TWB-QR08型 MPS模塊式柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)(五單元)

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一、產(chǎn)品概述

模塊式柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)是一種最為典型的機(jī)電一體化、自動(dòng)化類產(chǎn)品，它是為職業(yè)院校、教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)等而研制的，它適合機(jī)械制造及其自動(dòng)化、機(jī)電一體化、電氣工程及自動(dòng)化、控制工程、測(cè)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制、自動(dòng)控制等相關(guān)專業(yè)的教學(xué)和培訓(xùn)。它接近工業(yè)生產(chǎn)制造現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)上又針對(duì)實(shí)訓(xùn)教學(xué)進(jìn)行了專門設(shè)計(jì)，強(qiáng)化了各種控制和工程實(shí)踐能力。

系統(tǒng)由五個(gè)單元組成，分別為：上料檢測(cè)單元、搬運(yùn)單元、分揀單元、倉(cāng)儲(chǔ)單元和機(jī)器人單元，控制系統(tǒng)西門子PLC進(jìn)行控制，具有較好的柔性，在單個(gè)培訓(xùn)完成以后，又可以將相鄰的兩單元、三單元…直至六單元連在一起，學(xué)習(xí)復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、編程、調(diào)試和整機(jī)運(yùn)行。

系統(tǒng)包含了機(jī)電一體化專業(yè)中的氣動(dòng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制、PLC、傳感器等多種控制技術(shù)，適合相關(guān)專業(yè)學(xué)生進(jìn)行工程實(shí)踐、課程設(shè)計(jì)及初上崗位的工程技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)。

二、技術(shù)指標(biāo)

1.輸入電源：?jiǎn)蜗嗳€～220V±10% 50Hz

2.工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃ 相對(duì)濕度＜85%(25℃) 海拔＜4000m

3.裝置容量：＜1.0kVA

4.整機(jī)尺寸：2400m×1700mm×1400mm

三、系統(tǒng)組成

1.系統(tǒng)的硬件由五個(gè)單元組成

（1）上料檢測(cè)單元

由料斗、回轉(zhuǎn)臺(tái)、導(dǎo)料機(jī)構(gòu)、平面推力軸承、工件滑道、提升裝置、計(jì)數(shù)電容開(kāi)關(guān)、顏色識(shí)別光電開(kāi)關(guān)、開(kāi)關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、通訊接口板、直流減速電機(jī)、SMC電磁閥及SMC氣缸組成，主要完成將工件從回傳上料臺(tái)依次送到檢測(cè)工位，提升裝置將工件提升并檢測(cè)工件顏色。

（2）搬運(yùn)單元

由機(jī)械手、橫臂、回轉(zhuǎn)臺(tái)、旋轉(zhuǎn)氣缸、開(kāi)關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、通訊接口板、多種類型SMC電磁閥及SMC氣缸組成，主要完成將工件從上單元搬至下一單元。

（3）分揀單元

通過(guò)皮帶、顏色傳感器、材質(zhì)傳感器、SMC氣動(dòng)組件、三相異步電動(dòng)機(jī)、西門子變頻器、編碼器組成的物料分揀控制單元，

（4）倉(cāng)儲(chǔ)單元

由滾珠絲杠、滑桿推出部件、分類料倉(cāng)、步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器、SMC電磁閥和SMC氣缸、電感傳感器、主要完成按工件類型分類，將工件推入料倉(cāng)，倉(cāng)儲(chǔ)單元由標(biāo)準(zhǔn)型材構(gòu)成9倉(cāng)位的倉(cāng)庫(kù)，每個(gè)倉(cāng)庫(kù)配一個(gè)工業(yè)的光電傳感器。

（5）機(jī)器人單元

由六自由度工業(yè)機(jī)器人（含控制器）、橫臂、回轉(zhuǎn)臺(tái)、旋轉(zhuǎn)氣缸、開(kāi)關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、多種類型電磁閥及氣缸組成，主要完成將工件從上單元搬至下一單元。

（6）單片機(jī)單元

單片機(jī)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)用課題開(kāi)發(fā)平臺(tái)就是讓學(xué)生根據(jù)自己的喜好選擇一個(gè)實(shí)用課題做為畢業(yè)論文選題，通過(guò)自己動(dòng)手制作、編寫程序、調(diào)試組裝，最終完成一項(xiàng)具有實(shí)際功能且體現(xiàn)實(shí)用價(jià)值的產(chǎn)品模型，以此獲得第一手資料，再在此基礎(chǔ)上撰寫論文，這樣學(xué)生所寫的就是真實(shí)反映學(xué)生自身水平的論文了。

此產(chǎn)品的使用分五個(gè)部分：

1、硬件電路設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)硬件的抄板掌握下述幾點(diǎn)

制圖軟件 元件手冊(cè)使用 元件功能分析 硬件電路的設(shè)計(jì)等

2、電路邏輯及協(xié)議設(shè)計(jì)。

3、軟件編程。C語(yǔ)言在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

4、形成文本。

5、實(shí)物答辯

二、硬件配置

單片機(jī)控制技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)用課題開(kāi)發(fā)平臺(tái)有電子模塊、便攜式實(shí)驗(yàn)箱和模塊儲(chǔ)存柜等三部分組成。最核心的是由幾十個(gè)采用積木式標(biāo)準(zhǔn)接口組成的電子模塊，各電子模塊之間可以像搭積木一樣連接，同時(shí)可外接主機(jī)模塊和傳感器等外設(shè)，使其電路功能不斷擴(kuò)展，涉及內(nèi)容可涵蓋自動(dòng)化、電子信息和通信類等專業(yè)。其次，配套的便攜式實(shí)驗(yàn)箱是方便學(xué)生攜帶的，學(xué)生可以將自己選做的電子模塊存放在便攜式實(shí)驗(yàn)箱中，在做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，該實(shí)驗(yàn)箱可以以租借的形式由學(xué)生保管。同時(shí)，為了方便教學(xué)管理還配置了模塊儲(chǔ)存柜，以存放閑置的電子模塊。

（一）開(kāi)發(fā)模塊配置如下：

1、STM32F103單片機(jī)核心模塊 ID103

2、CPLD－EPM240可編程邏輯控制模塊  ID104

3、AVR－ATMEGA128單片機(jī)核心模塊 ID102

4、51單片機(jī)核心模塊 ID101

5、GSM、GPRS通信模塊 ID201

6、RS485模塊 ID202

7、RFID射頻感應(yīng)模塊 ID203

8、RS232模塊 ID204

9、USB轉(zhuǎn)串口模塊 ID205

10、LED點(diǎn)陣模塊 ID206

11、NRF 24L01無(wú)線模塊  ID207

12、串口WIFI模塊 ID208

13、點(diǎn)陣液晶模塊 ID209

14、鍵盤模塊 ID210

15、超聲波測(cè)距模塊 ID212

16、HC－05藍(lán)牙模塊  ID213

17、數(shù)碼管模塊 ID214

18、光敏電阻傳感器模塊 ID215

19、流水燈與交通燈模塊 ID216

20、人體紅外傳感器模塊 ID217

21、溫濕度傳感器模塊 ID218

22、火焰煙霧傳感器模塊  ID219

23、振動(dòng)開(kāi)關(guān)傳感器模塊 ID220

24、CAN總線控制與接口模塊 ID221

25、ZIGBEE模塊 ID222

26、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 ID223

27、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)測(cè)速模塊 ID224

28、AD采集模塊 ID225

29、DA轉(zhuǎn)換模塊 ID226

30、三軸加速、三軸角速度、三軸磁場(chǎng)檢測(cè)模塊 ID230

31、繼電器控制模塊 ID231

32、旋轉(zhuǎn)編碼器控制模塊 ID232

33、空氣質(zhì)量傳感器模塊 ID233

34、聲音傳感器模塊 ID234

35、電流傳感器模塊 ID235

36、霍爾傳感器模塊 ID236

37、時(shí)鐘、存儲(chǔ)器模塊 ID237

38、顏色傳感器模塊 ID238

39、接口轉(zhuǎn)接模塊A

40、接口轉(zhuǎn)接模塊B

（二）配置開(kāi)發(fā)工具：

1、51單片機(jī)仿真器

2、51單片機(jī)編程器模塊（51系列，AVR系列）

3、blaster USB下載線模塊

4、J－Link ARM模塊

（三）個(gè)人便攜式工具箱：   集成電源，用于學(xué)生便攜，脫離實(shí)驗(yàn)室環(huán)境使用

（四）、平臺(tái)的特色創(chuàng)新

電子信息與通信技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)用課題開(kāi)發(fā)平臺(tái)立求將理論與實(shí)踐緊密結(jié)合在一起，以點(diǎn)帶面，多方位的鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力及分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力，所以，該開(kāi)發(fā)平臺(tái)不僅可以用于大學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)，同時(shí)，還可用于教學(xué)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。

如果將該項(xiàng)目應(yīng)用于教學(xué)實(shí)訓(xùn)中，可以分四個(gè)層次引導(dǎo)學(xué)生深入學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)。

１.實(shí)訓(xùn)層次一

用于電子工藝實(shí)訓(xùn)課程。在該平臺(tái)提供的萬(wàn)能孔板上練習(xí)焊接，焊接內(nèi)容可以是由電子模塊組裝的實(shí)用電路，如555時(shí)基閃爍燈電路、直流穩(wěn)壓電源電路、運(yùn)算放大器電路等，還可以擴(kuò)展更復(fù)雜的內(nèi)容，如手機(jī)仿真系統(tǒng)。

２.實(shí)訓(xùn)層次二

用于電子制圖實(shí)訓(xùn)課程。根據(jù)實(shí)用課題內(nèi)容，找出相應(yīng)電子模塊，讓學(xué)生根據(jù)電子模塊的PCB板，運(yùn)用電子制圖軟件畫出其電路原理圖及PCB圖。如：繪制MS51單片機(jī)模塊

３.實(shí)訓(xùn)層次三

用于單片機(jī)實(shí)訓(xùn)課程。根據(jù)實(shí)用課題內(nèi)容，讓學(xué)生自己編寫程序，自己調(diào)試，最終完成一個(gè)具有實(shí)際功能且具有實(shí)用價(jià)值的產(chǎn)品模型。如：制作數(shù)字溫度的LCD或LED顯示。

4.實(shí)訓(xùn)層次四

用于通信技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程。根據(jù)實(shí)用課題內(nèi)容，讓學(xué)生自己了解通信過(guò)程，自己調(diào)試，最終完成一個(gè)具有實(shí)際功能且具有實(shí)用價(jià)值的產(chǎn)品模型。如：搭建基于GSM模塊、鍵盤模塊和LCD模塊實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)用手機(jī)系統(tǒng)。

（五）、實(shí)訓(xùn)示例圖片

LCD屏、數(shù)碼管、點(diǎn)陣屏模塊驅(qū)動(dòng)例題展示

STM32F單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的帶藍(lán)牙的手機(jī)功能例程展示

（六）、嵌入式多功能網(wǎng)絡(luò)虛擬儀器（要求一體嵌入式，不需電腦配套使用，規(guī)格：28*25*20CM，與開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)配套使用）：

A、終端部分采用7寸彩色觸摸屏（裝學(xué)生實(shí)驗(yàn)屏上）同時(shí)配有虛擬示波器、虛擬邏輯分折儀、虛擬頻譜儀、虛擬三用表、虛擬數(shù)字量輸入輸出模塊。

B、基于LabVIEW虛擬儀器程序的編程方法，學(xué)生可自行設(shè)計(jì)各種虛擬儀器。

C、儀器包括

1）、雙蹤存貯示波器，多種同步方式，存貯深度可編程；

通道數(shù)：2路

帶寬：20MHZ

分辨率：8位

電壓范圍：-10~+10V

存貯深度：64K

2）、頻譜分折儀；

3）、數(shù)字三用表，可測(cè)電阻、電流、電壓等；

數(shù)字IO口

通道數(shù)：8路IO

輸入電平：TTL

輸出電平：TTL

電流驅(qū)動(dòng)：20mA/通道

4）、四路智能遠(yuǎn)程電源控制

5）、數(shù)據(jù)具有上傳與保存功能并能通過(guò)服務(wù)器顯示

6)、提供LabVIEW虛擬儀器軟件（拷貝版）

7）、開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)：（與虛擬儀器配套使用）

A、．開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的必要性

學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)、分折問(wèn)題解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)、自主實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)均需要一個(gè)寬松的、開(kāi)放的、設(shè)備齊全的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。但是目前很多學(xué)校因師資力量有限無(wú)法將實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放，這一方面造成資源浪費(fèi)另一方面學(xué)生又得不到煅煉。針對(duì)這一問(wèn)題，配備本實(shí)驗(yàn)室信息化管理系統(tǒng)，它可有效解決上述矛盾。具備這樣條件的實(shí)驗(yàn)室可以不必配備固定的老師管理和輔導(dǎo)，學(xué)生可以自主按排實(shí)驗(yàn)時(shí)間并通過(guò)刷卡確定機(jī)位，并通過(guò)學(xué)生終端計(jì)算機(jī)中的實(shí)驗(yàn)課件、儀器儀表介紹課件、自主實(shí)驗(yàn)題庫(kù)、在線幫助等資源完成各類實(shí)驗(yàn)。

B、智能開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)簡(jiǎn)介

智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)（以下稱：本系統(tǒng)）是以標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)室管理思想為基礎(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為驅(qū)動(dòng)最新開(kāi)發(fā)的管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)能對(duì)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備及學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行智能化管理，以實(shí)時(shí)了解實(shí)驗(yàn)室設(shè)備狀態(tài)及學(xué)生實(shí)驗(yàn)完成狀況，跟蹤記錄實(shí)驗(yàn)痕跡，確保老師能了解學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的流程。

實(shí)驗(yàn)室管理手段包括：短信，郵件，web頁(yè)面。

C．開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室資源配置

建設(shè)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室應(yīng)具備必要的硬件和軟件資源：

（一）硬件資源：

1、手機(jī)（可選）：發(fā)送和接收實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理及狀態(tài)信息。

2、管理員PC：用于發(fā)送和接收實(shí)驗(yàn)室管理及狀態(tài)信息，接收學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（波形，數(shù)據(jù)包等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)），發(fā)送提示信息及試題到學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)備上。

3、服務(wù)器：服務(wù)器為本系統(tǒng)的核心部分，完成接收管理員控制信息，發(fā)送采集到的終端實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)到web頁(yè)面，對(duì)終端設(shè)備的控制，終端實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集。

4、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：路由器等，傳輸各種數(shù)據(jù)。

5、終端：虛擬示波器，發(fā)送及接收數(shù)據(jù)，直接控制設(shè)備

（二）軟件資源：

1.web頁(yè)面系統(tǒng)，通過(guò)web頁(yè)面設(shè)置本系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)，個(gè)性化定制，實(shí)時(shí)接收并顯示學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)送控制命令到服務(wù)器，并由服務(wù)器發(fā)送控制命令到終端，達(dá)到控制實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的目的。

2.短信控制系統(tǒng)，向特定的手機(jī)發(fā)送實(shí)驗(yàn)室設(shè)備狀態(tài)，接收特定手機(jī)的控制命令，并由服務(wù)器發(fā)送控制命令到終端，達(dá)到控制實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的目的。

3.郵件控制系統(tǒng)，向特定的郵箱發(fā)送實(shí)驗(yàn)室設(shè)備狀態(tài)，接收特定郵箱的控制命令，并由服務(wù)器發(fā)送控制命令到終端，達(dá)到控制實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的目的。

4.數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，存儲(chǔ)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程數(shù)據(jù)，以便老師后續(xù)查看學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

（六）、設(shè)備優(yōu)點(diǎn)：

?設(shè)備采用了全鋼制結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)嵌入式設(shè)計(jì)，既符合編程又方便機(jī)械裝調(diào)，突出了實(shí)訓(xùn)設(shè)備一體化的特點(diǎn)，增強(qiáng)了實(shí)訓(xùn)室的整體效果，便于日常管理；

?集成了多種控制方式，實(shí)訓(xùn)機(jī)構(gòu)可以通過(guò)PLC控制、單片機(jī)控制和電子線路控制，真正做到任務(wù)引領(lǐng)的方式將多專業(yè)知識(shí)有機(jī)融于一體；

?模塊化設(shè)計(jì)，兼容多種型號(hào)的PLC、變頻器等工控裝置，實(shí)現(xiàn)因地制宜的多元化教學(xué)，可針對(duì)不同的教材與教學(xué)大綱開(kāi)展實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目；

?不拘一格的運(yùn)動(dòng)實(shí)訓(xùn)單元設(shè)計(jì)，運(yùn)動(dòng)實(shí)訓(xùn)單元包括上料單元、搬運(yùn)單元、分揀單元和倉(cāng)儲(chǔ)單元，幾個(gè)單元之間位置可以互換，不拘于一種組合方式，物料流動(dòng)形式具有多向性，全方位激發(fā)學(xué)員的創(chuàng)新思維；

?多種驅(qū)動(dòng)方式，本套設(shè)備集成了多種類型的電機(jī)，三相異步電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電機(jī)，訓(xùn)練與考核學(xué)員綜合運(yùn)用能力。

四、控制系統(tǒng)：西門子系列

由西門子S7-1500系列主機(jī)CPU1511C-1PN,觸摸屏用精簡(jiǎn)系列KTP1200 BASIC，變頻器G120系列，西門子交流接觸一個(gè)，西門子直流電源一臺(tái)，

五、實(shí)訓(xùn)桌

采用優(yōu)質(zhì)鋼板做骨架，經(jīng)過(guò)機(jī)械加工成型，外表面噴涂彩色環(huán)氧聚塑，整機(jī)既堅(jiān)固耐用，又美觀大方?？梢詢?nèi)嵌入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并配備可隱藏式書(shū)桌，既能做實(shí)操平臺(tái)又能做編程工位還能進(jìn)行理論教學(xué)。桌下前柜內(nèi)存放執(zhí)行模型電腦機(jī)箱等，后柜可用于存儲(chǔ)實(shí)訓(xùn)模塊，抽屜內(nèi)具有工具箱模具，便于存放工具、萬(wàn)用表、導(dǎo)線、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)等，方便實(shí)訓(xùn)室管理。桌面部分：采用20mm鋁型材拼接式設(shè)計(jì)，鋁型材表面平均分布T型槽，學(xué)員可以利用T型槽輕松布局和安裝執(zhí)行機(jī)構(gòu)零件，方便實(shí)訓(xùn)操作。

六、實(shí)訓(xùn)模塊

外殼采用優(yōu)質(zhì)鋼板加工而成，表面進(jìn)行靜電噴塑處理。面板采用優(yōu)質(zhì)純鋁板加工，進(jìn)行化學(xué)蝕刻彩色處理，面板圖文字符采用現(xiàn)代噴描技術(shù)處理，使面板標(biāo)識(shí)清晰且經(jīng)久耐用。設(shè)置的電路美觀整齊、科學(xué)規(guī)范。統(tǒng)一的尺寸規(guī)格，使得所有掛箱均可隨意更換，操作方便。

七、實(shí)訓(xùn)單元

實(shí)訓(xùn)單元:-共包括上料單元、搬運(yùn)單元、分揀單元和倉(cāng)儲(chǔ)單元，采用優(yōu)質(zhì)鋁材或異型材做框架，原裝西門子或歐姆龍?jiān)骷鲭娍貦z測(cè)部分，每個(gè)單元與單元之間可自由組合搭配，形成不同的控制模式，方便教師設(shè)置課題。如（按物料流動(dòng)順序）：課題一、上料單元→搬運(yùn)單元→分揀單元→倉(cāng)儲(chǔ)單元，課題二、倉(cāng)儲(chǔ)單元→搬運(yùn)單元→分揀單元，課題三、上料單元→倉(cāng)儲(chǔ)單元→搬運(yùn)單元等等，可以任意組合，靈活多變。每個(gè)實(shí)訓(xùn)單元都配有特制的底座，底座上集成執(zhí)行單元機(jī)構(gòu)、電磁氣動(dòng)閥、傳感器保護(hù)電路等裝置，實(shí)訓(xùn)方便接線簡(jiǎn)便可靠。

八、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目

1、了解傳感器的應(yīng)用

2、觀察氣動(dòng)元件的應(yīng)用

3、掌握PLC控制技術(shù)

4、工件上料程序控制

5、工件搬運(yùn)程序控制

6、工件檢測(cè)程序控制

7、工件搬運(yùn)安裝程序控制

8、工件安裝程序控制

9、工件分類程序控制

10、多工作工位程序控制

11、工作單元聯(lián)網(wǎng)程序控制

12、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制

13、電氣控制系統(tǒng)安裝調(diào)試

14、機(jī)械系統(tǒng)安裝調(diào)試

15、電機(jī)驅(qū)動(dòng)調(diào)試

16、系統(tǒng)維護(hù)和故障檢測(cè)技術(shù)

九、配套工具

實(shí)操工具包及各類實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線- 扳手、螺絲刀、特種工具--1套-菲尼克斯工具套裝