DBMES-02 MES網(wǎng)絡(luò)型模塊式柔性自動化生產(chǎn)線實訓(xùn)系統(tǒng)
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一、產(chǎn)品概述
MES網(wǎng)絡(luò)型模塊式柔性自動化生產(chǎn)線實訓(xùn)系統(tǒng)是一種最為典型的機(jī)電一體化、自動化類產(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)械制造及其自動化、機(jī)電一體化、電氣工程及自動化、控制工程、測控技術(shù)、計算機(jī)控制、自動控制等相關(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)場基礎(chǔ)上又針對實訓(xùn)教學(xué)進(jìn)行了專門設(shè)計，強(qiáng)化了各種控制和工程實踐能力。采用了先進(jìn)的總線控制方式，增配有主控PLC、工業(yè)觸摸屏、MCGS工業(yè)組態(tài)監(jiān)控軟件、MES生產(chǎn)制造管理軟件等，系統(tǒng)更加完整性，更能展現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場的工作狀態(tài)及現(xiàn)代制造工業(yè)的發(fā)展方向。
系統(tǒng)由八個站組成，分別為：上料檢測站、搬運(yùn)站、加工站、搬運(yùn)安裝站、安裝站、分類站、搬運(yùn)分揀站、傳送分揀站，控制系統(tǒng)采用西門子的PLC進(jìn)行控制，具有較好的柔性，即每站各有一套PLC控制系統(tǒng)獨立控制，在單個培訓(xùn)完成以后，又可以將相鄰的兩站、三站…直至八站連在一起，學(xué)習(xí)復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、編程、調(diào)試和整機(jī)運(yùn)行。
二、技術(shù)指標(biāo)
1、輸入電源：單相三線～220V±10% 50Hz
2、工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃ 相對濕度＜85%(25℃) 海拔＜4000m
3、裝置容量：≤1.5kVA
4、整機(jī)尺寸：3800mm×1700mm×1400mm
三、系統(tǒng)組成
系統(tǒng)的硬件由八個站組成
(1) 上料檢測站
由料臺、導(dǎo)料機(jī)構(gòu)、推料機(jī)構(gòu)、檢測識別光電開關(guān)、開關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、電氣網(wǎng)孔板、電磁閥及氣缸組成，主要完成將工件從料臺依次送到檢測工位、等待取走。
(2) 搬運(yùn)站
由機(jī)械手、橫臂、回轉(zhuǎn)臺、旋轉(zhuǎn)氣缸、開關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、電氣網(wǎng)孔板、多種類型電磁閥及氣缸組成，主要完成將工件從上站搬至下一站。
(3) 加工站
由6工位回轉(zhuǎn)工作臺、刀具庫（3種刀具）、升降式加工系統(tǒng)、加工組件、檢測組件、步進(jìn)驅(qū)動器、步進(jìn)電機(jī)、光電傳感器、接近開關(guān)、開關(guān)電源、平面推力軸承、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、電氣網(wǎng)孔板、通訊接口板、直流減速電機(jī)、多種類型電磁閥及氣缸組成，回轉(zhuǎn)工作臺有六個旋轉(zhuǎn)工位，加工站主要完成工件的加工（鉆孔、銑孔），并進(jìn)行工件檢測。
(4) 搬運(yùn)安裝站
由轉(zhuǎn)動加平移工作臺、塔吊臂、機(jī)械手、工業(yè)導(dǎo)軌、開關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、電氣網(wǎng)孔板、多種類型電磁閥及氣缸組成，主要完成將上站工件拿起放入安裝平臺，將裝好工件拿起放下站。
(5) 安裝站
由吸盤機(jī)械手、搖臂部件、直流減速電機(jī)、料倉換位部件、工件推出部件、真空發(fā)生器、開關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、電氣網(wǎng)孔板、多種類型電磁閥及氣缸組成，主要完成選擇要安裝工件的料倉，將工件從料倉中推出，將工件安裝到位。
(6) 傳送分揀站
主要由三相交流減速電機(jī)、光電傳感器、色傳感器、開關(guān)電源、按鈕、I/O接口板、電氣網(wǎng)孔板等組成，主要完成將材料傳送至下一站。
(7) 搬運(yùn)分揀站
主要由工業(yè)導(dǎo)軌、升降氣缸、氣爪、磁性開關(guān)、廢料存儲器、開關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、電氣網(wǎng)孔板、多種類型電磁閥組成，主要完成分揀生產(chǎn)線中的廢物料并將其搬運(yùn)至廢料存儲器中。
(8) 分類站
由滾珠絲杠、滑桿推出部件、分類料倉、步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)驅(qū)動器、傳感器、開關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、電氣網(wǎng)孔板、多種類型電磁閥及氣缸組成，主要完成按工件類型分類，將工件推入料倉。
四、控制系統(tǒng)
西門子PLC：
1. 每站均增配EM277 PROFIBUS-DP通信模塊，用于組建西門子PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)， 每站PLC主機(jī)均采用CPU224；加工站配CPU226。
2. 主控單元配置S7-300系列PLC：CPU313C-2DP（32KB工作內(nèi)存，帶PROFIBUS-DP主/從接口，16路數(shù)字量輸入/16路晶體管輸出，PID，計數(shù)器，PWM脈沖輸出，頻率測量功能），40針前連接器，64K MMC存儲卡。
3. 配有7英寸，工業(yè)彩色觸摸屏。
4. 總線結(jié)構(gòu)：采用西門子PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)通信，使各站之間的控制信息和狀態(tài)數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r相互交換。配有PC/PPI編程電纜、PC/MPI編程電纜及觸摸屏下載電纜。
其它配件：
靜音氣泵、PU軟管、連接器、工具、連接電纜、工件、指導(dǎo)書、使用說明書、軟件、程序等
控制系統(tǒng)配置：
一、產(chǎn)品概述
MES網(wǎng)絡(luò)型模塊式柔性自動化生產(chǎn)線實訓(xùn)系統(tǒng)是一種最為典型的機(jī)電一體化、自動化類產(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)械制造及其自動化、機(jī)電一體化、電氣工程及自動化、控制工程、測控技術(shù)、計算機(jī)控制、自動控制等相關(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)場基礎(chǔ)上又針對實訓(xùn)教學(xué)進(jìn)行了專門設(shè)計，強(qiáng)化了各種控制和工程實踐能力。采用了先進(jìn)的總線控制方式，增配有主控PLC、工業(yè)觸摸屏、MCGS工業(yè)組態(tài)監(jiān)控軟件、MES生產(chǎn)制造管理軟件等，系統(tǒng)更加完整性，更能展現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場的工作狀態(tài)及現(xiàn)代制造工業(yè)的發(fā)展方向。
系統(tǒng)由八個站組成，分別為：上料檢測站、搬運(yùn)站、加工站、搬運(yùn)安裝站、安裝站、分類站、搬運(yùn)分揀站、傳送分揀站，控制系統(tǒng)采用西門子的PLC進(jìn)行控制，具有較好的柔性，即每站各有一套PLC控制系統(tǒng)獨立控制，在單個培訓(xùn)完成以后，又可以將相鄰的兩站、三站…直至八站連在一起，學(xué)習(xí)復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、編程、調(diào)試和整機(jī)運(yùn)行。
二、技術(shù)指標(biāo)
1、輸入電源：單相三線～220V±10% 50Hz
2、工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃ 相對濕度＜85%(25℃) 海拔＜4000m
3、裝置容量：≤1.5kVA
4、整機(jī)尺寸：3800mm×1700mm×1400mm
三、系統(tǒng)組成
系統(tǒng)的硬件由八個站組成
(1) 上料檢測站
由料臺、導(dǎo)料機(jī)構(gòu)、推料機(jī)構(gòu)、檢測識別光電開關(guān)、開關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、電氣網(wǎng)孔板、電磁閥及氣缸組成，主要完成將工件從料臺依次送到檢測工位、等待取走。
(2) 搬運(yùn)站
由機(jī)械手、橫臂、回轉(zhuǎn)臺、旋轉(zhuǎn)氣缸、開關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、電氣網(wǎng)孔板、多種類型電磁閥及氣缸組成，主要完成將工件從上站搬至下一站。
(3) 加工站
由6工位回轉(zhuǎn)工作臺、刀具庫（3種刀具）、升降式加工系統(tǒng)、加工組件、檢測組件、步進(jìn)驅(qū)動器、步進(jìn)電機(jī)、光電傳感器、接近開關(guān)、開關(guān)電源、平面推力軸承、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、電氣網(wǎng)孔板、通訊接口板、直流減速電機(jī)、多種類型電磁閥及氣缸組成，回轉(zhuǎn)工作臺有六個旋轉(zhuǎn)工位，加工站主要完成工件的加工（鉆孔、銑孔），并進(jìn)行工件檢測。
(4) 搬運(yùn)安裝站
由轉(zhuǎn)動加平移工作臺、塔吊臂、機(jī)械手、工業(yè)導(dǎo)軌、開關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、電氣網(wǎng)孔板、多種類型電磁閥及氣缸組成，主要完成將上站工件拿起放入安裝平臺，將裝好工件拿起放下站。
(5) 安裝站
由吸盤機(jī)械手、搖臂部件、直流減速電機(jī)、料倉換位部件、工件推出部件、真空發(fā)生器、開關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、電氣網(wǎng)孔板、多種類型電磁閥及氣缸組成，主要完成選擇要安裝工件的料倉，將工件從料倉中推出，將工件安裝到位。
(6) 傳送分揀站
主要由三相交流減速電機(jī)、光電傳感器、色傳感器、開關(guān)電源、按鈕、I/O接口板、電氣網(wǎng)孔板等組成，主要完成將材料傳送至下一站。
(7) 搬運(yùn)分揀站
主要由工業(yè)導(dǎo)軌、升降氣缸、氣爪、磁性開關(guān)、廢料存儲器、開關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、電氣網(wǎng)孔板、多種類型電磁閥組成，主要完成分揀生產(chǎn)線中的廢物料并將其搬運(yùn)至廢料存儲器中。
(8) 分類站
由滾珠絲杠、滑桿推出部件、分類料倉、步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)驅(qū)動器、傳感器、開關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、電氣網(wǎng)孔板、多種類型電磁閥及氣缸組成，主要完成按工件類型分類，將工件推入料倉。
四、控制系統(tǒng)
西門子PLC：
1. 每站均增配EM277 PROFIBUS-DP通信模塊，用于組建西門子PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)， 每站PLC主機(jī)均采用CPU224；加工站配CPU226。
2. 主控單元配置S7-300系列PLC：CPU313C-2DP（32KB工作內(nèi)存，帶PROFIBUS-DP主/從接口，16路數(shù)字量輸入/16路晶體管輸出，PID，計數(shù)器，PWM脈沖輸出，頻率測量功能），40針前連接器，64K MMC存儲卡。
3. 配有7英寸，工業(yè)彩色觸摸屏。
4. 總線結(jié)構(gòu)：采用西門子PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)通信，使各站之間的控制信息和狀態(tài)數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r相互交換。配有PC/PPI編程電纜、PC/MPI編程電纜及觸摸屏下載電纜。
其它配件：
靜音氣泵、PU軟管、連接器、工具、連接電纜、工件、指導(dǎo)書、使用說明書、軟件、程序等
控制系統(tǒng)配置：
| 序號 | 站名 | 主機(jī) | 規(guī)格 | 備注 |
| 1 |
上料站 （主站） |
Cpu313c-2dp | 16路數(shù)字量輸入/16路繼電器輸出 | 7寸工業(yè)級觸摸屏 |
| 2 | 搬運(yùn)站 | Cpu224+ EM277 | 14路數(shù)字量輸入/10路繼電器輸出 | |
| 3 | 加工站 | Cpu226+ EM277 | 24路數(shù)字量輸入/16路晶體管輸出 | |
| 4 | 搬運(yùn)安裝站 | Cpu224+ EM277 | 14路數(shù)字量輸入/10路繼電器輸出 | |
| 5 | 安裝站 | Cpu224+ EM277 | 14路數(shù)字量輸入/10路繼電器輸出 | |
| 6 | 傳送分揀站 | Cpu224+ EM277 | 14路數(shù)字量輸入/10路繼電器輸出 | |
| 7 | 搬運(yùn)分揀站 | Cpu224+ EM277 | 14路數(shù)字量輸入/10路繼電器輸出 | |
| 8 | 分類站 | Cpu224+ EM277 | 14路數(shù)字量輸入/10路晶體管輸出 | |
| 總線結(jié)構(gòu)采用RS485網(wǎng)絡(luò)通信，使各站之間的控制信息和狀態(tài)數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r相互交換。每站均配PC/PPI編程電纜一根。 | ||||
五、實訓(xùn)項目
1. 了解傳感器的應(yīng)用
2. 觀察氣動元件的應(yīng)用
3. 掌握PLC控制技術(shù)
模塊式柔性自動化生產(chǎn)線實訓(xùn)系統(tǒng)八個工作站各自都有一套PLC主機(jī)，可分成八個完全獨立的工作站進(jìn)行實訓(xùn)，在對各單元生產(chǎn)工藝和電氣控制系統(tǒng)的構(gòu)成熟悉后，通過PLC編程可完成：
PLC基本指令學(xué)習(xí)和實際應(yīng)用
(1) 系統(tǒng)故障檢測
(2) 工件上料程序控制
(3) 工件搬運(yùn)程序控制
(4) 工件檢測程序控制
(5) 工件搬運(yùn)安裝程序控制
(6) 工件安裝程序控制
(7) 工件分類程序控制
(8) 多工作工位程序控制
(9) 工作單元聯(lián)網(wǎng)程序控制
(10) 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動控制
(11) 工控組態(tài)監(jiān)控
(12) MES生產(chǎn)管理系統(tǒng)實訓(xùn)
(13) 觸摸屏使用及操作
(14) 機(jī)械手搬運(yùn)控制
(15) 成廢品分揀控制
(16) 變頻調(diào)速控制
(17) 傳輸帶控制
4. 電氣控制系統(tǒng)安裝調(diào)試
5. 機(jī)械系統(tǒng)安裝調(diào)試
6. 電機(jī)驅(qū)動調(diào)試
7. 系統(tǒng)維護(hù)和故障檢測技術(shù)
六、軟件
工業(yè)組態(tài)監(jiān)控軟件：當(dāng)八個站全部進(jìn)入聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)時，管理員能夠通過組態(tài)監(jiān)控機(jī)中各種組態(tài)按鈕方便的控制整個系統(tǒng)的運(yùn)行、暫停、繼續(xù)、停止等等；另外也可以監(jiān)視單個站的運(yùn)行、暫停、繼續(xù)、停止等等。每個站的工作狀態(tài)在監(jiān)控畫面上也能夠看到。
MES生產(chǎn)制造管理軟件：在整個系統(tǒng)的生產(chǎn)過程中，由MES生產(chǎn)管理系統(tǒng)制定下達(dá)各項生產(chǎn)計劃任務(wù)，并實時地反映在MES上位機(jī)的監(jiān)控畫面上。下層制造系統(tǒng)將整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)及當(dāng)前工件加工狀態(tài)作自動統(tǒng)計，并實時傳輸?shù)缴a(chǎn)管理系統(tǒng)MES。具有計劃、調(diào)度和實時監(jiān)控等功能。能夠?qū)崿F(xiàn)和系統(tǒng)組態(tài)監(jiān)控軟件的集成，實時監(jiān)視生產(chǎn)線的生產(chǎn)情況。學(xué)生可以通過該軟件了解和學(xué)習(xí)生產(chǎn)型企業(yè)的生產(chǎn)物流管理的全過程，并可開展企業(yè)生產(chǎn)管理方面的相關(guān)培訓(xùn)。