描述：TYFMS-01A型 柔性制造實訓系統(tǒng)|數(shù)控設備隨著科學技術的迅速發(fā)展，新產品不斷涌現(xiàn)，產品的復雜程度也隨之增加，而產品的市場壽命日益縮短，更新?lián)Q代加速，中、小批量生產占有越來越重要的地位。面臨這—新的局面，必須大幅度提高制造柔性和生產效率，縮短生產周期，保證產品質量，降低能耗，從而降低生產成本，以獲得更好的經(jīng)濟效益。柔性制造系統(tǒng)正是在這種形勢下應運而生的。
一、系統(tǒng)概述
隨著科學技術的迅速發(fā)展，新產品不斷涌現(xiàn)，產品的復雜程度也隨之增加，而產品的市場壽命日益縮短，更新?lián)Q代加速，中、小批量生產占有越來越重要的地位。面臨這—新的局面，必須大幅度提高制造柔性和生產效率，縮短生產周期，保證產品質量，降低能耗，從而降低生產成本，以獲得更好的經(jīng)濟效益。柔性制造系統(tǒng)正是在這種形勢下應運而生的。
TYFMS-01A型 柔性制造實訓系統(tǒng)|數(shù)控設備是在流水線和自動化專機的功能基礎上逐漸發(fā)展形成的自動工作的機電一體化的裝置系統(tǒng)。柔性制造系統(tǒng)主要由數(shù)控加工設備、物料運儲裝置和計算機控制系統(tǒng)等制造單元組成，能根據(jù)制造任務或生產環(huán)境的變化迅速進行調整，以適宜于多品種、中小批量生產。它通過簡單地改變軟件的方法能夠制造出多種零件中任何一種零件。
TYFMS-01A型 根據(jù)汽車板簧生產工藝的真實案例，結合教學需要設計而成。該系統(tǒng)主要由以下單元模塊組成：自動供料單元、自動上料單元、柔性制造加工單元、自動化立體倉庫、多種形式的檢測單元、上下料搬運機器人單元；分揀單元、自動化輸送線系統(tǒng)單元、搬運機器人單元、系統(tǒng)總控單元等。所有模塊單元通過工業(yè)總線控制聯(lián)接。如圖1所示。
為了促進相關專業(yè)的學生對機器人、柔性制造系統(tǒng)等*制造技術有一個全面的深入了解和體會，我們立足于自己的技術優(yōu)勢，結合實際教學的需求，開發(fā)了一套*模擬工業(yè)現(xiàn)場實際應用的柔性制造教學實訓系統(tǒng)，并配備了相應的實驗指導書。
通過該系統(tǒng)，使學生可通過實驗了解柔性制造系統(tǒng)的基本組成和基本原理，為學生提供一個開放性的，創(chuàng)新性的和可參與性的實驗平臺，讓學生全面掌握機電一體化技術的應用開發(fā)和集成技術，幫助學生從系統(tǒng)整體角度去認識系統(tǒng)各組成部分，從而掌握機電控制系統(tǒng)的組成、功能及控制原理?？梢源龠M學生在機械設計、電氣自動化、自動控制、機器人技術、計算機技術、傳感器技術等方面的學習,并對電機驅動及控制技術、PLC控制系統(tǒng)的設計與應用、計算機網(wǎng)絡通信技術和現(xiàn)場總線技術、高級語言編程等技能得到實際的訓練，激發(fā)學生的學習興趣，使學生在機電系統(tǒng)的設計、裝配、調試能力等方面均能得到綜合提高。該系統(tǒng)設計有漏電保護、短路保護、急停保護、限位保護、隔離保護等多種保護功能。
二、系統(tǒng)特點
1、高度集成
通過Profibus-DP工業(yè)現(xiàn)場總線及開發(fā)型組態(tài)軟件等網(wǎng)絡通訊技術將系統(tǒng)中的所有單機模塊設備進行高度的集成。與工業(yè)現(xiàn)場形式*相同。
2、工業(yè)化與標準化
系統(tǒng)汽車板簧生產工藝的真實案例，按工業(yè)標準設計，并可全面兼容標準工業(yè)級設備。
3、系統(tǒng)化與單元模塊化
系統(tǒng)中的單元設備具有“聯(lián)機/單機"兩種操作模式。所有的單元設備的軟硬件均可以脫離系統(tǒng)獨立操作，可用單機設備為平臺，進行單項技術的研發(fā)，易擴展。即方便教學又zui大程度的滿足了教師進行科研、學生進行創(chuàng)新的需要。
4、機器人嵌入式系統(tǒng)控制
六自由度串聯(lián)機器人及六自由度并聯(lián)機器人等關鍵設備采用嵌入式系統(tǒng)控制。系統(tǒng)緊湊小巧，對實時和多任務有很強的支持能力，能完成多任務并且有較短的中斷響應時間。具有功能很強的存儲區(qū)保護功能，便于學生動手操作和系統(tǒng)維護。
5、開放性
開放具有自主知識產權的軟件源代碼。此外，系統(tǒng)中以運動控制技術為主的單元裝備需具有良好的硬件開放性，可以和工業(yè)上眾多裝備接口，進行系統(tǒng)集成。軟件系統(tǒng)采用開放式源代碼和通用軟件開發(fā)平臺（MS VC++和Borland C++），用戶可以進行深層次的軟件系統(tǒng)二次開發(fā)，以便于開發(fā)出適合用戶需求的系統(tǒng)調度程序和單機運行程序，很大程度上方便了老師和同學課題研究工作。
6、網(wǎng)絡化視頻監(jiān)控（選配）
系統(tǒng)提供網(wǎng)絡化視頻監(jiān)控模塊，使操作者在操作系統(tǒng)的同時，也可通過電腦屏幕實時觀看系統(tǒng)的實際運行狀況。同時對于有條件的學校，可將控制計算機與校園網(wǎng)相連解，使更多的學生和老師通過網(wǎng)絡觀看現(xiàn)場實驗過程，提高系統(tǒng)利用率，也可實現(xiàn)遠程教學。
7、可擴展性
系統(tǒng)軟、硬件部分預留擴展空間，用戶可在原有系統(tǒng)基礎上增添設備模塊，并可輕松集成到系統(tǒng)中，為二次開發(fā)和擴展教學學科創(chuàng)造了極為有利條件。
8、機器人種類
為了真正實現(xiàn)教學與工業(yè)結合，本系統(tǒng)中需應用直角坐標類型機器人、串聯(lián)關節(jié)型機器人、并聯(lián)加工機器人、氣動機器人（注：以上機器人均為自主品牌，以便保證良好的開放性）等工業(yè)上常用到的機器人類型，并且設計上*按照工業(yè)標準和結構對機器人本體進行設計，可以*了解工業(yè)上機器人的特點和結構。每種機器人都配有詳細介紹和實驗指導書。
9、交互式圖形化操作界面
系統(tǒng)控制軟件采用WINDOWS操作系統(tǒng)，具有交互式和圖形化特點，操作簡單易學，自動化程度高，使教師和學生在很短的時間之內就可以掌握對系統(tǒng)的操作。
10、豐富的狀態(tài)反饋功能
通過計算機與各單元及傳感器的通訊，將系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的狀態(tài)顯示在操作界面上，使操作者通過計算機隨時了解系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的工況、狀態(tài)、運行數(shù)據(jù)，掌握系統(tǒng)運行狀態(tài)。
11、完善的生產及物料存儲統(tǒng)計功能
根據(jù)現(xiàn)代柔性制造系統(tǒng)的特點及發(fā)展動向，不但在工作過程和原理上仿真實際生產過程，而且開發(fā)了生產及物料存儲數(shù)據(jù)庫，根據(jù)系統(tǒng)的運行隨時記錄和分析生產過程和存儲數(shù)據(jù)。
12、教材齊備
本柔性制造系統(tǒng)，除提供相應的教學大綱外，還應提供系統(tǒng)整體的實驗指導書，包括機械篇、電控篇及軟件篇。詳細介紹各設備特點、原理、設計思想、計算方法。并拓展介紹工業(yè)上常用的相關元件及設備。在此基礎上，還應提供單獨關鍵設備如機器人等提供機械本體裝配說明書、實驗指導書、軟件使用說明書等。便于獨立模塊教學和實驗。
13、完善的保護功能
該系統(tǒng)設計有漏電保護、短路保護、急停保護、限位保護、隔離保護等多種保護功能。保證安全有效的進行教學演示和授課。
三、適用范圍
本自動化物流及柔性制造系統(tǒng)是由倉庫儲存系統(tǒng)、加工裝備、物料運輸裝置和計算機控制系統(tǒng)等組成的自動化制造系統(tǒng)。
本系統(tǒng)可以適應如下課程教學和研究的需要：機械工程類、機械制造類、控制工程類、機電一體化類、工業(yè)工程類、計算機控制類、工業(yè)自動化類、現(xiàn)場總線和計算機網(wǎng)絡通訊技術、機器人教學等。
本系統(tǒng)包含多種學科專業(yè)知識，具有開放性、創(chuàng)新性、可操作性等特點，可用于以下各類專業(yè)的中專、大專、本科和研究生的實驗教學和科研工作。
1、機械設計制造及其自動化
2、機電一體化
3、機械電子工程
4、機械設計及理論
5、電氣工程及其自動化或自動化
6、測控技術與儀器
7、計算機應用技術
8、數(shù)控技術
9、物聯(lián)網(wǎng)技術
四、實驗項目
1、氣動系統(tǒng)的安裝與調試項目
選用該裝置配置的單出桿氣缸、單出雙桿氣缸、旋轉氣缸等氣動執(zhí)行元件和單控電磁換向閥、雙控電磁換向閥和磁性開關等氣動控制元件，可完成下列氣動技術的工作任務：
項目一：氣動方向控制回路的安裝
項目二：氣動速度控制回路的安裝
項目三：擺動控制回路的安裝
項目四：氣動順序控制回路的安裝
項目五：氣動機械手裝置的安裝
項目六：氣動系統(tǒng)安裝與調試
2、電氣控制電路的安裝和PLC程序編寫項目
選用該裝置配置的PLC模塊、變頻器模塊和指令開關、傳感器等，可完成下列PLC應用技術工作任務：
項目七：電動機正反轉控制電路的連接與控制程序編寫
項目八：電動機調速控制電路的連接與控制程序編寫
項目九：氣動方向控制程序編寫
項目十：氣動順序動作控制程序編寫
項目十一：氣動機械手控制程序編寫
項目十二：皮帶輸送機控制程序編寫
項目十三：機電一體化設備控制程序編寫
項目十四：自動生產線控制程序編寫
3、 傳感檢測技術應用項目
項目十五：開關量傳感器認知及應用
項目十六：數(shù)字量傳感器認知及應用
項目十七：模擬量傳感器認知及應用
4、電機驅動技術應用項目
項目十八：熟悉直流電動機及其應用、熟悉交流電動機及其應用
項目十九：步進電動機及伺服電動機及其應用
5、機械傳動技術應用項目
項目二十：熟悉帶傳動機構及其應用
項目二十一：熟悉滾珠絲杠機構及其應用
項目二十二：熟悉直線導軌機構及其應用
項目二十三：熟悉間歇傳動機構及其應用
項目二十四: 熟悉齒輪傳動機構及其應用
6、分揀輸送單元安裝與調試項目
項目二十五: 熟悉分揀輸送單元結構與功能，并正確的安裝與調整
項目二十六: 正確分析光電編碼器電氣線路，并對其進行連接與測試
項目二十七: 掌握MM420變頻器的控制方式，并對其進行連接與測試
項目二十八: 熟練利用指令向導配置PLC高速計數(shù)器操作
項目二十九: 掌握異步電動機位置控制程序設計與調試方法
7、檢測單元安裝與調試項目
項目三十: 檢測單元結構與功能分析
項目三十一: 檢測單元機械及氣動元件安裝與調整
項目三十二: 檢測單元氣動回路分析、安裝與調試
項目三十三: 檢測單元電氣系統(tǒng)分析、安裝與調試
項目三十四: 檢測單元控制程序設計與調試
8、自動化生產線機械結構調整項目
選用該裝置配置的機電一體化設備部件、PLC模塊、變頻器模塊和指令開關、傳感器等，可完成下列機電設備安裝和機電一體化技術的工作任務：
項目三十五: 傳動裝置同軸度的調整
項目三十六: 皮帶輸送機的安裝與調整
項目三十七: 搬運機械手設備安裝與調試
項目三十八: 物件分揀設備的安裝與調試
項目三十九: 送料設備的安裝與調試
項目四十: 自動生產線設備安裝與調試
9、自動控制系統(tǒng)安裝與調試項目
選用該裝置配置的機電一體化設備部件、PLC模塊、變頻器模塊和指令開關、傳感器等，可完成下列機電設備安裝和機電一體化技術的工作任務：
項目四十一: 多種傳感器的安裝與調試
項目四十二: 機械手的自動控制
項目四十三: 皮帶輸送機的自動控制
項目四十四: 機電一體化設備的自動控制
項目四十五: PLC控制系統(tǒng)的安裝與調試
項目四十六: 自動生產線的安裝與調試
10、PLC工業(yè)通訊網(wǎng)絡的安裝及調試
系統(tǒng)選用三菱PLC主控制器，配合FX1N-485BD網(wǎng)絡模塊，基于本網(wǎng)絡通信功能，可完成下列工業(yè)現(xiàn)場總線通信技術訓練任務：
項目四十七: N:N網(wǎng)絡的硬件連接、調試
項目四十八: N:N網(wǎng)絡參數(shù)設置、調試
項目四十九: 基于多臺PLC的復雜網(wǎng)絡數(shù)據(jù)讀寫程序編寫與調試
11、物料倉儲的安裝及調試
項目五十:氣動組件的應用與裝調
項目五十一：步進驅動系統(tǒng)的參數(shù)設置與應用
項目五十二：單軸運動系統(tǒng)應用
項目五十三：雙軸運動系統(tǒng)應用
項目五十四：絲桿傳動系統(tǒng)裝調與應用
項目五十五：出入倉管理程序的應用
項目五十六：貨倉分配管理應用
項目五十七：倉庫統(tǒng)計與分類管理
項目五十八：脈沖定位控制應用
項目五十九：步進系統(tǒng)控制與應用
五、系統(tǒng)流程
自動供料單元將料庫中的毛坯提升至固定高度，自動送料單元將毛坯從料庫中取出，擺放至自動化輸送系統(tǒng)單元輸送線上。運輸帶將毛坯送至數(shù)控銑床前端，經(jīng)過擺正和自動裝夾后并完成自動加工（并聯(lián)加工中心或數(shù)控車床）。加工完成后，由上下料搬運機器人取出工件，將工件放回到輸送線上。工件由步進傳送機構送入模擬加熱爐完成加熱。工件運送到導向與分揀單元，機械手完成抓取工件、擺動，完成淬火工序后送至檢測單元。經(jīng)檢測，不合格的產品由氣推裝置送到廢品存放處，合格的產品將繼續(xù)傳送至裝配單元，完成零件組裝。組件從輸送機上取下并送至自動化立體倉庫單元的成品庫，完成一個工作流程。
六、系統(tǒng)結構說明
實訓系統(tǒng)機械結構以鋁合金型材為主，數(shù)控精密制作，可拆裝組合，所有配件均選用工業(yè)型標準配件。系統(tǒng)的PLC模塊的I/O端子、變頻器的接線端子、各常用模塊與PLC的連接端子，均與安全插座連接，使用帶安全插頭的導線進行電路連接；各指令開關、光電開關、傳感器和指示元件的電路，則通過端子排進行連接。插拔線連接電路與端子牌連接電路相結合，既保證學生基本技能的訓練、形成和鞏固，又保證電路連接的快速、安全和可靠。
鋁合金導軌式實訓臺：可以安裝送料機構、機械手、傳輸分揀機構。實訓模塊及PLC主機等可以放置在拉出式的支架上。
觸摸屏模塊：MCG7062
PLC模塊及變頻器模塊：PLC40點以上IO西門子；變頻器：西門子；模塊材料要求：高強度塑料外殼、重量輕，面板是鋁塑板，圖案、文字符號采用進口油墨絲印。
電源模塊：三相電源總開關（帶漏電和短路保護）1個，熔斷器3只，單相電源插座2個，安全插座5個；
按鈕模塊：24V/6A、12V/2A各一組；急停按鈕1只，轉換開關2只，蜂鳴器1只，復位按鈕黃、綠、紅各1只，自鎖按鈕黃、綠、紅各1只，24V指示燈黃、綠、紅各2只；
一體化接線排：接線排殼體上兩側相對設置有一初級接線區(qū)（接線端子）和一次級接線區(qū)（安全插座）；接線端子與對應的安全插座通過導電彈性件連接；接線排殼體邊緣卷折，設有固定用的螺孔，可以固定在實訓桌上。
井式上料機構：井式工件庫1件，物料推出機構1件，光電傳感器2只，磁性開關2只，單缸氣缸1只，單控電磁閥1只，警示燈1只，主要完成將工件庫中的工件依次推出。氣缸及附屬傳感器選用SMC。
氣動機械手裝置：四自由度氣動機械手，氣缸及附屬傳感器選用SMC；整個搬運機構能完成四個自由度動作，手臂伸縮、手臂旋轉、手爪上下、手爪松緊。氣缸及附屬傳感器選用SMC。
加工機構：主要由物料臺、物料夾緊裝置、龍門式二維運動裝置、主軸電機、刀具以及相應的傳感器、磁性開關、電磁閥、步進電機及驅動器、主軸電機、滾珠絲桿副、支架、機械零部件構成。
物件包裝機構：主要由井式供料單元、三工位旋轉工作臺、平面軸承、沖壓裝配單元、光電傳感器磁性開關、電磁閥（日本SMC）、直流減速電機、支架、機械零部件構成。
物料分揀裝置：傳送帶通過三相異步電動機驅動，在傳送帶端點處設計有落料口，通過光電傳感器檢測物料；傳送帶上裝有三個出料槽，對應位置有電感傳感器、光纖傳感器等，同時正對料槽位置裝有推料氣缸，共計三個氣缸。傳送帶采用可拆卸的鋁合金支架。氣缸及附屬傳感器選用SMC。
七、系統(tǒng)主要配置清單
本系統(tǒng)配置可根據(jù)客戶要求進行調整。其基本配置如表1：
表1：系統(tǒng)基本配置一覽表
序號 | 名稱 | 主要元件或型號、規(guī)格 | 數(shù)量 | 備注 |
1. | 實訓桌 | 1200×1000×700mm | 16張 | 尺寸大小可根據(jù)實際情況進行設計。 |
2. | 觸摸屏模塊 | 7英寸TFT真彩mcgs7062，65K色 | 4塊 | |
3. | PLC模塊 | 選用三菱FX1N-40MR5臺 SC-09通信線、5根， FX1N-485BD通訊模塊5塊 能完成（1）網(wǎng)絡的硬件連接、調試；（2）網(wǎng)絡參數(shù)設置、調試；（3）基于485現(xiàn)場總線多臺PLC的復雜網(wǎng)絡數(shù)據(jù)讀寫程序編寫與調試。 | 4套 | |
4. | 變頻器模塊 | 三菱D720功率≥0.75KW | 4塊 | |
5. | 電源模塊 | 三相電源總開關（帶漏電和短路保護）1個，熔斷器3只，單相電源插座2個，安全插座5個； | 1塊 | |
6. | 按鈕模塊 | 24V/6A、12V/2A各一組；急停按鈕1只，轉換開關2只，蜂鳴器1只，復位按鈕黃、綠、紅各1只，自鎖按鈕黃、綠、紅各1只，24V指示燈黃、綠、紅各2只； | 1套 | |
7. | 物料傳送機部件 | 三相交流減速電機（AC380V，輸出轉速130r/min）1臺，送料盤1個，光電開關1只； | 4套 | |
8. | 氣動機械手部件 | 單出雙桿氣缸2只，氣手爪1只，旋轉氣缸1只，磁性開關6只，氣流閥6只，非標螺絲2只，雙控電磁換向閥1只；單控電磁閥2只，電磁閥和氣缸都采用日本SMC | 1套 | |
9. | 皮帶輸送機部件 | 三相減速電機（380V，輸出轉速40r/min）1臺，平皮帶1355×49×2mm1條； | 4套 | |
10. | 加工機構 | 主要由物料臺、物料夾緊裝置、龍門式二維運動裝置、主軸電機、刀具以及相應的傳感器、磁性開關、電磁閥（日本SMC）、步進電機及驅動器、主軸電機、滾珠絲桿副、支架、機械零部件構成。 | 1套 | |
11. | 物件包裝機構 | 主要由井式供料單元、三工位旋轉工作臺、平面軸承、沖壓裝配單元、光電傳感器磁性開關（歐姆龍）、電磁閥、電機及驅動器、支架、機械零部件構成。 | 1套 | |
12. | 物件分揀部件 | 單出桿氣缸3只，金屬傳感器1只，光傳感器2只，磁性開關6只，物件導槽3個，單控電磁換向閥3只，氣缸和電磁閥均采用日本SMC | 1套 | |
13. | 物料倉儲機構 | 4自由度機械手，步進電機驅動器，單出桿氣缸1只，氣動手指1只，電磁閥，光電開關，磁性開關，倉儲支架 | 1套 | |
14. | 接線端子模塊 | 接線端子和安全插座 | 1塊 | |
15. | 物料 | 金屬5個，尼龍黑白各5個 | 15個 | |
16. | 安全插線 | 1套 | ||
17. | 氣管 | Φ4\Φ6，氣管為藍色，每臺配有足量氣管 | 1套 | |
18. | PLC編程線纜 | 1套 | ||
19. | 觸摸屏與計算機通信線 | 1套 | ||
20. | 觸摸屏與PLC通信線 | 1套 | ||
21. | 配套工具 | 1套 | ||
22. | 產品配套光盤 | 1套 | ||
23. | 電腦推車 | 1臺 | ||
24. | 塑料泡沫盒 | 1套 | ||
25. | 靜音空氣壓縮機 | 0Mpa-1.0Mpa，氣泵噪音≦65分貝，符合國家標準 | 1臺 | |
26 | 工控中心柜 | 1500×700×1300mm（包含觸摸屏、控制軟件、控制電氣元件等） | 1臺 |
八、系統(tǒng)技術參數(shù)
1、自動上料單元的技術參數(shù)
由鋁型材搭建的立體化倉庫,與自動上料機構及光電傳感器組成，完成原料及成品件的取出和存放。并由傳感器完成庫存信息的發(fā)送。
表2：立體化倉庫技術參數(shù)表
立體化倉庫 | 倉位尺寸 | 220mm×280mm×220mm |
倉位數(shù)量 | 7列4層28個 | |
外形尺寸 | 3000mm×280mm×1800mm |
表3：自動上料單元技術參數(shù)表
機構形態(tài) | 直角坐標式 | |
自由度 | 4 | |
負載 | ≥3kg | |
每軸重復定位精度 | 0.5mm | |
運動分辯率 | 0.2mm | |
動作范圍 | Ⅰ軸行程 | 2500mm |
Ⅱ軸行程 | 500mm | |
Ⅲ軸行程 | 950mm | |
Ⅳ軸轉動 | -100°～ +100° | |
zui大速度 | 5m/min | |
本體重量 | 200kg | |
輸入電壓 | AC220V50Hz | |
控制方式 | 二伺服電機二步進電機 | |
運行模式 | 歐姆龍PLC控制，可獨立運行 | |
安裝環(huán)境 | 溫度 | 0～+45oC |
濕度 | 20～80%不結露 | |
振動 | 0.5G以下 | |
其它 | 避免易燃、腐蝕性氣體、液體；勿濺水、油、粉塵等；勿接近電器噪聲源 | |
2、PLC可編程控制器
本系統(tǒng)每個工作單元均由獨立一臺PLC控制，可進行模塊功能訓練。同時，中控系統(tǒng)也由一獨立的PLC進行控制。PLC的基本技術參數(shù)為：
品牌：三菱或西門子
輸入：24點
輸出：16點（晶體管）
高速計數(shù)器：4點
脈沖輸出：100KHz 2點 30KHz 2點
定時器：4096位
計數(shù)器：4096位
內部輔助繼電器：8192點
保持繼電器：8192點
輸入中斷：8點
脈沖捕捉輸：8點
3、柔性制造加工單元
柔性加工單元選用數(shù)控銑床，也可根據(jù)客戶要求配置相應的數(shù)控車床。數(shù)控銑床的基本參數(shù)如表4。
4、嵌入式控制系統(tǒng)
104-1541CLDN(B) 是一款可單+5V 供電工作的嵌入式應用型的All-in-one Geode 586 的電腦主機板，104-1541CLDN(B)的GX1 處理器和CS5530A 芯片一起可以實現(xiàn)的性能，它的外形設計緊湊僅96mmX90mm 它高度集成了一個PCI CRT/LCD/LVDS 同時顯示控制器，二個RS-232串口、一個多模式并口(ECP/EPP/SPP)、 兩個USB口、一個PS/2 鍵盤鼠標接口、一個Compact Flash 卡接口、一個硬盤接口、一個10/100M 自適應以太PCI 網(wǎng)卡、PC104 接口和一個看門狗定時器，看門狗可以將終止的系統(tǒng)自動復位其內置高速PCI IDE 控制器支持PIO，UDMA/33 和總線主模式zui多可連接兩個IDE 設備，包括大容量硬盤CD-ROM 驅動器、DVD-ROM 驅動器、104-1541CLDN(B) 具有電源管理功能可以將電源消耗降至zui小，你可以利用這個特點關閉顯示器停止硬盤軸心馬達。其基本性能指標為：
微處理器CPU
板上集成低功耗NS GX1 200MHz 到300MHz 處理器無風扇；
外部總線頻率:33MHz, BGA 封裝芯片組Chipset
NS GX1/CS5530A/W83977F-A 二級Cache 集成于GX1 處理器內系統(tǒng)存儲器System Memory
一條SODIMM 插槽zui大可支持128M 內存
內存類型SDRAM ( 同步DRAM)
IDE 功能
一個EIDE 接口zui多可接兩個設備支持PIO 模式3/4 或Ultra DMA33 IDE 硬盤和ATAPI CD-ROM/DVD-ROM
USB 功能
兩個USB 接口符合USB 規(guī)格Rev. 1.0
BIOS
Award BIOS 即插即用
256KB (2Mbit) flash 內存芯片
5、搬運機器人單元
在本系統(tǒng)中,六自由度搬運機器人采用關節(jié)式結構,按工業(yè)標準要求設計,速度快、柔性好；模塊化結構，簡單、緊湊，*實驗要求；控制系統(tǒng)采作Windows系列操作系統(tǒng)，二次開發(fā)方便于工作、快捷，適于教學實驗；提供通用機器人語言編程系統(tǒng)，可通過圖形示教自動生成機器人語言等程序；提供實驗教材，內容涵蓋機器人運動學、動力學、控制系統(tǒng)的設計、機器人軌跡規(guī)劃等。
在工作過程中，運動平穩(wěn)可靠，無燥聲。定位準確，運行精度高。氣動手爪夾持力大，工作不松動。真正實現(xiàn)自動搬動與安裝工件的無人操作的功能。
表5：搬運機器人單元技術參數(shù)
結構形式 | 串聯(lián)式 | |||||
負載能力 | 10kg | |||||
重復定位精度 | ±0.08mm | |||||
運動范圍 | θ1 | θ2 | θ3 | θ4 | θ5 | θ6 |
300o | 120o | 120o | 300o | 180o | 360o | |
每軸zui大運動速度 | 腰轉（關節(jié)1） | 60o /S | ||||
大臂（關節(jié)2） | 90o /S | |||||
小臂（關節(jié)3） | 90o /S | |||||
臂轉（關節(jié)4） | 60 o /S | |||||
腕擺（關節(jié)5） | 60o /S | |||||
腕轉（關節(jié)6） | 60o /S | |||||
zui大展開半徑 | 1300mm | |||||
高度 | 1650mm | |||||
本體重量 | ≤150Kg | |||||
操作方式 | 示教再現(xiàn)/編程 | |||||
供電電源 | 三相380V、50Hz | |||||
6、氣動搬運機器人單元
這種機器人實際上同直角坐標的結構差別不大，只不過由電控平移臺變成了氣缸而已。氣動搬運機器人多用于貨物較輕，潔凈的工作場合。實現(xiàn)工件在流水線上自動分揀功能。系統(tǒng)中氣動機器人采用進口高精度氣缸配合鋁合金型材搭建而成，精度高且外形美觀。
表6：氣動搬運機器人技術參數(shù)
機構形態(tài) | 直角坐標式 | |
自由度 | 2 | |
負載 | ≥3kg | |
動作范圍 | Ⅰ軸行程 | 300mm |
Ⅱ軸行程 | 50 mm | |
zui大速度 | Ⅰ軸 | 200 mm /S（與使用的壓力有關） |
Ⅱ軸 | 150 mm /S（與使用的壓力有關） | |
本體重量 | ≤10kg | |
安裝環(huán)境 | 溫度 | +5 oC ~+50oC |
濕度 | 20~80%不結露 | |
振動 | 0.5G以下 | |
7、自動化輸送線系統(tǒng)單元
本輸送系統(tǒng)由7條皮帶輸送機和2臺90度轉角輸送機組成H型輸送系統(tǒng)，框架采用鋁合金框架,其結構簡單、重量輕，安裝、使用、維護方便。每條皮帶運輸機由鋁合金支架、皮帶、輥筒、電機與減速器組成，并且輸送機上裝有位置傳感器。轉角輸送部分由直流電機+減速器驅動，所有輸送機速度可調，系統(tǒng)中要有一條變頻調速輸送線。
表7：自動化輸送線系統(tǒng)技術參數(shù)
皮帶輸送機 | 有效工作寬度 | 300mm |
工作高度 | 750mm | |
工作長度 | 19.8米 | |
運行速度 | 5m/min～10m/min | |
電機 | 1.5kw | |
承載能力 | 10kg | |
90度轉角輸送機 | 工作高度 | 750mm |
旋轉角度 | 90度 |
八、工業(yè)總線控制系統(tǒng)
1、總線控制系統(tǒng)組網(wǎng)圖
控制系統(tǒng)由1臺主控計算機、3臺計算機、2臺嵌入式運動控制器、2臺PLC組成。通過ProfiBus-DP總線同主控計算機控制中心做數(shù)據(jù)交換。如圖2所示。
圖2：控制系統(tǒng)組網(wǎng)圖
2、實驗安全保護系統(tǒng)（五級保護）
由于該系統(tǒng)中的轉動、移動、自動化的設備多，這對于建設一個*的實驗室來說，實驗的安全保護系統(tǒng)是非常重要的，系統(tǒng)中設計了多層次多重保護措施。
a)機械保護：對存在危險性機械，碼垛機、六自由的機器人等設置有機械碰撞強行停止運行的措施。
b)電氣停止保護：對存在危險性機械，設置有危險設置緊急電氣停止保護措施，如堆垛機上下限位、軌道起點、終點限位緊急電氣停止運行。
c)電氣減速運行保護：對運動機械在上述危險位置前設置有緊急減速運行開關，以便使碼垛機、六自由度串聯(lián)機器人在危險位置就提前減速運行。
d)區(qū)域性安全保護：碼垛機、六自由度串聯(lián)機器人、六自由度并聯(lián)機器人運行等區(qū)域，為避免產生危險后果，設置區(qū)域性報警、停止傳感器裝置，以便緊急停止運行中的設備。
e)人工緊急停止：在現(xiàn)場管理人員附近設置人工緊急停止按鈕，一旦出現(xiàn)不安全預兆，可按下“緊停"按鈕，緊急停止運行設備。
九、軟件部分總述
軟件部分包括主控單元和各分站控制單元，其中主控單元由工業(yè)計算機及主控軟件組成，通過ProfiBus-DP總線通訊采集各分站信息，并協(xié)調各個分站動作，同時實現(xiàn)人機交互界面接受用戶控制和操作。如圖3所示。
圖3：整體結構圖
硬件配置：P4級計算機、內存1G、19寸純屏顯示器。
軟件運行平臺：Windows NT4.0、Workstation 、Windows 2000、Windows XP。
軟件開發(fā)平臺：Windows NT4.0、Workstation 、Visual C++ 6.0，Microsoft Access或SQL2000，組態(tài)王。
一、主控單元
1、連續(xù)控制
系統(tǒng)提供可視化界面，模塊內部負責實現(xiàn)工作流邏輯配置與時序控制，操作員在此可以操作系統(tǒng)的初始化、運行、停止工作，并開始整個物流系統(tǒng)的連續(xù)工作，同時可以實時觀察到各個作業(yè)節(jié)點的工作狀況及工件信息。如圖4所示。
圖4：系統(tǒng)控制界面
2、立體倉庫信息監(jiān)視
系統(tǒng)提供可視化界面，操作員對各個倉庫的物料儲存狀態(tài)可以實時進行監(jiān)控。如圖5所示。
圖5：立體倉庫控制界面
3、手動控制
系統(tǒng)提供可視化界面，操作員可將物流系統(tǒng)分為若干個作業(yè)完成，其中分別包括控制各個傳送帶裝置的運動、氣推裝置的控制、立體倉庫碼垛機的控制、六自由度并聯(lián)加工中心的控制、數(shù)控車床控制、六自由度搬運機器人的控制、氣動分揀條碼檢測單元的控制以及電源開關的控制。
4、六自由度串聯(lián)搬運機器人控制
系統(tǒng)提供可視化界面，操作員可以在此對上下料搬運機器人進行運動控制，該模塊通過網(wǎng)絡通訊控制上下料搬運分站來實現(xiàn)動作。如圖6所示。
圖6：機器人控制界面
5、四自由度碼垛機控制
系統(tǒng)提供可視化界面，操作員可以在此對四自由度碼垛機進行運動控制，該模塊通過網(wǎng)絡通訊控制四自由度碼垛機實現(xiàn)各軸動作。如圖7所示。
6、安全管理
設定操作員的不同權限，不同權限可以做不同的事情，例如：系統(tǒng)管理員可以使用所有功能而普通操作員只可以使用其中一項或幾項功能。
7、系統(tǒng)狀態(tài)
系統(tǒng)提供可視化界面，操作員可以實時監(jiān)控各個設備的工作狀態(tài)。其中包括各個裝置是否正在運行，各個裝置是否已經(jīng)通電。物流系統(tǒng)中正在分揀的各個物料的所在位置。
十、其它技術參數(shù)
1、系統(tǒng)占地面積：≤4m×6m；
2、電源：380V/220V 50/60Hz；
3、毛坯或工件：0.5Kg≤重量≤6.0Kg，尺寸≤100mm×100mm×100mm；
4、系統(tǒng)檢測精度：≤±0.1mm；
5、生產節(jié)拍：≤3min/件；
6、毛坯或工件材料：有色金屬、工程塑料；
7、系統(tǒng)可同時滿足30-35名學生進行實驗；
8、系統(tǒng)各組成單元具有足夠的剛度，設備運行時不會產生干擾正常教學的噪音。
十一、提供的文檔資料
1、系統(tǒng)實驗指導書機械篇
我公司提供的實驗指導書機械篇不僅提供了教學大綱供學院參考，而且從系統(tǒng)單元層面上詳細介紹了每個模塊單元組成基本設備的設計思想、設計過程、工藝方法、結構組成、計算方法、與實驗相配套的教學內容，并在介紹本系統(tǒng)設備基礎上擴展到工業(yè)相關設備的基本知識。在每一個模塊或者設備介紹下，指導書還留有實驗作業(yè)，讓學生充分掌握所了解和學到的專業(yè)知識，并具有較強的動手能力。
2、系統(tǒng)實驗指導書控制篇
與機械篇構成一樣，系統(tǒng)的介紹了整體及模塊組成設備的控制原理和方法，闡述了本系統(tǒng)中包含的電氣控制與單片機直至工業(yè)控制領域內大多數(shù)自動控制知識。并在系統(tǒng)知識范圍內預設了課程試驗作業(yè)，讓學生在本專業(yè)課程基礎上提高自己。并了解和掌握工業(yè)現(xiàn)場所應用到的基本知識。
3、系統(tǒng)軟件使用說明書
系統(tǒng)軟件使用說明書著重與軟件安裝使用和注意事項。并介紹二次開發(fā)相關知識，以及系統(tǒng)軟件基礎上增加功能的示例等。軟件說明書還包含單個模塊，比如串聯(lián)和并聯(lián)機器人單獨使用的軟件說明書，并配備完善的恢復功能，學生或者教師可在軟件基礎上任意合理更改，zui終都能恢復到初始狀態(tài)。
4、檢測系統(tǒng)使用說明書
檢測控制系統(tǒng)說明書及程序算法相關知識。
5、串聯(lián)機器人使用說明書
為單個機器人使用時的硬件與使用說明書。
6、串聯(lián)機器人實驗指導書
為單個機器人進行教學實驗的指導材料，包括機器人機械系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的介紹，以及機器人正、逆運動學分析，還有插補運動、軌跡規(guī)劃、點到點運動、裝配、搬運等實驗過程介紹。并具有一定的實驗格式。
7、并聯(lián)機器人使用說明書
為單個機器人使用時的硬件與使用說明書。
8、并聯(lián)機器人實驗指導書
為單個機器人進行教學實驗的指導材料，包括機器人機械系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的介紹，以及機器人正運動學分析，還有插補運動、軌跡規(guī)劃、點到點運動、加工、編程等實驗過程介紹。并具有一定的實驗格式。
9、關鍵設備三維課件與動畫
我公司提供關鍵設備如機器人等三維立體圖，學生可在實驗基礎上在計算機上操作機器人本體裝配、檢測甚至獨立設計等實驗課程。公司在此基礎上提高機器人動作演示動畫，為教師授課增加了實際課件，更使得學生產生學習的興趣。
10、電控布線圖與原理圖
11、軟件動態(tài)鏈接庫與二次開發(fā)接口、部分源代碼
12、其他外購設備說明書
相關鏈接：
TYFMS-01A型柔性制造實訓系統(tǒng)
TYSC-A型數(shù)控車床裝調維修實訓系統(tǒng)
TYSX-A型數(shù)控銑綜合實訓系統(tǒng)
