FCJD-1Q机电一体化综合实训考核设备

一、产品概述

本装置是面向高端装备制造行业的机电类智能产品，产品技术对接机电一体化技术国家专业教学标准，适合职业院校机电类专业人才培养，为国家智能制造人才培养服务。

本装置是一种典型的机电一体化产品，涉及专业的岗位面向包括电气控制系统安装、调试、维护岗位，所针对的职业工种为维修电工、装配钳工、机械设备安装工等。设备综合运用工业机器人应用技术、PLC控制技术、机器视觉技术、射频识别技术、触摸屏应用技术、通信应用技术、交流伺服应用技术、交流变频应用技术、传感器应用技术、气动控制技术、机械装调技术及机电一体化高新技术的综合应用。通过模块化的设计，每个单元可以单独安装、调试、运行、教学、实训，学员可以从模块化到整个单元、从单机到联机、从简单到复杂得学习各种机电一体化技术。整个设备共有多个单元，通过不同单元配置形式可以得到多种不同功能设备，从而实现不同的教学内容。适合于各类职业院校、技工院校用于机电一体化、工业自动化及维修电工高级技术的实训考核，可完成单站和整个生产线的安装、编程、调试、故障排查及生产线优化设计等完整的综合工作任务。

该设备由颗粒上料单元、加盖拧盖单元、检测分拣单元、工业机器人搬运单元和智能码垛单元组成，包括了智能装配、自动包装、自动化立体转储及智能物流、自动检测质量控制、生产过程数据采集及控制系统等，是一个完整的智能工厂模拟装置。应用了工业机器人技术、PLC控制技术、机器视觉技术、射频识别技术、变频控制技术、伺服控制技术、工业传感器技术、电机驱动技术等工业自动化相关技术，可实现空瓶上料、颗粒物料上料、颗粒填装、加盖、拧盖、物料检测、瓶盖检测、成品分拣、机器人抓取入盒、盒盖包装、贴标、搬运等智能生产全过程。

二、技术性能

1.交流电源：单相三线～220 V±10% 50Hz

2.工作环境：温度-10～50℃ 环境湿度≤90% 无水珠凝结

3.整体外形尺寸约：5200mm×1040mm×1600mm（长×宽×高）

4.装置容量：≤3.0kVA

5.安全保护功能：急停按钮，漏电保护，过流保护。

三、产品结构及功能组成

产品主要由颗粒上料单元、加盖拧盖单元、检测分拣单元、工业机器人搬运单元、智能码垛单元、装配工作台、电脑桌组成。各单元都具有独立的PLC控制、有独立的按钮输入与指示灯输出，各单元既可以独立运行、又可以通过通信进行联机控制。

技术参数

四、 颗粒上料单元

1 、单元组成介绍

颗粒上料单元主要由工作实训平台、圆盘输送机构模块、主输送机构模块、颗粒上料机构模块、颗粒装填机构模块及其控制系统等组成。工作实训平台整体采用铝型材框架结构，尺寸约800mm×1040mm×850mm，桌体封板采用1.5mm厚的优质钢板，经过机械加工成型，外表面喷涂环氧聚塑，整机既坚固耐用，又美观大方，桌面采用20×80mm优质专业铝型材拼接成型，可根据执行机构的联机情况随意调整安装位置；圆盘输送机构模块有料盘、导向机构、旋转电机等组成，实现瓶身的自动供给；颗粒上料机构模块由两条皮带组成，两条皮带不同方向运行，通过导向机构实现颗粒物料定向选料，将颗粒输送到料槽；颗粒装填机构底部装有0-180度可调节旋转气缸，上部装有升降气缸，通过前部吸盘吸取物料到物料瓶；控制系统布置于电气控制挂板上，配置有PLC系统、交流变频系统以及与控制要求配套的低压控制器件，按钮操作面板采用铝板喷绘，控制按钮采用方型按键设计，设置有“启动、停止、复位、单机、联机、急停”等控制功能。

颗粒上料单元三维效果图（仅供参考）

2、 单元功能介绍

通过圆盘输送机构将空瓶逐个输送到填装输送带上；同时颗粒上料机构中料筒推出物料，将物料输送至取料槽；当空瓶到达填装位后，定位夹紧机构将空瓶固定；吸取机构将分拣到的颗粒物料吸取并放到空瓶内；瓶内颗料物料达到设定的数量后，定位夹紧机构松开，皮带启动，将瓶子输送到下一个工位。本单元可选择多样化的填装方式，可根据物料颜色进行不通方式的组合（最多装填4颗）。

五、加盖拧盖单元

1、 单元组成介绍

加盖拧盖单元主要由工作实训平台、加盖执行机构、拧盖执行机构、物料传输皮带、备用瓶盖料仓及其控制系统等组成。工作实训平台整体采用铝型材框架结构，尺寸约800mm×1040mm×850mm，桌体封板采用1.5mm厚的优质钢板，经过机械加工成型，外表面喷涂环氧聚塑，整机既坚固耐用，又美观大方，桌面采用20×80mm优质专业铝型材拼接成型，可根据执行机构的联机情况随意调整安装位置；加盖执行机构由推料气缸、加盖升降气缸、压料气缸、取料吸盘、料筒组成，自动完成对瓶子的加盖；拧盖执行机构由拧盖电机、拧盖升降气缸组成，自动完成对瓶子的拧盖；备用瓶盖料仓可进行插拔式快速更换；控制系统布置于电气控制挂板上，配置有PLC系统以及与控制要求配套的低压控制器件，按钮操作面板采用铝板喷绘，控制按钮采用方型按键设计，设置有“启动、停止、复位、单机、联机、急停”等控制功能。

加盖拧盖单元三维效果图（仅供参考）

2、 单元功能介绍

瓶子被输送到加盖机构后，夹盖定位夹紧机构将瓶子固定，加盖机构启动加盖程序，将盖子加到瓶子上；加上盖子的瓶子继续被送往拧盖机构，到拧盖机构下方，拧盖定位夹紧机构将瓶子固定，拧盖机构启动，将瓶盖拧紧。瓶盖分为白色和蓝色两种。

六、检测分拣单元

1、 单元组成介绍

检测分拣单元由工作实训平台、检测机构、物料传输皮带、不合格品分拣机构、RFID识别机构、视觉检测机构及其控制系统等部分组成，工作实训平台整体采用铝型材框架结构，尺寸约800mm×1040mm×850mm，桌体封板采用1.5mm厚的优质钢板，经过机械加工成型，外表面喷涂环氧聚塑，整机既坚固耐用，又美观大方，桌面采用20×80mm优质专业铝型材拼接成型，可根据执行机构的联机情况随意调整安装位置；检测机构采用一体式结构，装置有反射式传感器和光纤式传感器，能进行物料有无、瓶盖拧紧与否等工况的检测，检测机构还装置有反应检测合格与否信号的彩灯，能根据物料的合格情况进行不同显示；单元还包括RFID读写器和机器视觉，其中RFID能对每个瓶子内的电子标签进行识别读取，视觉传感器可以对瓶盖进行颜色或内容的识别；控制系统布置于电气控制挂板上，配置有PLC系统以及与控制要求配套的低压控制器件，按钮操作面板采用铝板喷绘，印有安全注意事项信息，控制按钮采用方型按键设计，设置有“启动、停止、复位、单机、联机、急停”等控制功能。

检测分拣单元三维效果图（仅供参考）

2、 单元功能介绍

拧盖后的瓶子经过此单元进行检测，进料传感器检测是否有物料进入，回归反射传感器检测瓶盖是否拧紧；检测机构检测瓶子内部颗粒是否符合要求，并进行瓶盖颜色判别区分；拧盖或颗粒不合格的瓶子被分拣机构推送到废品皮带上（短皮带）；废品皮带上又包含3个分拣机构，可以分别对颗粒数量不合格、瓶盖未拧紧、颗粒和瓶盖均不合格的物料进行分拣；拧盖与颗粒均合格的瓶子被输送到皮带末端，等待机器人搬运；配有彩色指示灯，可根据物料情况进行不同显示。

七、工业机器人搬运单元

1、 单元组成介绍

工业机器人搬运单元主要由工作实训平台、6轴工业机器人、物料提升机构、装配台、标签库及其控制系统等组成。工作实训平台整体采用铝型材框架结构，尺寸约800mm×1040mm×850mm，桌体封板采用1.5mm厚的优质钢板，经过机械加工成型，外表面喷涂环氧聚塑，整机既坚固耐用，又美观大方，桌面采用20×80mm优质专业铝型材拼接成型，可根据执行机构的联机情况随意调整安装位置；6轴工业机器人，载重量≥2Kg，工业机器人配置有气动手抓＋真空吸盘复合夹具，可实现搬运、装配、贴标等功能；物料提升机构采用步进电机控制，可同时储放三个物料，能根据使用情况实现自动提升；挡料机构和定位机构装在装配台上，供物料盒的准确定位装盒；控制系统布置于电气控制挂板上，配置有PLC系统、步进驱动以及与控制要求配套的低压控制器件，按钮操作面板采用铝板喷绘，印有安全注意事项信息，控制按钮采用方型按键设计，设置有“启动、停止、复位、单机、联机、急停”等控制功能。

工业机器人单元三维效果图（仅供参考）

2、 单元功能介绍

工业机器人搬运单元，A料盒补给升降机构平台与B料盖补给升降平台分别将料盒与料盖提升起来，装配台挡料气缸伸出，并A料盒补给升降机构平台将料盒推出至装配台上，装配台夹紧气缸将物料盒固定定位，工业机器人前往前站搬运瓶子至装配台物料盒内，待工业机器人将四个瓶子放满后，工业机器人将料盒盖吸取并将前往装配台进行装配，工业机器人前往标签模块，吸取对应的标签并依次按照瓶盖上的颜色对应的依次贴标。

八、智能码垛单元

1、 单元组成介绍

智能码垛单元主要由工作实训平台、工作平台、堆垛机构、触摸屏及其控制系统等组成，工作实训平台整体采用铝型材框架结构，尺寸约800mm×1040mm×850mm，桌体封板采用1.5mm厚的优质钢板，经过机械加工成型，外表面喷涂环氧聚塑，整机既坚固耐用，又美观大方，桌面采用20×80mm优质专业铝型材拼接成型，可根据执行机构的联机情况随意调整安装位置；可实现2*3*3共18件物料的堆垛，堆垛机构X\Y\Z轴为直线模组机构，实现货物的3维空间的定位，货叉机构为气缸结构，由2个精密伺服电机，2个步进电机共同进行高精度控制；控制系统布置于电气控制挂板上，配置有PLC系统、交流伺服系统以及与控制要求配套的低压控制器件，按钮操作面板采用铝板喷绘，控制按钮采用方型按键设计，设置有“启动、停止、复位、单机、联机、急停”等控制功能。

智能仓库单元三维效果图（仅供参考）

2、 单元功能介绍

堆垛机构把机器人单元物料台上的包装盒体叉取出来，然后按要求依次放入相应位置，可进行产品的码垛、移位等操作。

九、装配工作台

由台身、台面和工具柜三大部分组成。台身用钣金折弯焊接喷塑后组装连接，台面用高密度中纤板，表面贴压防火板，耐腐蚀、防静电。插座不占用台面空间；带一体化存储式工具柜，2层抽屉式，带管理功能。尺寸：1200mm×750mm×800mm(长×宽×高)。

十、工业机器人配套软件

1、仿真软件支持新时达、汇博、abb、Kuka、Fanuc、安川、史陶比尔、UR等多种机器人

2、具有离线编程功能，能够直接生成包括但不限于汇博、abb、Kuka、Fanuc、安川、史陶比尔、UR等15种品牌机器人的代码。

3、支持关节型机器人、Delta、SCARA、直角坐标等不同构型机器人。
4、支持多种格式的三维CAD模型，可导入扩展名为step、igs、stl等格式。
5、支持工件校准功能，能够根据真实情况与理论模型的参数误差自动调整轨迹参数。
6、可实现工业机器人多种编程模式选择。如手持工具或手持工件。
7、对三维模型可通过三维球功能对模型进行平移、旋转操作。
8、轨迹生成可基于CAD数据，简化轨迹生成过程，提高精度，可利用实体模型、曲面或曲线直接生成运动轨迹。
9、包含丰富的工艺应用工具包，包含打磨、喷涂、铣削、焊接等。可以自由设计定义工具及其坐标信息，实际工件与模型工件的坐标准确保持轨迹精度，码垛工艺包模拟真实物料抓取摆放过程，支持APT Source和NC格式G代码的导入并自动转化工业机器人运动轨迹等功能。
10、包含丰富的轨迹调整优化工具包，如碰撞检查、工业机器人可达性、姿态奇异点、轴超限、节拍估算、轨迹自动调整优化等功能。
11、工业机器人虚拟教学模块，如虚拟示教器、机器人部件装配、自动生成仿真运动视频。可以生成播放的视频和生成三维操作。
12、提供强大的python API功能支持，集成所有离线编程软件的离线编程功能，并允许开展大量机器人机构的自动化应用。

十一、工业4.0仿真实训软件采用三维建模基于虚拟现实技术的计算机仿真模拟技术，可以进行PLC电气控制仿真、电工电子仿真、气动仿真、液压仿真、传感器仿真等工业常用技术仿真

1）PLC仿真可以通过PLC编程控制模型的相应动作从而完成工序动作包含机械手仿真、自动门仿真、升降机仿真、分拣仿真、正反转仿真、邮件分拣、流水线、自动分拣等。

2）电工电子仿真

（1）接线仿真（2）电路仿真（3）排故仿真（4）原理仿真

（5）电机拆装仿真，三相异步机拆分、单相异步机拆分等

（6）仪器仪表的使用仿真万用表、双踪示波器、信号发生器、频谱仪、钳形表等

3）气动回路仿真

（1）软件以气动经典22回路为依据开发出28回路的在线及离线仿真

（2）软件中设置的14路考核内容表现为典型气路设备故障。

（3）软件状态含“模拟运行”“联机运行”即离线仿真、在线仿真。

4）液压回路仿真其界面可清楚的展示液压元器件的内部结构以及液压回路的工作过程。液压传动原理的动态演示并不少于18种动态演示。

5）传感器仿真

（1）温度变送传感器器仿真包含温度变送传感器模拟拆装；温度变送传感器模拟接线；温度变送传感器模拟运行仿真

（2）液位传感器仿真包含液位传感器模拟拆装；液位传感器模拟接线；液位传感器模拟运行仿真

（3）流量传感器仿真包含流量传感器模拟拆装；流量传感器模拟接线；流量传感器模拟运行仿真

十二、综合测评系统要求

1、设备硬件一套

（1）、设备电源控制功能

（2）、硬件设置功能，可完成范围（1-30）

2、测评软件一套

软件自带题库，题库总量为不少于1300题，题库包含：判断题、单选题、多选题，系统必须具有实际设备操作考核功能。老师能对题库进行编辑或设计、编辑，系统可以输入图片，图片可以进行缩放、要求具有设备联机考试功能，具有修改及编辑考试规则的功能，如：分数、题目的最大数量、发题模式（手动或随机）、控制设备电源等功能。要求系统具有随机出题功能模式，能够有效地防止作弊行为，学生答题完成后能够实现自动评分。系统必须具有学生自行注册个人信息生及成考核功能，成绩单可以打印保存等。考核项目如下：

（1）实验设备的安全操作及注意事项考核

（2）PLC的操作及使用考核

（3）自动化设备的日常维护考核

（4）运动控制技术知识考核

（5）变频器的使用与维护知识考核

（6）低压电器类使用与维护知识考核

（7）气动技术知识考核

（8）传感器技术知识考核

（9）工业机器人基础知识考核

（10）工业机器人的日常维护考核

（11）工业机器人的装调考核

（12）自动化组网知识考核

（13）电器设备接线知识考核

（14）设备类考核项目（根据老师设置的说明和图纸，学员通过设备现象来答题。发题实现答完一题发一题的效果。出题分随机出题和手动出题两种方式）

3、远程客户端（主要便于教师远程监控）

系统要求具有远程客户端，老师能通过手机APP登录，还可以通过网址、二维码等形式登录，在手机、PC等远程登录实现监控功能。主要功能如下：

（1）、考核相关项目的设置

（2）、题库的选择

（3）、考核指令的下达

（4）、分数读取，设备电源的控制等

十三、实验室安全管理平台

1）该系统集成无线远程实验台电源管理系统，通过手机或其他移动终端系统监控查询学生实验台的电源开关状态；单独开启关闭学生实验台电源；全部开启或全部关闭实验台电源功能；定时预约实验台电源开启关闭功能。

2）在WiFi连接状态，教师通过手机APP，可实时高速读取实训台的电流、电压值、功率因数等参数；实时显示设备使用功率和历史曲线，实时监控设备的运行状态、故障预警和异常报警

3）可设置实验台保护电压和电流，当输入电压或者电流超过保护电压值或者保护电流值自动切断实验台电源保护设备，并推送信息到教师控制端。

四、设备配置清单

五、设备实训

1. 电气线路的连接；

2. 电气元件的布局与组装；

3. 系统的设计；

4. 通过PLC编程对各控制单元的操作；

5. 电气类部件及组件的安装；

6. 气动类元件的安装；

7. 机械零件的组装；

8. 用气量统计与分析；

9. 系统故障分析与处理；

10. 上料检测单元操作实训

11. 加盖拧盖单元操作实训

12. 检测分拣单元操作实训

13. 6轴机器人搬运单元操作实训

14. 立体仓库单元操作实训

15. 系统联机综合实训

16. 故障诊断与排除部分实训

17. 网络部分实训等