FW03小型工業4.0智能制造生產線教學平臺
據國家2025智能制造規劃，和人工智能教學普及，著力提高教學與專業建設，本實驗室建設方案充分體現智能制造工業4.0發展趨勢與應用動向，所展示的工業機器人、數控機床加工、立體倉庫、RFID、PLC工作站等單元，涉及內容全面。以結合實際生產的實訓為核心設施，注重基礎訓練，兼顧未來應用的新型機器人，拓展學生視野。可作為大專院校自動化專業、機電一體化專業、機器人專業的實訓設備，組建工業4.0智能無人工廠培訓，提高階段綜合性學習與訓練。
一、產品定位：
可作為大專院校、中高職學生自動化專業、機電一體化專業、機器人專業、企業工程師進行機器人、數控加工、材料出入倉庫進一體化組建機器個上下料培訓，提高階段綜合性學習與訓練。
二、產品功能：
本套設備是以小型的柔性制造系統為載體，主要特點是占地空間小、操作安全、涉及的知識點豐富、綜合，系統性強、成本低、師生容易上手等；主要是由一臺工業6軸自由度機器人、一臺三坐標機械手臂、一臺柔性數控車床、一臺柔性數控銑床、RFID系統、PLC工作站、智能倉庫、中控臺、傳輸帶等部份組成，實現自動化上下料、加工等無人工作環節，機器人按指令分別給兩臺機器送料取料；該系統能夠實現工業機器人上下料工作站系統的編程、上下料系統的集成、RFID系統應用、PLC系統編程、數控車床編程加工、數控銑床編程加工、現場總線的通訊實訓等環節。讓學生輕松掌握工業6軸機器人上下料與數控機床組建柔性加工生產系統，能滿足學生對工業機器人學習及操作的需要，學生通過該套系統的學習與訓練，對智能生產無人工廠的組建整體性應用有全面的了解與體驗。
三、產品工作流程：
三坐標機械手臂從原材料倉庫取出原材料到傳輸線上，RFID系統讀取數值，由傳輸線運送到6自由度工業機器人端，由負責數控機床的上下料工作，數控車削單元將零件加工完畢后，機床自動開門，零件由機器人送置到數控銑削加工中心進行加工下一道工序，加工完畢后銑床自動開門，由機器人取出成品零件送置到傳輸帶上，輸送到智能倉庫端，由三坐標機械手臂將成品零件入庫，RFID系統讀取數值。學生在熟練掌握該系統的操作與編程以后，也可以對零件類型和加工工藝進行調整。
三、基本實訓項目
1、工業機器人實訓
2、數控技術實訓
3、機器人與機床通訊技術
4、機械結構訓練技術
5、氣動控制技能培訓
6、故障檢測技術技能培訓
7、傳感器技術及應用
8、PLC編程技術
9、RFID系統的應用
四、系統主要配置清單
序號 | 名稱 | 數量 | 型號 |
1 | 工業6軸高速機器人 | 1臺 | 0805A |
2 | 三坐標機械手臂 | 1臺 | RF003 |
3 | 數控車削加工中心 | 1臺 | CK210-FM |
4 | 數控銑削加工中心 | 1臺 | XK200-FM |
5 | 智能倉庫 | 1個 | CS01 |
6 | 傳輸帶 | 1條 | CS02 |
7 | RFID系統單元 | 1套 | CS03 |
8 | 西門子PLC控制器 | 1個 | 6ES7 214-1HG31-0XB0 |
9 | 西門子PLC擴展IO模塊 | 1個 | 6ES7 223-1PL30-0XB0 |
10 | 觸摸屏中控臺 | 1個 | MT8102IP |
11 | 歐姆龍繼電器模組 | 2個 | BMZ-R1 |
12 | 電子手脈 | 2個 | HLI6 |
13 | 車削數控系統 | 1套 | 980TB數控系統 |
14 | 銑削數控系統 | 1套 | 980MC數控系統 |
15 | 6軸機器人控制系統 | 1套 | CRP-S4 |
16 | 三爪氣動卡盤 | 1套 | SMC |
17 | 銑床自動夾具 | 1套 | SH01 |
18 | 機床自動門推拉系統 | 2套 | KIFL3 |
19 | SMC 平行機械手夾爪 | 1個 | MHZL2 |
20 | 屏蔽電纜 | 3條 | |
22 | 0.6帕空壓機 | 1臺 | |
23 | 鋁合金工作臺 | 1套 |
五、主要設備技術參數
序號 | 名稱 | 數量 | 單位 | 設備簡介及功能 |
1 | 六自由度工業機器人 | 1 | 套 | (A) 設備特點 1、工業機器人基本組成單元（電機、減速箱、驅動器、控制器）和基本原理，能夠完成基本的電氣接線和結構的安裝； 2、對工業機器人的基本運動熟悉，包括（關節運動、插補運動、直線插補運動、圓弧插補運動等）； 3、掌握工業機器人的坐標系統（用戶坐標系、工具坐標系、機器人坐標系、世界坐標系）并熟練對坐標系的轉換； 4、掌握工業機器人基本編程指令，并對工業機器人進行編程； 5、掌握運動控制卡的使用及編程； 6、掌握機器人系統中的模擬各種場合進行綜合編程； (B) 設備參數 功能:3C、噴涂、打磨、上下料、搬運等； 自由度軸數：6軸； 負載：5kg； 驅動方式：交流伺服驅動； 大單軸速度：1軸（底部旋轉）266度/秒； 2軸（下臂）297度/秒； 3軸（上臂）300度/秒； 4軸（手臂旋轉）333度/秒； 5軸（手臂擺動）500度/秒； 6軸（手臂旋轉）500度/秒； 各軸運動范圍：1軸（底部旋轉）±180度； 2軸（下臂）：-100度/+80度； 3軸（上臂）：-80度/+95度； 4軸（手臂旋轉）：±180度； 軸（手臂擺動）：±120度； 6軸（手臂旋轉）：±360度 本體重量：50kg； 能耗：2.8kw； |
2 | 數控車削加工中心本體 | 1 | 套 | (A) 設備特點 1、使用220伏電壓、采用透明有機玻璃與金屬鈑金全封閉結構，提高使用的安全性和觀摩性，采用精選的優質鑄鐵材料鑄造，床身導軌經超音頻淬火后精磨，硬度高、鋼性好,保證機器的鋼性，采用高精度研磨滾珠絲桿，保證機器加工精度，XZ各軸配置有集中式潤滑油路系統，保證絲桿及導軌使用壽命和加工精度；可自動車削各種回轉表面，如圓柱面、圓錐面、特形面等，并能進行車螺紋、鏜、鉸加工，效率高、適用性強； 2、配有工件冷卻系統，可加工鋼件；配置4工位電動刀架，可加工復雜的零件工藝； 3、配有電子手輪（手脈）、手動操作及對刀操作更方便靈活，配有Led工作燈； 4、主要加工材料有：鋼、鐵、銅、鋁、PVC塑料等材料； (B) 設備參數 重復定位精度：0.02mm 系統分辨率：0.001mm 大回轉直徑：210mm 大夾持直徑：80mm X/Z軸行程：80/290mm 主軸轉速(無級)：300~1750rpm±10% 大移動速度：2000mm/min Z 軸大進給速度：2000mm /min X 軸大進給速度：1000mm /min 電動刀架工位數：4工位 刀架角度：360 ° 回轉精度：0.005mm 主軸通孔：20mm 氣動卡盤：直徑110mm 冷卻系統：有 車螺紋功能：有 主軸孔莫氏錐度：莫氏3號 尾軸孔莫氏錐度：莫氏2號 功率：750W 電子手輪：4軸三檔電子手輪 絲桿：C5級滾珠絲桿 機床自動門：開關門速度90mm/秒 使用電源：AC220V/50Hz 凈重/毛重：180/200kg 外型尺寸：1000×700×580mm |
3 | 數控銑削加工中心本體 | 1 | 套 | (A) 設備特點 1、配有氣動工裝夾具和自動推拉門，全封閉防護結構；采用透明有機玻璃與金屬鈑金全封閉結構，使用220伏電壓、床身使用優質鑄鐵材料鑄造、采用高精度研磨滾珠絲桿； 2、配有電子手輪（手脈）、手動操作及對刀操作更方便靈活，配有Led工作燈； 3、主要加工材料有：鋼、鐵、銅、鋁、PVC塑料等材料； (B) 設備參數 重復定位精度：0.02mm 系統分辨率：0.001mm 大鉆孔直徑：13mm 大銑削直徑：16mm 工作臺尺寸：400×90mm X/Y/Z軸行程：210/95/200mm 工作臺T型槽尺寸：12 mm 工作臺T型槽個數：3 絲桿：工業級C5級滾珠絲桿 電子手輪：配有4軸電子手輪(手脈) 主軸轉速：100~3500 轉/分鐘 快速移動速度：1200mm/min 功率：600W 多軸聯動功能：預留有第4軸接口，可加裝第四軸，可實現四軸聯動 氣動鉗：夾持大小大于100*100mm 機床自動門：氣動推拉方式 使用電源： AC220V/50Hz 機床尺寸：845×580×850mm 包裝尺寸：1140×830×950mm 凈重/毛重：100Kg /120Kg 重量：150 kg |
4 | PLC單元 | 1 | 套 | 設備特點 鋁合金型材構成，連接牢固，玻璃門一目了然，使用工業級PLC，可隨意擴展。 設備參數 CPU 特征 用戶存儲器：75 KB 工作存儲器/4 MB 負載存儲器，可用 SD 卡擴展/10 KB 保持性存儲器 板載數字 I/O:14 點輸入/10 點輸出 板載模擬 I/O:2 路輸入 信號模塊擴展:多 8 個信號模塊 信號板擴展:多 1 塊信號板 通信模塊擴展:多 3 個通信模塊 高速計數器：單相：3 個 100 kHz 以及 3 個 30 kHz 的時鐘頻率；正交相位：3 個 80 kHz 以及 3 個 20 kHz 的時鐘頻率 脈沖輸出：4 脈沖捕捉輸入：14 性能 布爾運算執行速度:0.08μs/指令 移動字執行速度:1.7μs/指令 實數數學運算執行速度:2.3μs/指令 通信 端口數:1 類型:以太網 連接數: • 3 個用于 HMI • 1 個用于編程設備 • 8 個用于用戶程序中的以太網指令 • 3 個用于 CPU 對 CPU 電源 電壓范圍:20.4 － 28.8 V DC 保持時間（掉電）:24 V DC 時 10 ms 大波紋噪聲（<10 MHz） 數字輸入: 輸入點:14 模擬輸入:2 數字輸出:10 |
5 | 智能倉庫 | 1 | 套 | 立體倉庫外圍尺寸：500×400×600mm 倉位：陣列式3層4列12格，每個倉位帶傳感器 托盤大小：長100x 寬90mm 托盤固定物料：帶各種定位銷，可固定長*寬*高90*80*50mm以內任意尺寸的工件 1.顯示器7寸 2.分辨率800X480 3.背光類型:LED 4.具有I/O接口:USB接口/以太網接口/RS485接口/ 5.閃存64MB |
6 | 三坐標機械手臂 | 1 | 套 | X軸行程：450mm；Y軸行程：350mm；Z軸行程：500mm； 負重：1KG以上 氣動手指：按項目加裝 控制形式：PLC控制 控制PLC參數: 1.電源:DC24V 2.輸入輸入端口>=64個 3.輸入類型:漏型/源型 4.帶脈沖接口 5.與RFID系統通信,實現對工件的監控 6.與倉位智能倉庫通信,實時監控倉庫的物料狀態 5.與機器視覺檢驗系統通信 6.與中控電腦主機通信 |
7 | RFID 管理平臺 | 1 | 套 | 16個RFID標簽+3個讀取器 觸發開關：外部觸發 工作頻率：13.56MHZ 支持協議：ISO IEC 15693 ISO 18000-3M1 讀取距離：穩定讀取20cm 輸出數據：Modbus 輸出功率：0-18±1dBm 存儲容量：1024bit 工作模式：可讀寫 |
8 | 輸送帶 | 1 | 套 | 1、鋁合金型材構成，方便加裝各工作單元
4、物流周轉板到位傳感器：光電傳感器
7、100mm寬柔性單鏈板 |
7 | 觸摸屏中控臺 | 1 | 套 | 工位電壓：DC24V 人機界面配置不低于 液晶屏：10.2寸 背光燈：LED 顯示顏色：65535真彩 分辨率：1024x600 顯示亮度：200cd/m2 觸摸屏：電阻式 輸入電壓：24±20％VDC 額定功率：5.5W 處理器：Cortex-A8，600MHz 內存：128M 系統存儲：128M 鐵電存儲：可擴展 SD卡存儲：可擴展 組態軟件：MCGS嵌入版 外部接口： 串行接口：COM1(RS232)，COM2(RS485),可擴展（COM3，COM4） USB接口：1主1從 ；以太網接口 10/100M自適應；CAN接口 可擴展 環境條件 存儲溫度：-10℃-60℃；工作溫度 0℃-45℃ 工作濕度：5％-90％ 產品規格： 機殼材料：工業塑料 面板尺寸：274x193（mm） 機柜開孔：261x180（mm） 認證： 產品認證：CE/FCC 防護等級：IP65（前面板） 電磁兼容：工業三級 |
8 | 車削工業級數控系統 | 1 | 套 | 通信功能： 1、帶網口支持MES系統通過Modbus通訊協議讀取系統坐標、運行狀態、運行速度、鉆速、數控程序等信息；支持遠程文件調用加工、U盤等多種通訊方式； 2、 RS232：零件程序、參數等文件雙向傳輸，支持PLC 程序、系統軟件串口升級 3、 USB：U 盤文件操作、U 盤文件直接加工，支持PLC 程序、系統軟件U 盤升級 自動上下料： * 支持自定義8 個Y 輸出點 * 檢測8 個X 輸入點 可控制3 個進給軸（含C 軸）、1 個模擬主軸，1ms 高速插補，0.1μm 控制精度 系統技術參數： 可實現主軸連續定位、剛性攻絲、剛性螺紋加工 內置多PLC 程序，當前運行的PLC 程序可選擇 支持語句式宏代碼編程，支持帶參數的宏程序調用 支持公制/ 英制編程，具有自動對刀、自動倒角、壽命管理功能 支持中文、英文顯示，由參數選擇 具備USB 接口，支持U 盤文件操作、系統配置和軟件升級 可控制1 路0V ～ 10V 模擬電壓輸出 1 路手輪輸入，支持手持單元 可控制18 點通用輸入/18 點通用輸出 小輸入增量：0.001mm（0.0001inch） 小指令增量：0.001mm（0.0001inch） 大行程：±99999999× 小指令增量 快速移動速度：60m/min 快速倍率：F0、25%、50%、* 共四級實時修調 進給倍率：0 ～ 150% 共十六級實時修調 插補方式：直線插補、圓弧插補( 支持三點圓弧插補)、螺紋插補、剛性攻絲 |
9 | 銑削工業級數控系統 | 1 | 套 | 通信功能： 1、帶網口支持MES系統通過Modbus通訊協議讀取系統坐標、運行狀態、運行速度、鉆速、數控程序等信息；支持遠程文件調用加工、U盤等多種通訊方式； 2、 RS232：零件程序、參數等文件雙向傳輸，支持PLC 程序、系統軟件串口升級 3、 USB：U 盤文件操作、U 盤文件直接加工，支持PLC 程序、系統軟件U 盤升級 系統技術參數： 采用 32 位高性能 CPU 和超大規模可編程器件 FPGA，實時控制和硬件插補技術保證了系統μm級精度下的高效率，可編輯的 PLC 使邏輯控制功能。可控制 5（3） 個進給軸、2 （1)個模擬主軸，1ms 高速插補，0.1μm 控制精度； 2 路 -10V ～ 10V 模擬電壓輸出； 主軸編碼器：編碼器線數可設定（100 p/r ～ 5000p/r）； 編碼器與主軸的傳動比：（1 ～ 255）：（1 ～ 255）； 主軸倍率：50% ～ 120% 共8 級實時修調； 主軸恒線速控制,攻絲循環，剛性攻絲； 螺距誤差補償：補償點數、補償間隔、補償原點可設定； 反向間隙補償：可設定以固定頻率或升降速方式補償機床的反向間隙量； 兩級PLC 程序，處理速度為1.5μs/ 步基本指令；多4700 步, 第1 級程序周期8ms； 支持PLC 警告和PLC 報警； 支持多PLC 程序（多20 個），當前運行的PLC 程序可選擇； 指令數：45 個（其中基本指令 10 個，功能指令 35 個）； 36 點通用輸入 /36 點通用輸出； 8.0 英寸寬屏 LCD，分辨率為 800×600； 中文、英文等多種語言顯示； 程序容量：56MB、多可存儲400 個程序（含子程序、宏程序）； |
