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FW03小型工业4.0智能制造生产线教学平台
据国家2025智能制造规划，和人工智能教学普及，着力提高教学与专业建设，本实验室建设方案充分体现智能制造工业4.0发展趋势与应用动向，所展示的工业机器人、数控机床加工、立体仓库、RFID、PLC工作站等单元，涉及内容全面。以结合实际生产的实训为核心设施，注重基础训练，兼顾未来应用的新型机器人，拓展学生视野。可作为大专院校自动化专业、机电一体化专业、机器人专业的实训设备，组建工业4.0智能无人工厂培训，提高阶段综合性学习与训练。
一、产品定位：
可作为大专院校、中高职学生自动化专业、机电一体化专业、机器人专业、企业工程师进行机器人、数控加工、材料出入仓库进一体化组建机器个上下料培训，提高阶段综合性学习与训练。
二、产品功能：
本套设备是以小型的柔性制造系统为载体，主要特点是占地空间小、操作安全、涉及的知识点丰富、综合，系统性强、成本低、师生容易上手等；主要是由一台工业6轴自由度机器人、一台三坐标机械手臂、一台柔性数控车床、一台柔性数控铣床、RFID系统、PLC工作站、智能仓库、中控台、传输带等部份组成，实现自动化上下料、加工等无人工作环节，机器人按指令分别给两台机器送料取料；该系统能够实现工业机器人上下料工作站系统的编程、上下料系统的集成、RFID系统应用、PLC系统编程、数控车床编程加工、数控铣床编程加工、现场总线的通讯实训等环节。让学生轻松掌握工业6轴机器人上下料与数控机床组建柔性加工生产系统，能满足学生对工业机器人学习及操作的需要，学生通过该套系统的学习与训练，对智能生产无人工厂的组建整体性应用有全面的了解与体验。
三、产品工作流程：
三坐标机械手臂从原材料仓库取出原材料到传输线上，RFID系统读取数值，由传输线运送到6自由度工业机器人端，由负责数控机床的上下料工作，数控车削单元将零件加工完毕后，机床自动开门，零件由机器人送置到数控铣削加工中心进行加工下一道工序，加工完毕后铣床自动开门，由机器人取出成品零件送置到传输带上，输送到智能仓库端，由三坐标机械手臂将成品零件入库，RFID系统读取数值。学生在熟练掌握该系统的操作与编程以后，也可以对零件类型和加工工艺进行调整。
三、基本实训项目
1、工业机器人实训
2、数控技术实训
3、机器人与机床通讯技术
4、机械结构训练技术
5、气动控制技能培训
6、故障检测技术技能培训
7、传感器技术及应用
8、PLC编程技术
9、RFID系统的应用
四、系统主要配置清单
序号 | 名称 | 数量 | 型号 |
1 | 工业6轴高速机器人 | 1台 | 0805A |
2 | 三坐标机械手臂 | 1台 | RF003 |
3 | 数控车削加工中心 | 1台 | CK210-FM |
4 | 数控铣削加工中心 | 1台 | XK200-FM |
5 | 智能仓库 | 1个 | CS01 |
6 | 传输带 | 1条 | CS02 |
7 | RFID系统单元 | 1套 | CS03 |
8 | 西门子PLC控制器 | 1个 | 6ES7 214-1HG31-0XB0 |
9 | 西门子PLC扩展IO模块 | 1个 | 6ES7 223-1PL30-0XB0 |
10 | 触摸屏中控台 | 1个 | MT8102IP |
11 | 欧姆龙继电器模组 | 2个 | BMZ-R1 |
12 | 电子手脉 | 2个 | HLI6 |
13 | 车削数控系统 | 1套 | 980TB数控系统 |
14 | 铣削数控系统 | 1套 | 980MC数控系统 |
15 | 6轴机器人控制系统 | 1套 | CRP-S4 |
16 | 三爪气动卡盘 | 1套 | SMC |
17 | 铣床自动夹具 | 1套 | SH01 |
18 | 机床自动门推拉系统 | 2套 | KIFL3 |
19 | SMC 平行机械手夹爪 | 1个 | MHZL2 |
20 | 屏蔽电缆 | 3条 | |
22 | 0.6帕空压机 | 1台 | |
23 | 铝合金工作台 | 1套 |
五、主要设备技术参数
序号 | 名称 | 数量 | 单位 | 设备简介及功能 |
1 | 六自由度工业机器人 | 1 | 套 | (A) 设备特点 1、工业机器人基本组成单元（电机、减速箱、驱动器、控制器）和基本原理，能够完成基本的电气接线和结构的安装； 2、对工业机器人的基本运动熟悉，包括（关节运动、插补运动、直线插补运动、圆弧插补运动等）； 3、掌握工业机器人的坐标系统（用户坐标系、工具坐标系、机器人坐标系、世界坐标系）并熟练对坐标系的转换； 4、掌握工业机器人基本编程指令，并对工业机器人进行编程； 5、掌握运动控制卡的使用及编程； 6、掌握机器人系统中的模拟各种场合进行综合编程； (B) 设备参数 功能:3C、喷涂、打磨、上下料、搬运等； 自由度轴数：6轴； 负载：5kg； 驱动方式：交流伺服驱动； 大单轴速度：1轴（底部旋转）266度/秒； 2轴（下臂）297度/秒； 3轴（上臂）300度/秒； 4轴（手臂旋转）333度/秒； 5轴（手臂摆动）500度/秒； 6轴（手臂旋转）500度/秒； 各轴运动范围：1轴（底部旋转）±180度； 2轴（下臂）：-100度/+80度； 3轴（上臂）：-80度/+95度； 4轴（手臂旋转）：±180度； 轴（手臂摆动）：±120度； 6轴（手臂旋转）：±360度 本体重量：50kg； 能耗：2.8kw； |
2 | 数控车削加工中心本体 | 1 | 套 | (A) 设备特点 1、使用220伏电压、采用透明有机玻璃与金属钣金全封闭结构，提高使用的安全性和观摩性，采用精选的优质铸铁材料铸造，床身导轨经超音频淬火后精磨，硬度高、钢性好,保证机器的钢性，采用高精度研磨滚珠丝杆，保证机器加工精度，XZ各轴配置有集中式润滑油路系统，保证丝杆及导轨使用寿命和加工精度；可自动车削各种回转表面，如圆柱面、圆锥面、特形面等，并能进行车螺纹、镗、铰加工，效率高、适用性强； 2、配有工件冷却系统，可加工钢件；配置4工位电动刀架，可加工复杂的零件工艺； 3、配有电子手轮（手脉）、手动操作及对刀操作更方便灵活，配有Led工作灯； 4、主要加工材料有：钢、铁、铜、铝、PVC塑料等材料； (B) 设备参数 重复定位精度：0.02mm 系统分辨率：0.001mm 大回转直径：210mm 大夹持直径：80mm X/Z轴行程：80/290mm 主轴转速(无级)：300~1750rpm±10% 大移动速度：2000mm/min Z 轴大进给速度：2000mm /min X 轴大进给速度：1000mm /min 电动刀架工位数：4工位 刀架角度：360 ° 回转精度：0.005mm 主轴通孔：20mm 气动卡盘：直径110mm 冷却系统：有 车螺纹功能：有 主轴孔莫氏锥度：莫氏3号 尾轴孔莫氏锥度：莫氏2号 功率：750W 电子手轮：4轴三档电子手轮 丝杆：C5级滚珠丝杆 机床自动门：开关门速度90mm/秒 使用电源：AC220V/50Hz 净重/毛重：180/200kg 外型尺寸：1000×700×580mm |
3 | 数控铣削加工中心本体 | 1 | 套 | (A) 设备特点 1、配有气动工装夹具和自动推拉门，全封闭防护结构；采用透明有机玻璃与金属钣金全封闭结构，使用220伏电压、床身使用优质铸铁材料铸造、采用高精度研磨滚珠丝杆； 2、配有电子手轮（手脉）、手动操作及对刀操作更方便灵活，配有Led工作灯； 3、主要加工材料有：钢、铁、铜、铝、PVC塑料等材料； (B) 设备参数 重复定位精度：0.02mm 系统分辨率：0.001mm 大钻孔直径：13mm 大铣削直径：16mm 工作台尺寸：400×90mm X/Y/Z轴行程：210/95/200mm 工作台T型槽尺寸：12 mm 工作台T型槽个数：3 丝杆：工业级C5级滚珠丝杆 电子手轮：配有4轴电子手轮(手脉) 主轴转速：100~3500 转/分钟 快速移动速度：1200mm/min 功率：600W 多轴联动功能：预留有第4轴接口，可加装第四轴，可实现四轴联动 气动钳：夹持大小大于100*100mm 机床自动门：气动推拉方式 使用电源： AC220V/50Hz 机床尺寸：845×580×850mm 包装尺寸：1140×830×950mm 净重/毛重：100Kg /120Kg 重量：150 kg |
4 | PLC单元 | 1 | 套 | 设备特点 铝合金型材构成，连接牢固，玻璃门一目了然，使用工业级PLC，可随意扩展。 设备参数 CPU 特征 用户存储器：75 KB 工作存储器/4 MB 负载存储器，可用 SD 卡扩展/10 KB 保持性存储器 板载数字 I/O:14 点输入/10 点输出 板载模拟 I/O:2 路输入 信号模块扩展:多 8 个信号模块 信号板扩展:多 1 块信号板 通信模块扩展:多 3 个通信模块 高速计数器：单相：3 个 100 kHz 以及 3 个 30 kHz 的时钟频率；正交相位：3 个 80 kHz 以及 3 个 20 kHz 的时钟频率 脉冲输出：4 脉冲捕捉输入：14 性能 布尔运算执行速度:0.08μs/指令 移动字执行速度:1.7μs/指令 实数数学运算执行速度:2.3μs/指令 通信 端口数:1 类型:以太网 连接数: • 3 个用于 HMI • 1 个用于编程设备 • 8 个用于用户程序中的以太网指令 • 3 个用于 CPU 对 CPU 电源 电压范围:20.4 － 28.8 V DC 保持时间（掉电）:24 V DC 时 10 ms 大波纹噪声（<10 MHz） 数字输入: 输入点:14 模拟输入:2 数字输出:10 |
5 | 智能仓库 | 1 | 套 | 立体仓库外围尺寸：500×400×600mm 仓位：阵列式3层4列12格，每个仓位带传感器 托盘大小：长100x 宽90mm 托盘固定物料：带各种定位销，可固定长*宽*高90*80*50mm以内任意尺寸的工件 1.显示器7寸 2.分辨率800X480 3.背光类型:LED 4.具有I/O接口:USB接口/以太网接口/RS485接口/ 5.闪存64MB |
6 | 三坐标机械手臂 | 1 | 套 | X轴行程：450mm；Y轴行程：350mm；Z轴行程：500mm； 负重：1KG以上 气动手指：按项目加装 控制形式：PLC控制 控制PLC参数: 1.电源:DC24V 2.输入输入端口>=64个 3.输入类型:漏型/源型 4.带脉冲接口 5.与RFID系统通信,实现对工件的监控 6.与仓位智能仓库通信,实时监控仓库的物料状态 5.与机器视觉检验系统通信 6.与中控电脑主机通信 |
7 | RFID 管理平台 | 1 | 套 | 16个RFID标签+3个读取器 触发开关：外部触发 工作频率：13.56MHZ 支持协议：ISO IEC 15693 ISO 18000-3M1 读取距离：稳定读取20cm 输出数据：Modbus 输出功率：0-18±1dBm 存储容量：1024bit 工作模式：可读写 |
8 | 输送带 | 1 | 套 | 1、铝合金型材构成，方便加装各工作单元
4、物流周转板到位传感器：光电传感器
7、100mm宽柔性单链板 |
7 | 触摸屏中控台 | 1 | 套 | 工位电压：DC24V 人机界面配置不低于 液晶屏：10.2寸 背光灯：LED 显示颜色：65535真彩 分辨率：1024x600 显示亮度：200cd/m2 触摸屏：电阻式 输入电压：24±20％VDC 额定功率：5.5W 处理器：Cortex-A8，600MHz 内存：128M 系统存储：128M 铁电存储：可扩展 SD卡存储：可扩展 组态软件：MCGS嵌入版 外部接口： 串行接口：COM1(RS232)，COM2(RS485),可扩展（COM3，COM4） USB接口：1主1从 ；以太网接口 10/100M自适应；CAN接口 可扩展 环境条件 存储温度：-10℃-60℃；工作温度 0℃-45℃ 工作湿度：5％-90％ 产品规格： 机壳材料：工业塑料 面板尺寸：274x193（mm） 机柜开孔：261x180（mm） 认证： 产品认证：CE/FCC 防护等级：IP65（前面板） 电磁兼容：工业三级 |
8 | 车削工业级数控系统 | 1 | 套 | 通信功能： 1、带网口支持MES系统通过Modbus通讯协议读取系统坐标、运行状态、运行速度、钻速、数控程序等信息；支持远程文件调用加工、U盘等多种通讯方式； 2、 RS232：零件程序、参数等文件双向传输，支持PLC 程序、系统软件串口升级 3、 USB：U 盘文件操作、U 盘文件直接加工，支持PLC 程序、系统软件U 盘升级 自动上下料： * 支持自定义8 个Y 输出点 * 检测8 个X 输入点 可控制3 个进给轴（含C 轴）、1 个模拟主轴，1ms 高速插补，0.1μm 控制精度 系统技术参数： 可实现主轴连续定位、刚性攻丝、刚性螺纹加工 内置多PLC 程序，当前运行的PLC 程序可选择 支持语句式宏代码编程，支持带参数的宏程序调用 支持公制/ 英制编程，具有自动对刀、自动倒角、寿命管理功能 支持中文、英文显示，由参数选择 具备USB 接口，支持U 盘文件操作、系统配置和软件升级 可控制1 路0V ～ 10V 模拟电压输出 1 路手轮输入，支持手持单元 可控制18 点通用输入/18 点通用输出 小输入增量：0.001mm（0.0001inch） 小指令增量：0.001mm（0.0001inch） 大行程：±99999999× 小指令增量 快速移动速度：60m/min 快速倍率：F0、25%、50%、* 共四级实时修调 进给倍率：0 ～ 150% 共十六级实时修调 插补方式：直线插补、圆弧插补( 支持三点圆弧插补)、螺纹插补、刚性攻丝 |
9 | 铣削工业级数控系统 | 1 | 套 | 通信功能： 1、带网口支持MES系统通过Modbus通讯协议读取系统坐标、运行状态、运行速度、钻速、数控程序等信息；支持远程文件调用加工、U盘等多种通讯方式； 2、 RS232：零件程序、参数等文件双向传输，支持PLC 程序、系统软件串口升级 3、 USB：U 盘文件操作、U 盘文件直接加工，支持PLC 程序、系统软件U 盘升级 系统技术参数： 采用 32 位高性能 CPU 和超大规模可编程器件 FPGA，实时控制和硬件插补技术保证了系统μm级精度下的高效率，可编辑的 PLC 使逻辑控制功能。可控制 5（3） 个进给轴、2 （1)个模拟主轴，1ms 高速插补，0.1μm 控制精度； 2 路 -10V ～ 10V 模拟电压输出； 主轴编码器：编码器线数可设定（100 p/r ～ 5000p/r）； 编码器与主轴的传动比：（1 ～ 255）：（1 ～ 255）； 主轴倍率：50% ～ 120% 共8 级实时修调； 主轴恒线速控制,攻丝循环，刚性攻丝； 螺距误差补偿：补偿点数、补偿间隔、补偿原点可设定； 反向间隙补偿：可设定以固定频率或升降速方式补偿机床的反向间隙量； 两级PLC 程序，处理速度为1.5μs/ 步基本指令；多4700 步, 第1 级程序周期8ms； 支持PLC 警告和PLC 报警； 支持多PLC 程序（多20 个），当前运行的PLC 程序可选择； 指令数：45 个（其中基本指令 10 个，功能指令 35 个）； 36 点通用输入 /36 点通用输出； 8.0 英寸宽屏 LCD，分辨率为 800×600； 中文、英文等多种语言显示； 程序容量：56MB、多可存储400 个程序（含子程序、宏程序）； |
