建构、编程 实现的方式付诸实施，这样有利于创新性人才的培养。 4） 成为教学评估中的一个亮点，体现创新性人才培养的重要基地工科专业基础课程和综合实践课程需要体现实践性和创新性，这是教学评估的一个重要需 求，我们试图将机电创新综合实验室建成学校乃至地区重要的课程教学创新基地。体现学校创 新性人才培养的教学宗旨。实验室教学目标：从传统的教学模式来看，学校培养的模式、教学设备的技术水平、开发性、开放性都不能 满足学生技术学习，特别是应用型技术学习的需要。同时，学校应试教育的模式、课本教材等 都满足不了学生技术学习、能力培养以及创新能力的需要。 为此，我们需要在实验室的设计

5、模式、产品配置、产品功能、开放性、教学模式、校企合 作模式等进行重新定位。 成立机电创新综合实验室将要达到教学目标要求： 1)实验室的功能设计符合企业生产现场的技术和过程。 2)实验室的产品配置具有先进性，符合未来先进制造技术发展趋势，同时具备一定的开 发空间。 3)实验室是一个全开放的实验室，包括教学设备的开放性和教学模式的开放性。 4)通过实验室与企业建立良好的合作机制，通过校企联合的方式开展学生课程教学、技 术学习、项目开发以及学术科研工作。学生创新能力和实践能力培养的重要基地学生创新能力和实践能力培养的重要基地创新能力和实践能力是学生综合竞争力的体现，是国家人才培养的根本要求，我们成立

6、这 样的实验室，将为学生参加各种机电类相关的竞赛，如电子设计大赛、生产设计大赛、创新大 赛等等，为学生的创新能力和实践能力培养提供场所，成为他们的乐园。 以培养创新型人才为目标，改革并加强现有的机械创新实验模式，变验证性实验为设计性 实验，以达到优化学生知识，培养学生动手能力。第二部分 综合实验室总体系统实现 实验室定位： 1） 机械、电子相关技术教学的重点示范基地 2） 先进制造相关技术培训、课程教学、毕业设计、科研项目实践的重要基地。 3） 先进型、创新型、实践型先进制造人才培养研究基地。 4） 教师从事机械创新相关理论和技术研究的重要基地。 5） 学校新型课程教学模式示范基地。实验室主要

7、功能： 1） 进行机电创新相关技术的课程研究基地，包括自动控制、传感器、电气传动、PLC、 单片机应用开发、过程控制、现场总线、电机控制等等 2） 作为电气控制学院、自动化学院、机电学院等本科生、研究生开展课程设计和毕业设 计的重要场所。 3） 教师和研究生进行机械设计、电气控制系统以及先进制造相关的技术开发、创新设计、 理论研究的重要场所。 4） 从事机械设计、电气控制相关项目开发、应用开发的重要场所。实验室特色与优势： 1） 实验室内的模块化的机械系统、控制系统、驱动系统，可拥有多个工作单元，功能多， 技术先进。学生可以直接体验生产现场的先进技术。实验室的产品采用模块化设计， 可以创新组合

8、，符合未来先进制造流水线的柔性和适应性要求。 2） 实验室设备集中了当前以及未来先进的机器人技术、现场总线技术、PLC 技术、图 像处理与诊断技术、自动立体仓储技术等等。 3） 实验设备直接以生产现场使用的工业元器件组成一个功能齐全的生产流水线，直接与 实际生产结合，利于培养实用型、创新性专业技术人才。 4） 实验设备为开放式系统设计，学生和老师在探究系统技术和理论的同时，可以进行自 我设计，提升系统的设计结构和设计要求。同时进行先进技术、先进理论的各种尝试。5） 先进的教育理念，以“用知识、实践知识”为宗旨，以项目的形式开展教学、科研及 技术开发，利于培养创新性、实践型专业技术人才。专业课程

9、：机电一体化 自动化公共 基础课专业 基础课专业基础 选修课专业课专业 选修课实践性环节机 械 制 造 技 术 基 础电 机 传 动 控 制自 动 控 制 技 术机 电 一 体 化 系 统 设 计电 气 控 制 与 P L C工 业 机 器 人计 算 机 辅 助 设 计 与 制 造气 动 控 制 技 术精 密 电 子 机 械 工 程 导 论计 算 机 控 制 系 统认 识 实 习生 产 实 习机械 制造 技术 基础 课程 设计机电 一体 化技 术综 合课 程设 计毕 业 设 计第三部分 系统描述及详细产品配置 一、一、 实验室系统组成：实验室系统组成： 设备清单及报价：设备清单及报价：序号序号

10、产品产品名称名称配置配置/ /型号型号数量数量单单价价 （万）（万）特点说明特点说明1FMS/MPS200 供料单元CPUS7-226CN23真空、光纤传感器2FMS/MPS200 检测单元CPUS7-226CN、EM23123.1模拟量、无杆缸3FMS/MPS200 加工单元CPUS7-226CN23.2交流伺服4FMS/MPS200 操作手单元CPUS7-226CN23气动手指、气动旋 转5FMS/MPS200 安装单元CPUS7-226CN23真空、气动旋转6FMS/MPS200 安装搬运单元CPUS7-226CN22.8无杆缸、椭圆气缸7FMS/MPS200 提取安装单元CPUS7-2

11、26CN23真空、薄型气缸8FMS/MPS200 立体存储单元CPUS7-226CN23.1步进系统9系统总控电脑联想杨天104510网络总线连接器1600411软件包组态王软件； 西门子 S7-200 编程软件；系统演示程序1赠送组态王软件含开发版 无限点加密狗一只；12工件组大工件黑色、白色、金属；小工件黑色、白色； 工件盖4513工具箱及工具1赠送14备品备件6 气动软管 100 米； 6 三通接头 15 个；M5 单向节流阀 10 个； PT1/8”单向节流阀 4 个；M6x16 内六角螺丝 30 个； M4x10 内六角螺丝 30 个； M6 螺母 20 个1赠送备品备件与工具一起

12、放入工具箱。15设备防尘布1 大,20 小1赠送16安装套件拖线板、电缆之类1赠送17环境布置产品介绍 POP 板1赠送18气源10519合计合计人民币：肆拾玖万玖仵玖佰元人民币：肆拾玖万玖仵玖佰元 整整 499900.00499900.00单元结构与功能介绍单元结构与功能介绍供料单元供料单元 功能功能 供料单元可作为 MPS 系统中的起始单元，在整个 系统中，起着向系统中的其它单元提供原料的作用。它 的具体功能是：按照需要将放置在料仓中的待加工工件 （原料）自动地取出，并将其传送到下个工作单元。 1I/O 接线端口接线端口 它是该工作单元与 PLC 之间进行通讯的线路联接 端口。该工作单元中

13、的所有电信号（直流电源、输入、 输出）线路都接到该端口上，再通过信号电缆线连接到 PLC 上。 2进料模块进料模块 该模块用于储存工件原料、并在需要时将料仓中的 工件分离出来，为转送模块取走一个工件作好准备。 该模块主要由料仓、双作用气缸、推料块、工件检测传 感器等组成。 进料模块的工作过程是这样的：工件垂直叠放在料 仓中，推料杆位于料仓的底层并可从料仓的底部通过， 推料杆与最下层的工 件处于同一水平位置。 当气缸驱动推料杆前进时，推料杆便把最下层的工件水平推 到预定位置，从而把工件移出料仓；而当推料杆返回时，料 仓中的工件在重力的作用下，就自动下落，向下移动一个工 件，为下次工作作好了准备。

14、 在推料缸的两个极限位置分别装有一个磁感应式接近开 关，分别用于识别推料缸运动的两个极限位置。 在该模块料仓的底层位置，安装有对射式光电传感器的 探头，用于检测料仓中存储料的情况（有无料） 。 该对射式光电传感器由光纤（探头）和光电传感器主体 组成。 对射式光电接近开关是指光发射器（光发 射器探头或光源探头）与光接收器（光接收器 探头）处于相对的位置工作的光电接近开关。 对射式光电接近开关的工作原理是：当物 体通过传感器的光路时，光路被遮断，光接收 器接收不到发射器发出的光，则接近开关的 “触点”不动作；当光路上无物体遮断光线时， 则光接收器可以接收到发射器传送的光，因而 接近开关的“触点”动

15、作，输出信号将被改变。注意：注意：光纤在安装和使用中，不能将光纤折成“死弯”或使其受到其它形式的损伤。 3转运模块转运模块 它的功能是吸取工件，并将工件传送到下一个工作单 元。转运模块主要由旋转气缸、摆臂、真空吸盘、真空压 力检测传感器、真空吸盘方向保持装置等组成。 旋转气缸是摆臂的驱动装置，其转轴的最大转角为 180，转角可以根据需要进行调整。 在转动气缸的两个极限位置上各装有一个磁感应式的接近开关，利用接近开关的信号状态来标 识两个极限位置。 真空吸盘用于抓取工件。吸盘内腔的负压（真空）是靠真空发生器产生的。检测单元检测单元 功能功能 检测单元的主要任务有两个，即：识别工件材 料和检测工件

16、的尺寸。在 MPS 系统中，它是将供料 单元提供的工件进行材料识别及尺寸的检测，并根 据要求将满足条件的工件通过滑槽送到下一个工作 单元，对于不符合要求的工件在本单元中剔除。 该单元模拟了实际生产中对原材料的检测情况。检测单元主要组成为：I/O 接线端口；识别模块； 升降模块；测量模块；滑槽模块等。 1识别模块识别模块 识别模块主要由 3 个传感器组成，即：电感传 感器、反射式光电传感器和漫射式光电传感器；用 于识别工件的材质及颜色。 可以识别金属与非金属的材 质，可以将金属、白、黑三 种工件区分开。识别模块中 的电感传感器、反射式光电 传感器及漫射式光电传感器都属于接近开关类传感器，它们分别在以下 情况下动作： 电感传感器在有金属物质接近它时动作； 反射式光电传感器在任何物质接近它时都动作； 漫射式光电传感器在接近它的物体反射回来的光线达到一定程度时动作。 识别模块的工作原理见下列真值表： 材质及颜色传感器类型金属、银白色尼龙、白色尼龙、黑色 电感式传感器100 漫反射式光电传感器110 反射式光电传感器111