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智能制造多功能協(xié)同工作站
系統(tǒng)概述：
智能制造多功能協(xié)同工作站由小型工業(yè)機器人、電氣控制系統(tǒng)、基礎(chǔ)實驗臺框架、實驗?zāi)K組成。工作站可根據(jù)實驗需要將實驗?zāi)K靈活裝配于基礎(chǔ)實驗臺上，以實現(xiàn)不同的教學(xué)任務(wù)。智能制造多功能協(xié)同工作站要求采用模塊化設(shè)計理念，能夠模擬工業(yè)機器人的典型應(yīng)用場景，集成工業(yè)機器人、PLC 編程、觸摸屏、氣動、傳感器、傳動控制等多種技術(shù)，形成工業(yè)機器人基礎(chǔ)實驗的典型系統(tǒng)。實驗工作站既可獨立使用，滿足基礎(chǔ)實訓(xùn)功能需求，也可聯(lián)動使用，完成充電寶裝配功能。
詳細配置如下：
1、實驗工作站，詳細參數(shù)如下：
1.1基礎(chǔ)平臺
（1）基礎(chǔ)平臺下方配有腳輪，方便設(shè)備移動和位置固定。
（2）基礎(chǔ)平臺桌面由鋁型材拼接而成，臺面開過線孔用于桌面與下方控制板的信號、電源線纜敷設(shè)。
（3）基礎(chǔ)平臺整體占地尺寸：≥1500(W)×1200(D)×1900(H) mm（允許±5%偏差）。
（4）電源輸入：AC220V±10%50HZ
（5）裝置容量：≥3KVA
（6）基礎(chǔ)平臺整體采用鋁型材和鈑金板材安裝而成。
（7）基礎(chǔ)平臺上使用模塊化集成的設(shè)計，集成急停開關(guān)、啟動按鈕、復(fù)位按鈕、停止按鈕、切換開關(guān)、觸摸屏。
1.2堆垛模擬功能模塊
由井式送料機構(gòu)將方形工件放到實訓(xùn)平臺上的 輸送帶上，由輸送帶將工件進行傳送，當工件到達輸送帶末端后，向機器人發(fā)出信號，機器人對該工件進行搬運，到達堆垛平臺進行堆垛操作。
1.3裝配模擬功能模塊
由井式送料機構(gòu)將方形的工件放到輸送帶上，由輸送帶將工件進行傳送，當工件到達輸送帶末端后，向機器人發(fā)出信號，機器人對工件進行搬運。由圓形工件送料機構(gòu)將圓柱形的工件送出，向機器人發(fā)出信號，機器人取走圓形工件后將其與方形工件進行裝配。
1.4焊接模擬功能模塊
機器人從夾具平臺上裝配好弧焊焊槍/點焊焊鉗，然后定位到焊接模擬工具原始位置，機器人驅(qū)動弧焊焊槍/點焊焊鉗按照設(shè)定的弧焊軌跡/點焊焊點進行焊接，焊接完畢，機器人把弧焊焊槍/點焊焊鉗放回夾具平臺上存放好；。
1.5快換工具模塊
快換工具模塊包含存放基座≥1個；快換多功能抓手工具≥2套，滿足碼垛、電池裝配、TCP校準等工藝要求，配套快換槍盤副盤使用，副盤配有電接口，可連接電信號；快換槍盤主盤≥1套，安裝于機器人第六軸法蘭，主盤配有電接口，可連接電信號。
1.6 TCP及復(fù)雜軌跡模塊
TCP校準及復(fù)雜軌跡模塊功能模塊：TCP WOBJ 軌跡平臺上集中了多種不同的軌跡，學(xué)員可根據(jù) TCP 軌跡實訓(xùn)臺上的不同軌跡進行機器人編程練習(xí)。
1.8 觸摸屏
工業(yè)級彩色觸摸屏，TFT液晶顯示屏（LCD），顯示色彩≥65536色，顯示尺寸≥7英寸，支持分辨率≥800x480。觸摸屏支持USB、串行通信和以太網(wǎng)TCP/IP通訊協(xié)議。防護等級：≥IP20。支持PROFINET協(xié)議，為了確保兼容性，需與PLC同一品牌；
1.9 電氣系統(tǒng)
電氣系統(tǒng)安裝于基礎(chǔ)平臺內(nèi)部，至少含電氣安裝板、電源開關(guān)、斷路器、熔斷器、中間繼電器、接線端子、導(dǎo)軌、電線、傳感器、安裝輔件、交換機、PLC控制器等；
1.9.1 PLC系統(tǒng)1套
（1）PLC控制器：直流DC 24V電源供電，DC24V數(shù)字量輸入和DC24V晶體管型數(shù)字量輸出。PLC本體帶≥1個工業(yè)以太網(wǎng)通訊口，≥8 通道DC24V直流數(shù)字量輸入，≥6通道DC24V晶體管直流數(shù)字量輸出，最高輸出電流≥0.5A， ≥2 通道模擬量輸入信號，支持0-10V DC 模擬量信號輸入。PLC 供電電源：直流 DC 20.4 - 28.8 V ，工作存儲區(qū)：≥75KB；PLC控制器布爾運算速度≤0.08us/指令，移動字執(zhí)行速度≤1.7us/ 指令，浮點運算執(zhí)行速度≤2.3us/ 指令；PLC本體集成的數(shù)字量輸入支持≥5路高速計數(shù)器功能，單相：≥3 個 100 kHz 以及 ≥1 個 30 kHz 的時鐘頻率；正交相位：≥3 個 80 kHz 以及 ≥1 個 20 kHz 的時鐘頻率；PLC本體集成數(shù)字量輸出支持≥4路PTO/PWM高速脈沖輸出信號，最高頻率：≥100KHz。
（2）數(shù)字量輸入輸出模塊：直流DC 24V電源供電，≥16通道數(shù)字量輸入，≥16通道數(shù)字量輸出，最高輸出電流≥0.5A。
1.10交換機1套
帶有≥8個10/100Mbit/sRJ45接口，支持LED診斷功能，故障信號顯示，連接設(shè)置按鈕功能；防護等級：≥IP20。
1.11 配套電氣元件
（1）總電源漏電保護斷路器≥1個，2P/20A；
（2）空氣斷路器≥1個，2P/16A；
（3）空氣斷路器≥1個，2P/10A；
（4）保險端子≥3個；
（5）中間繼電器≥8個；
（6）安裝輔件一批，不限于線槽、端板、標記條、位號等；
（7）安裝底版，由鋁型材或者冷軋鋼板加工而成。
（8）開關(guān)電源≥1個，額定電流輸出≥5A；
1.12 立式安全光柵
用于限制人員接近/跨入，傳感器工作電壓24V，常閉型，PNP輸出型。
2、六軸工業(yè)機器人，1套，詳細參數(shù)要求如下：
（1）機器人本體
機器人本體，規(guī)格參數(shù)如下：
1）軸數(shù)：6軸，最大工作范圍：≥580mm，最大負載：≥3.5kg
2）位姿可重復(fù)性：≤0.05mm
3）機器人本體防護等級：≥IP 40
4）機器人本體重量：≤21kg
5）機器人安裝：任意角度
6）軸運動工作范圍及最大速度：
軸1：工作范圍≥+230°~ -230°， 最大速度：≥250°/s
軸2：工作范圍≥+113°~ -115°， 最大速度：≥250°/s
軸3：工作范圍≥+55° ~ -205° ，最大速度：≥250°/s
軸4：工作范圍≥+230°~ -230° ，最大速度：≥320°/s
軸5：工作范圍≥+120°~ -125° ，最大速度：≥320°/s
軸6：工作范圍≥+400°~ -400° ，最大速度：≥420°/s
7）3D實時舒適搖桿手動操作系統(tǒng)；
（2）機器人控制器1套：
a) 具備多處理器系統(tǒng)，PCI總線，大容量閃存盤，防掉電備用電源
b) 控制軟件：滿足成熟的實時操作系統(tǒng)，滿足高級RAPID程序語言，支持但不限于PC-DOS文件格式
c) 環(huán)境溫度：滿足區(qū)域0°C～ 45°C
d) 相對濕度：最高不低于95%
e) 示教器：彩色觸摸屏，操縱桿，緊急停止，支持U盤
f）支持RAPID編程語言規(guī)范，并直接解釋執(zhí)行；
3、智能制造工程課程設(shè)計
智能制造工程課程設(shè)計緊繞智能制造產(chǎn)業(yè)崗位要求，對接智能制造工程技術(shù)人員標準，采用進階式項目設(shè)計，培養(yǎng)具智能制造工程綜合應(yīng)用能力的創(chuàng)新人才。教學(xué)資源基于項目式教學(xué)法開發(fā)，課程設(shè)計主要由四部分構(gòu)成，課程內(nèi)容如下：
（一）智能制造工程課程設(shè)計I
著重培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)知識，具備仿真與建模能力，了解智能制造的發(fā)展現(xiàn)狀與基本體系框架；
1、智能制造工程概論
2、提出智能制造生產(chǎn)要求并探索解決方案
3、數(shù)字建模仿真
（1）工業(yè)機器人編程與仿真課程資源，課程內(nèi)容包括工作站工作任務(wù)知識儲備、工作站工藝流程與工作流程分析、工作站仿真調(diào)試計劃制定與優(yōu)化、工作站的場景搭建與動作設(shè)計、工作站的程序編寫與仿真調(diào)試、工作站成果的檢驗與總結(jié)評價，開發(fā)虛擬仿真需包含以下內(nèi)容：
a) 分揀工作站的仿真調(diào)試
b) 焊接工作站的仿真調(diào)試
c) 碼垛工作站的仿真調(diào)試
d) 噴涂工作站的仿真調(diào)試
e) 裝配工作站的仿真調(diào)試
（2）工業(yè)機器人編程與仿真教學(xué)視頻資源，需包含以下內(nèi)容：
a) 分揀工作站仿真運行
b) 焊接工作站仿真運行
c) 碼垛工作站仿真運行
d) 噴涂工作站仿真運行
e) 裝配工作站仿真運行
f) 教學(xué)視頻建設(shè)要求：
1）每個教學(xué)視頻時長1-3分鐘，講解知識重難點、實訓(xùn)操作技能點等教學(xué)內(nèi)容。形式可以是微課、動畫等。
2）錄制應(yīng)選擇周圍無明顯噪音源，隔音效果較好的場所，可以是實訓(xùn)室、企業(yè)、演播室、教室等場地。錄制現(xiàn)場光線充足、均勻，環(huán)境整潔，聲音無明顯回響。
3）分辨率設(shè)定為1280*720（16:9）。
4）MPEG格式（總比特率≥1024kbps、幀頻為25fps、標清的大小≥720×576、高清的大小≥1280×760）或FLV格式（總比特率≥512kbps、幀頻≥25fps、標清的大小≥648×480、高清的大小≥1028×576）視頻文件。
（二）智能制造工程課程設(shè)計II
著重培養(yǎng)學(xué)生問題分析與工程實踐能力，具備復(fù)雜工程系統(tǒng)基本的分析能力；
1、電氣系統(tǒng)設(shè)計及集成
項目一：PLC編程基礎(chǔ)
任務(wù)1：PLC控制系統(tǒng)設(shè)計
任務(wù)實施：
（1）PLC選型
（2）識讀PLC控制電氣原理圖
（3）PLC安裝與接線
任務(wù)2：系統(tǒng)硬件組態(tài)
任務(wù)實施：
（1）軟件安裝
（2）項目創(chuàng)建及硬件組態(tài)
（3）項目下載及診斷
任務(wù)3：PLC程序設(shè)計及調(diào)試
任務(wù)實施：
（1）建立變量表
（2）編寫程序
（3）程序調(diào)試
任務(wù)4：觸摸屏畫面設(shè)計及調(diào)試
任務(wù)實施：
（1）電機控制畫面設(shè)計
（2）電機控制系統(tǒng)調(diào)試
項目二：驅(qū)動應(yīng)用基礎(chǔ)
任務(wù)1：PLC控制變頻器
任務(wù)實施：
（1）完成變頻器控制接線
（2）變頻器功能參數(shù)設(shè)置
（3）根據(jù)接線添加I/O變量
（4）PLC程序編寫變頻器控制及調(diào)試
（5）觸摸屏畫面設(shè)計及系統(tǒng)調(diào)試
任務(wù)2：伺服軸控制塊編程
任務(wù)實施：
（1）完成伺服硬件組態(tài)
（2）完成伺服工藝對象組態(tài)
（3）完成伺服軸控制塊編程
（4）完成伺服軸控制面板設(shè)計
項目三：通用設(shè)備控制塊編程
任務(wù)1：氣缸控制塊編程
任務(wù)實施：
（1）氣缸控制塊編程
（2）氣缸控制面板設(shè)計
任務(wù)2：變頻器控制塊編程
任務(wù)實施：
（1）變頻器控制編程
（2）變頻器速度設(shè)定及反饋數(shù)據(jù)處理
（3）狀態(tài)反饋處理
任務(wù)3：視覺檢測控制塊編程
任務(wù)實施：
（1）完成工業(yè)相機的參數(shù)設(shè)置
（2）完成PLC與工業(yè)相機的通訊
（3）完成視覺檢測控制塊編程
（4）完成視覺檢測調(diào)試
項目四：典型通訊協(xié)議應(yīng)用
任務(wù)1：S7通訊
任務(wù)實施：
（1）完成CPU的設(shè)置
（2）完成指令的組態(tài)
（3）完成數(shù)據(jù)傳輸測試
任務(wù)2：I/O通訊
任務(wù)實施：
（1）完成I/O通訊的配置
（2）在不同PLC里面創(chuàng)建變量表
（3）完成通訊測試
任務(wù)3：ModbusTCP
任務(wù)實施：
（1）完成CPU設(shè)置
（2）完成通訊指令的調(diào)用及設(shè)置
（3）完成通訊測試
2、工業(yè)機器人示教編程
（1）工業(yè)機器人編程與典型應(yīng)用課程資源，需包含以下內(nèi)容：
a) 掌握工業(yè)機器人系統(tǒng)構(gòu)成
b) 掌握工業(yè)機器人手動操作的基本操作
c) 更新機器人轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)器
d) 完成工具坐標的創(chuàng)建
e) 完成IO板卡的創(chuàng)建與IO信號的創(chuàng)建
f) 建立程序模塊與例行程序
g) 掌握基本指令的使用
h) 掌握特殊指令的使用
i) 完成工業(yè)機器人編程控制練習(xí)
（2）工業(yè)機器人理論考核題目庫用于課后額外的自學(xué)任務(wù)或可選性的終結(jié)性考核，題目庫應(yīng)參照完全符合《工業(yè)機器人系統(tǒng)操作員》國家職業(yè)技能等級標準（職業(yè)編碼6-30-99-00），配有相應(yīng)四級、三級、二級的理論題庫和考核要素細目表。
四級理論題目數(shù)量≥200道（機考式組卷），包含單選、多選、判斷題。
三級理論題目數(shù)量≥200道（機考式組卷），包含單選、多選、判斷題。
二級理論題目數(shù)量≥200道（紙考式組卷），包含單選、多選、判斷、綜合論述題。
（3）工業(yè)機器人編程與典型應(yīng)用教學(xué)視頻資源，需包含以下內(nèi)容：
a) tcp工具創(chuàng)建
b) 搬運任務(wù)調(diào)試與運行
c) 更新轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)器
d) 軌跡任務(wù)編程
e) 軌跡任務(wù)與調(diào)試與運行
f) 裝配任務(wù)編程
g) 裝配任務(wù)調(diào)試與運行
h) 搬運任務(wù)編程
i) 教學(xué)視頻建設(shè)要求：
1）每個教學(xué)視頻時長3-5分鐘，講解知識重難點、實訓(xùn)操作技能點等教學(xué)內(nèi)容。形式可以是微課、動畫等。
2）錄制應(yīng)選擇周圍無明顯噪音源，隔音效果較好的場所，可以是實訓(xùn)室、企業(yè)、演播室、教室等場地。錄制現(xiàn)場光線充足、均勻，環(huán)境整潔，聲音無明顯回響。
3）分辨率設(shè)定為1280*720（16:9）。
4）MPEG格式（總比特率≥1024kbps、幀頻為25fps、標清的大小≥720×576、高清的大小≥1280×760）或FLV格式（總比特率≥512kbps、幀頻≥25fps、標清的大小≥648×480、高清的大小≥1028×576）視頻文件。
項目四、工作站示教與功能調(diào)試
3、傳感器檢測設(shè)計及集成
項目一、傳感器選型
項目二、傳感器安裝調(diào)試
項目三、傳感器故障排除
4、氣動系統(tǒng)設(shè)計及集成
項目一、氣動系統(tǒng)設(shè)計
項目二、氣動選型
項目三、氣動安裝調(diào)試
項目四、氣動故障排除
5、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計與集成
項目1 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)認知
1.1 Modbus TCP協(xié)議認識
1.2 Profinet協(xié)議認識
1.3 LORA無線協(xié)議認識
項目2工業(yè)數(shù)據(jù)采集設(shè)備部署與連接
2.1 Profinet通信系統(tǒng)搭建
2.2 LORA能耗監(jiān)控系統(tǒng)搭建
2.3網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)搭建
項目3工業(yè)數(shù)據(jù)采集與管理
3.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)環(huán)境搭建
3.2交換機/路由器/無線網(wǎng)關(guān)管理配置
項目4工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)上云
4.1 物聯(lián)網(wǎng)關(guān)通信配置
4.2物聯(lián)網(wǎng)關(guān)變量創(chuàng)建
4.3物聯(lián)網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)遠程測試
（三）智能制造工程課程設(shè)計III
通過團隊合作的模式，完成各子系統(tǒng)的設(shè)計與調(diào)試，使學(xué)生具備解決復(fù)雜工程問題的基本能力；
1、產(chǎn)線設(shè)計與仿真
任務(wù)1：仿真數(shù)據(jù)準備
任務(wù)2：設(shè)備布局及安裝
任務(wù)3：運動機構(gòu)
任務(wù)4：邏輯塊與智能組件
任務(wù)5：工藝過程管理
任務(wù)6：物料流
任務(wù)7：傳感器
任務(wù)8：機器人應(yīng)用
任務(wù)9：PLC過程控制
（2）數(shù)字化生產(chǎn)過程工藝仿真教學(xué)視頻資源，需包含以下內(nèi)容：
a) 加載模型及基本操作
b) 三維模型操控
c) 機構(gòu)定義
d) 路徑規(guī)劃
e) 干涉分析
f) 自動路徑規(guī)劃及抓放工藝
g) 編輯機器人路徑
h) 雙機器人協(xié)作
i) 機器人電纜線
j) 機器人點焊機連續(xù)工藝操作
k) 基于事件的仿真
l) 創(chuàng)建邏輯塊
m) 創(chuàng)建控制邏輯
n) 創(chuàng)建傳感器
o) 通過信號進行邏輯控制
p) 物料流
q) 機運線
r) 機器人和機運線
s) 高級機器人編程
t) 機器人包絡(luò)仿真
u) 機器人干涉區(qū)
v) PS與PLC連接
2、子系統(tǒng)設(shè)計課程
任務(wù)1：物料搬運系統(tǒng)硬件設(shè)計
任務(wù)2：系統(tǒng)自動工藝設(shè)計
任務(wù)3： PLC與機器人握手過程
任務(wù)4： PLC系統(tǒng)設(shè)計
任務(wù)5：HMI畫面設(shè)計
任務(wù)6：機器人軌跡設(shè)計
任務(wù)7：子系統(tǒng)程序調(diào)試
（四）智能制造工程課程設(shè)計IV
通過將各子系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，完成整個生產(chǎn)線的建模規(guī)劃、設(shè)計和調(diào)試，進一步培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力；并在此基礎(chǔ)上研究智能決策、智能運維的應(yīng)用以及培養(yǎng)項目管理的基本能力。
1、產(chǎn)線綜合聯(lián)調(diào)
任務(wù)1：原料供給站設(shè)計
任務(wù)2：自動加工裝配站1設(shè)計
任務(wù)3：自動加工裝配站2設(shè)計
任務(wù)4：自動搬運倉儲站設(shè)計
2、MES生產(chǎn)執(zhí)行
項目一、MES 認識
（1）智能制造及相關(guān)概念數(shù)字化車間及相關(guān)概念
（2）MES 認識
（3）MES 的定義
（4）MES 的組成
（5）MES 的定位
項目二、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)
（1）生產(chǎn)資源
（2）生產(chǎn)管理
（3）產(chǎn)品數(shù)據(jù)定義
項目三、生產(chǎn)計劃管理
（1）生產(chǎn)計劃管理基礎(chǔ)知識及相關(guān)概念
項目四、生產(chǎn)作業(yè)管理
（1）MES 的生產(chǎn)訂單(工單)
（2）MES系統(tǒng)分派任務(wù)MES
（3）系統(tǒng)接收生產(chǎn)任務(wù)和采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)MES
（4）系統(tǒng)生產(chǎn)過程控制和生產(chǎn)跟蹤
（5）MES系統(tǒng)生產(chǎn)統(tǒng)計
項目五、質(zhì)量管理
（1）產(chǎn)品質(zhì)量和質(zhì)量數(shù)據(jù)概念
（2）質(zhì)量管理活動、質(zhì)檢類型、質(zhì)檢流程
項目六、設(shè)備管理
（1）設(shè)備信息、分類、臺賬、故障宇典等基本概念
（2）設(shè)備管理活動、維護類型
項目七、走進數(shù)字化車間
（1）數(shù)字化車間安全須知
（2）數(shù)字化車間組成、產(chǎn)線構(gòu)成
（3）數(shù)字化車間模擬生產(chǎn)的產(chǎn)品、物料、標準工藝流程
項目八、體驗MES
（1）系統(tǒng)功能講解與產(chǎn)線結(jié)合
（2）MES 控制生產(chǎn)
3、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用
（1）可視化圖形調(diào)用和變量關(guān)聯(lián)
（2）可視化界面布局設(shè)計
（3）工業(yè)APP與PLC數(shù)據(jù)連接
（4）工業(yè)APP界面組態(tài)
（5）工業(yè)APP界面的發(fā)布
（6） PLC端的遠程下載及維護
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