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模擬環(huán)形罐裝生產(chǎn)線實訓考核系統(tǒng)
一、系統(tǒng)概述
模擬環(huán)形罐裝生產(chǎn)線實訓考核系統(tǒng)考核裝置緊密結合《中國制造2025》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要》對“智能制造”和經(jīng)濟社會發(fā)展重點領域急需緊缺專門人才及創(chuàng)新型科技人才的培養(yǎng)要求，依據(jù)國家相關職業(yè)工種培養(yǎng)及鑒定標準，結合中國當前制造業(yè)的崗位需求，接軌世界技能競賽（Worldskills）相關標準及規(guī)程開發(fā)設計而成。該套系統(tǒng)以“工作站”(Working Station）形式綜合體現(xiàn)機電一體化自動生產(chǎn)、工業(yè)機器人自動化“工作單元”、及其他附屬工作設施，操作者可以在學習中培養(yǎng)訓練自動化專業(yè)技能、機器人自動化技能、世界競賽要求等，同時也可以提高職業(yè)素養(yǎng)中的社會能力與方法能力。
模擬灌裝生產(chǎn)線實訓系統(tǒng)由灌裝上料工作站、加蓋擰蓋工作站、檢測分揀工作站、工業(yè)機器人包裝工作站、成品自動入庫工作站組成，包括了智能裝配生產(chǎn)系統(tǒng)、自動包裝系統(tǒng)、自動化立體倉庫及智能入庫系統(tǒng)、自動檢測機質(zhì)量控制系統(tǒng)、生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)等，是一個完整的智能工廠模擬裝置，應用了工業(yè)機器人技術、PLC控制技術、步進控制技術、伺服控制技術、工業(yè)傳感器技術、電機驅(qū)動技術等工業(yè)自動化相關技術，可實現(xiàn)空瓶自動上料、顆粒物料多樣上料、物料自動分揀、顆?？蛇x填裝、自動加蓋、自動擰蓋、成品檢測、成品分揀、機器人抓取入盒、盒蓋包裝、自動入庫等智能生產(chǎn)全過程。
二、技術參數(shù)
1、系統(tǒng)電源： 220V
2、設備重量：360kg
3、額定電壓：AC220V ±5%
4、額定功率：3.6KW
5、環(huán)境濕度：≤90%
6、設備尺寸：420cm×72cm×150cm(長×寬×高)
7、安全保護功能：急停按鈕，漏電保護，過流保護。
8、PLC:西門子S7-1200
9、伺服：西門子V90/電機SIMOTICS S-1FL6
10、觸摸屏：MT8101IE+MT-FX3M
11、步進電機：驅(qū)動器SR2/電機AM17HD6426-06N
12、機器人：ABB IRB120機器人
三、系統(tǒng)組成
（一）灌裝上料工作站
1、工作站介紹
上料皮帶逐個將空瓶輸送到主輸送皮帶；同時顆粒上料機構將料筒內(nèi)的物料推出；顆粒分揀機構對顆粒物料根據(jù)顏色進行分揀；當空瓶到達填裝位后，皮帶停止，定位夾緊機構將空瓶固定；吸取機構將分揀到位的顆粒物料吸取放到空瓶內(nèi)；瓶子內(nèi)物料到達設定的顆粒數(shù)量后，定位夾緊機構松開，皮帶啟動，將瓶子輸送到下一個工位。此單元可以設定多樣化的填裝方式，可從物料顏色（2種）、顆粒數(shù)量（*多4粒）進行不同的組合，產(chǎn)生8種填裝方式。
2、主要技術參數(shù)
（1）CPU（1214C DCDCDC）：品牌西門子，14 點集成 24 V 直流數(shù)字量輸入，10 點集成數(shù)字量輸出，2 點集成模擬量輸入，0 至 10 V，2 點脈沖輸出 (PTO)，頻率高達 100 kHz，脈沖寬度調(diào)制輸出 (PWM)，頻率高達 100 kHz，集成以太網(wǎng)接口（TCP/IP native、ISO-on-TCP），所有模塊上均為可拆卸的端子。
（2）直流減速電機（Z2D1024GN-18S-2GN75K）：24VDC；減速比1/75；1800Rpm；0.45Kg.cm；0.69A；GN齒輪軸型。
（3）旋轉氣缸（HRQ10）：品牌亞德客，雙活塞齒輪齒條式復動型；缸徑10；回轉角度范圍0-190°；重復精度0.2°；力矩1.1Nm；接管口徑M4*0.8；油壓緩沖。
（4）光纖放大器（E3X-HD41）:品牌歐姆龍，PNP輸出；VR調(diào)節(jié)（粗/微調(diào)）；響應時間1ms以下；12-24VDC供電；紅色LED光源；各類線纜長度2m；尺寸15*39*73mm。
（5）光纖頭（E32-ZD200）：品牌歐姆龍，擴散反射型，螺紋形，M6，端視圖0.005560100，標準型2 m 自由裁切，適用于定位 M8 (約 18 g)
（6）光纖頭（E32-ZD200E）：品牌歐姆龍，擴散反射型，螺紋形，M3，端視圖附有鏡頭0.005 200 32不斷裂強韌撓性1 m，自由裁切M3, 若搭配 F-2HA使用光點直徑 0.4(約 6 g)
（7）開關電源（西門子開關電源5A）：雙組輸出24VDC；額定150W/6.2A。
（8）斷路器（EA9AN2C10A）:2極；額定10A；C型脫扣特性。
（9）感應開關：兩線式；有接點磁簧管型；常開型；線長2m；5-30VDC供電；紅色LED指示；適用范圍G型（用于MD、MK、TR、TC、ACP、ACQ、STM、TWH（M）、TWQ、SDA氣缸）
（二）加蓋擰蓋工作站
1、工作站介紹
接收上一工作站填裝好顆粒的瓶子，當瓶子被輸送到加蓋機構后，主輸送皮帶停止，夾蓋定位夾緊機構將瓶子固定，加蓋機構啟動加蓋流程，將蓋子加到瓶子上；加好蓋子后主輸送皮帶啟動，加上蓋子的瓶子繼續(xù)被送往擰蓋機構，到擰蓋機構下方，主輸送皮帶停止，擰蓋定位夾緊機構將瓶子固定，擰蓋機構啟動，將瓶蓋擰緊，主輸送皮帶啟動，將擰好蓋子的物料瓶輸送到下一工位。瓶蓋分為白色和黑色兩種。
2、主要技術參數(shù)
（1）CPU（1214C DCDCDC）：品牌西門子，14 點集成 24 V 直流數(shù)字量輸入，10 點集成數(shù)字量輸出，2 點集成模擬量輸入，0 至 10 V，2 點脈沖輸出 (PTO)，頻率高達 100 kHz，脈沖寬度調(diào)制輸出 (PWM)，頻率高達 100 kHz，集成以太網(wǎng)接口（TCP/IP native、ISO-on-TCP），所有模塊上均為可拆卸的端子。
（2）CPU擴展（SM1221）：品牌西門子，16×24VDC 輸入 電流吸收/電流源。
（3）CPU擴展（SM1222）：品牌西門子，8×24VDC 輸出 電流源。
（4）直流減速電機（Z2D1024GN-18S-2GN75K）：24VDC；減速比1/75；1800Rpm；0.45Kg.cm；0.69A；GN齒輪軸型。
（5）擰蓋電機（ZGX45RGG DC24V ）：24VDC；減速比1/22.5；直徑45；額定轉速：2.4、（rpm）r/min；0.47A；永磁直流行星齒輪減速電機。
（6）筆型氣缸（PB-10X80-S-U）：品牌亞德客，復動型；缸徑Ф10；行程80mm；附磁石；徑向進氣型；軸向固定架；內(nèi)螺紋M5*0.8；防撞墊緩沖。
（7）光纖放大器（E3X-HD41）:品牌歐姆龍，PNP輸出；VR調(diào)節(jié)（粗/微調(diào)）；響應時間1ms以下；12-24VDC供電；紅色LED光源；各類線纜長度2m；尺寸15*39*73mm。
（8）光纖頭（E32-ZD200）：品牌歐姆龍，擴散反射型，螺紋形，M6，端視圖0.005560100，標準型2 m 自由裁切，適用于定位 M8 (約 18 g)
（9）開關電源（西門子開關電源5A）：雙組輸出24VDC；額定150W/6.2A。
（10）斷路器（EA9AN2C10A）:2極；額定10A；C型脫扣特性。
（11）感應開關：兩線式；有接點磁簧管型；常開型；線長2m；5-30VDC供電；紅色LED指示；適用范圍G型（用于MD、MK、TR、TC、ACP、ACQ、STM、TWH（M）、TWQ、SDA氣缸）
（三）檢測分揀工作站
1、工作站介紹
主皮帶運行，接收上一站擰好蓋后的物料瓶子，當物料瓶經(jīng)過檢測機構時：回歸反射傳感器檢測瓶蓋是否擰緊；檢測機構檢測瓶子內(nèi)部顆粒是否符合要求；對擰蓋與顆粒均合格的瓶子進行瓶蓋顏色判別區(qū)分；擰蓋或顆粒不合格的瓶子被分揀機構推送到廢品皮帶上（短皮帶）；擰蓋與顆粒均合格的瓶子被輸送到皮帶末端，等待機器人搬運。
2、主要技術參數(shù)
（1）雙軸氣缸（TR-16X125-S）：復動型；缸徑Ф12；行程125mm；附磁石；銅套軸承；內(nèi)螺紋M5*0.8；防撞墊緩沖。
（2）調(diào)壓過濾器：介質(zhì)空氣；內(nèi)螺紋PT1/4；差壓排水式；Mpa刻度；濾水杯容量15CC
氣體電磁閥：五口二位；先導式；雙位置雙電控；內(nèi)螺紋M5；工作電壓24VDC；DIN插座式；鋁合金；壓力范圍0.15-0.8Mpa；介質(zhì)空氣。
（3）CPU（1214C DCDCDC）：品牌西門子，14 點集成 24 V 直流數(shù)字量輸入，10 點集成數(shù)字量輸出，2 點集成模擬量輸入，0 至 10 V，2 點脈沖輸出 (PTO)，頻率高達 100 kHz，脈沖寬度調(diào)制輸出 (PWM)，頻率高達 100 kHz，集成以太網(wǎng)接口（TCP/IP native、ISO-on-TCP），所有模塊上均為可拆卸的端子。
（4）CPU擴展（SM1221）：品牌西門子，16×24VDC 輸入 電流吸收/電流源。
（5）CPU擴展（SM1222）：品牌西門子，8×24VDC 輸出 電流源。
（6）直流減速電機（Z2D1024GN-18S-2GN75K）：24VDC；減速比1/75；1800Rpm；0.45Kg.cm；0.69A；GN齒輪軸型。
（7）光纖放大器（E3X-HD41）:?品牌歐姆龍，PNP輸出；VR調(diào)節(jié)（粗/微調(diào)）；響應時間1ms以下；12-24VDC供電；紅色LED光源；各類線纜長度2m；尺寸15*39*73mm。
（8）光纖頭（E32-ZD200）：品牌歐姆龍，擴散反射型，螺紋形，M6，端視圖0.005560100，標準型2 m 自由裁切，適用于定位 M8 (約 18 g)
（9）光纖頭（E32-ZD200E）：品牌歐姆龍，擴散反射型，螺紋形，M3，端視圖附有鏡頭0.005 200 32不斷裂強韌撓性1 m，自由裁切M3, 若搭配 F-2HA使用光點直徑 0.4(約 6 g)
（10）開關電源（西門子開關電源5A）：單組輸出24VDC；額定150W/6.2A。
（11）斷路器（EA9AN2C10A）:2極；額定10A；C型脫扣特性。
（12）感應開關：兩線式；有接點磁簧管型；常開型；線長2m；5-30VDC供電；紅色LED指示；適用范圍G型（用于MD、MK、TR、TC、ACP、ACQ、STM、TWH（M）、TWQ、SDA氣缸）
（13）256色指示燈（BNI0072）：256種顏色指示燈，可做為設備運行指示及遠程IO學習。
（四）工業(yè)機器人包裝工作站
1、工作站介紹
AB兩個升降臺分別存儲包裝盒底和包裝盒蓋；工業(yè)機器人包裝工作站啟動后，A升降臺將包裝盒底推向物料臺上，A升降臺隨之上升一個盒底位；等待上一站檢測合格的物料瓶到位，當上一站合格物料瓶到位，啟動工業(yè)機器人將瓶子抓取，并放入物料臺上的包裝盒底內(nèi)；當包裝盒底4個工位放滿瓶子，工業(yè)機器人自動從B升降臺上吸取盒蓋，蓋在包裝盒上，B升降臺隨之上升一個盒蓋位，并通知成品自動入庫工作站入庫。
2、主要技術參數(shù)
（1）機器人（IRB120）：ABB品牌，水平伸展距離 580mm，*大負載 3kg，本體重量 25kg，自重負載比 4.8，連接控制柜電纜長度 7m，自由度 6自由度，重復定位精度 ±0.01mm，工作范圍*大速度：J1≧±165?（250?/s) J2≧+110?~-110?（250?/s) J3≧+70?~-90?（250?/s) J4≧±160?（320?/s) J5≧±120?（320?/s) J6≧±400?（420?/s)
（2）機器人控制器：ABB品牌IRC5型號，尺寸（長寬高） 258 x450 x 565mm，重量 27.5kg，外部接口：輸入/輸出：標準16/16（*多8192）數(shù)字： 24 V DC或繼電器信號,模擬： 1×0-10 V,串行通道：1×RS 232（RS422帶適配器）,網(wǎng)絡:以太網(wǎng)（10/100 MB/s）,兩條通道： 服務和LAN,現(xiàn)場總線（主）： DeviceNet，PROFINET，PROFIBUS DP，Ether net/IP,現(xiàn)場總線（從）： PROFINET，PROFIBUS DP，Ether net/IP，Interbus，Allen-Bradley遠程I/O，CC-link,處理編碼器 *多6通道,供電電源 200~240VAC，50~60Hz，等。
（3）示教器： ABB品牌，重1 kg，6.5＂圖形化彩色觸摸屏，操縱桿，緊急停，支持慣用左/右手切換，支持U盤，維護,診斷軟件，恢復程序，帶時間標記登錄，支持遠程服務。
步進電機驅(qū)動器：輸入電壓12-48VDC；輸入信號電壓4-28VDC；輸入電流0.3-2.2A；步進脈沖頻率2-2MHz；3位撥碼開關；8種電流細分選擇
（4）CPU（1214C DCDCDC）：品牌西門子，14 點集成 24 V 直流數(shù)字量輸入，10 點集成數(shù)字量輸出，2 點集成模擬量輸入，0 至 10 V，2 點脈沖輸出 (PTO)，頻率高達 100 kHz，脈沖寬度調(diào)制輸出 (PWM)，頻率高達 100 kHz，集成以太網(wǎng)接口（TCP/IP native、ISO-on-TCP），所有模塊上均為可拆卸的端子。
（5）CPU擴展（SM1221）：品牌西門子，16×24VDC 輸入 電流吸收/電流源。
（6）CPU擴展（SM1222）：品牌西門子，8×24VDC 輸出 電流源。
（7）開關電源（西門子開關電源5A）：單組輸出24VDC；額定150W/6.2A。
（8）斷路器（EA9AN2C10A）:2極；額定10A；C型脫扣特性。
（9）感應開關：兩線式；有接點磁簧管型；常開型；線長2m；5-30VDC供電；紅色LED指示；適用范圍G型（用于MD、MK、TR、TC、ACP、ACQ、STM、TWH（M）、TWQ、SDA氣缸）
（10）調(diào)壓過濾器：介質(zhì)空氣；內(nèi)螺紋PT1/4；差壓排水式；Mpa刻度；濾水杯容量15CC
氣體電磁閥：五口二位；先導式；雙位置雙電控；內(nèi)螺紋M5；工作電壓24VDC；DIN插座式；鋁合金；壓力范圍0.15-0.8Mpa；介質(zhì)空氣。
（五）成品自動入庫工作站
1、工作站介紹
由一個弧形立體倉庫和2軸伺服堆垛機構組成，當工業(yè)機器人工作站完成包裝任務，接收信號把機器人工作站物料臺上的包裝盒體吸取出來，然后按要求依次放入倉儲相應倉位。2×3的倉庫每個倉位均安裝一個檢測傳感器，堆垛機構水平軸為精密分度盤機構，垂直機構為渦輪絲桿升降機構，均由西門子V90精密伺服電機進行高精度控制。
2、主要技術參數(shù)
（1）V90伺服控制：品牌西門子，集成全部控制模式：外部脈沖位置控制 內(nèi)部設定值位置控制 速度控制 扭矩控制，集成抱閘繼電器，1MHz高速脈沖輸入，20位分辨率絕對值編碼器，可通過SD卡參數(shù)復制等。
（2）V90伺服電機：品牌西門子，額定速度2000rpm,額定扭矩1.27NM，絕對編碼器20位分辨，保護等級IP65 自冷卻。
（3）真空發(fā)生器：直接配管型（無消聲器）；噴嘴直徑Ф0.5；*高真空度+88kPa；SUP接口Rc1/8；VAC接口Rc1/8；EXH接口Rc1/8
（4）吸盤：垂直真空口接管；不帶緩沖；Ф10平行吸盤；丁晴橡膠；接管方式外螺紋；螺紋直徑M5*0.8
（5）CPU（1214C DCDCDC）：品牌西門子，14 點集成 24 V 直流數(shù)字量輸入，10 點集成數(shù)字量輸出，2 點集成模擬量輸入，0 至 10 V，2 點脈沖輸出 (PTO)，頻率高達 100 kHz，脈沖寬度調(diào)制輸出 (PWM)，頻率高達 100 kHz，集成以太網(wǎng)接口（TCP/IP native、ISO-on-TCP），所有模塊上均為可拆卸的端子。
（6）CPU擴展（SM1221）：品牌西門子，16×24VDC 輸入 電流吸收/電流源。
（7）CPU擴展（SM1222）：品牌西門子，8×24VDC 輸出 電流源。
（8）開關電源（西門子開關電源5A）：單組輸出24VDC；額定150W/6.2A。
（9）斷路器（EA9AN2C10A）:2極；額定10A；C型脫扣特性。
（10）感應開關：兩線式；有接點磁簧管型；常開型；線長2m；5-30VDC供電；紅色LED指示；適用范圍G型（用于MD、MK、TR、TC、ACP、ACQ、STM、TWH（M）、TWQ、SDA氣缸）
（11）調(diào)壓過濾器：介質(zhì)空氣；內(nèi)螺紋PT1/4；差壓排水式；Mpa刻度；濾水杯容量15CC
氣體電磁閥：五口二位；先導式；雙位置雙電控；內(nèi)螺紋M5；工作電壓24VDC；DIN插座式；鋁合金；壓力范圍0.15-0.8Mpa；介質(zhì)空氣。
（六）人機界面
7寸寬屏觸摸被安裝在成品入倉單元，與灌裝自動化生產(chǎn)組各站控制器PLC連接通訊，顯示設備所需要的參數(shù)設置，設備啟停，顯示各站間的IO信號，硬件IP等。