ZNY-GRF01型FMS工业机器人智能制造实训平台

ZNY-GRF01型 FMS工业机器人智能制造实训平台是一款用于培养工业机器人数控机床上下料高技能人才的设备，是工业 4.0 智能工厂柔性加工中的 FMS 单元，可作为大专院校学生自动化专业、机电一体化专业、机器人专业、企业工程 师进行机器人培训，提高阶段综合性学习与训练。

一、产品概述：
        ZNY-GRF01型 FMS工业机器人智能制造实训平台以小型的柔性制造系统为载体，主要特点是占地空间小，是由一台工 业 6 轴自由度机器人、一台柔性数控车床、PLC 触摸屏编程模、材料仓库组成，实现自动化上下料无人工作站， 机器人按指令给数控车床送料、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、 PLC 系统编程、通讯实训、机器人编程、数控编程、数控加工等环节。让学生轻松掌握工业 6 轴机器人与数控机 床组建 FMS 上下料工作站加工系统，能满足学生对工业机器人学习及操作的需要，实现和工厂实际情况无缝对 接，涉及的知识点丰富、综合，系统性强，学生通过该套系统的学习与训练，对智能无人工的组建整体性应用有 全面的了解与体验。

二、平台特点
1、综合性强：集机器人操作与编程、数控加工、PLC 应用、通讯于一体，将执行机构、控制系统、驱动系统及各 专业学科有机结合；
2、设备安全便于操作：以小型数控机床为柔性制造系统为载体，主要特点是占地空间小、使用安全、利于学生动 手参于操作等优点，同时系统采取了多重安全防护措施，保证了学习者的安全；
3、模块化：采用分层和模块化结构设计，分别对不同的功能需要设计不同程序，在这些功能模块的相互协调下实 现不同的功能，这些功能既可以单独运行，也可以与其他模块组成系统。
4、扩展性强：除了完成机器人上下料系统的功能，本实训系统还可以通过改变被控机器人执行末端，变成其他功 能的机器人工作站，提高了设备的使用率。
5、设备支持 MES 系统功能，支持 ModbusTcp 通讯协议读取数控系统数据。

三、主要配置及工艺程序
    工业机器人从仓库取出原材料，由 6 自由度工业机器人送置数控车床端，数控车床自动打开门，机器人送料置数 控车床上夹紧材料，机器人收到信号离开机床端，数控车床的自动关上门开始车削加工，零件加工完毕后，机床 自动开门，零件由机器人送置仓库成品区。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。
（一）工业机器人  

 
采用六自由度工业机器人系统，由机器人本体、机器人控制器、示教单元、输入输出信号转换器和抓取机构组成。
1、机器人本体由六自由度关节组成，固定在型材实训桌上，具有6个自由度，串联关节型工业机器人安装方式包括地面安装、挂装、倒装
2、第1轴工作范围：≧+170°/-170°，最大旋转速度≧370°/s，臂展≧198mm，功率≧200W。
3、第2轴工作范围：≧+110°/-110°，最大旋转速度≧400°/s，臂展≧141.25mm，功率≧400W。
4、第3轴工作范围：≧+40°/-220°，最大旋转速度≧430°/s，臂展≧260mm，功率≧200W。
5、第4轴工作范围：≧+180°/-180°，最大旋转速度≧300°/s，臂展≧25mm，功率≧100W。
6、第5轴工作范围：≧+125°/-125°，最大旋转速度≧600°/s，臂展≧280mm，功率≧100W。
7、第6轴工作范围：+360°/-360°，最大旋转速度≧600，臂展≧86.5mm，功率≧100W。
8、最大臂展：≧600mm
9、有效负载：≧5kg
10、整机重量：≧23.50KG
11、防护等级：≧IP65
12、重复定位精度：≦±0.05mm
（二）数控车床

1.床身回转直径：400MM   
2.加工工件长度：300MM
3.刀架车削直径：110MM     
4.加工棒料直径：40MM
5.螺纹加工范围：0.1--10MM     
6.主轴正反转转速范围：0---2500min
7.纵向行程（Z 轴)：400mm   
8.横向行程（X 轴)：235mm
9.Z轴纵向快进速度（无极）：0--10000min/mm    
10.X轴横向快进速度（无极)：0---8000min/mm
11.最大刀具尺寸：20*20mm
12.最小移动单位 (X/Z)：0.001/0.001mm
13.最小输入单位（X/Z)：0.001mm        
14.加工零件圆度：≥0.005mm
15.加工零件表面粗糙度 :≤Ra0.8um（有色金属 ） ≤Ra1.6um（钢件）
16.主电机功率: 4KW电机 
17.主电机转速: 10---2500 /min
18.进给电机功率（X轴/Z轴）：1.2\1.8KW伺服电机
19.刀架：四工位电动刀架或排刀
20.主轴端部形式: 弹簧夹头
21.机床外形尺寸（长/宽/高) ：1850mm×950mm×1500mm
22.机床净重:850Kg
23.广数GSK980TB系统
（三）触摸屏：≥7英寸；液晶显示屏分辨率：≥800×480；组态：嵌入式组态；提供与PLC通讯相配套的端口线和工控机连接的端口线。
（四）PLC控制系统：S7-200 SMART，CPU ST60，DC/DC/DC，机载 I/O：36个24V DC 数字输入；24 DO 24V DC；电源：直流 20.4-28.8V DC， 程序存储器/数据存储器 50 KB。
（五）气源气路：采用无油静音气泵或集中气源供气；配有调压过滤器、气路等气动元件；排气压力：≥0.7Mpa；流量：≥20L/min；噪音量：≤70dB。
四、云智能实验室安全管理系统
本平台将无线传输、信息处理等物联网技术应用用于自动化远程控制。设备端运行状态、数据参数等上传至云平台。物联网系统的传感层、传输层和应用层关联掌握数据与分析数据。
1.★电压、电流等模拟量数据显示
2.输入开关监控，输出开关等数字量控制。
3.★远程控制启停状态，给定输出电压值的。
4.显示输入输出电压值的历史数据
5.可按照日期、日间进行查询历史数进行查询。
6.★报警信号为PLC主机模拟量采集数值或者开关量可以自由设定，如当模拟量输入超过设定电压时产生报警，通过物联网自动化应用软件将报警信号上传到云平台，通过云平台向设置的终端推送报警信号，每台设备可对应多个终端设备。
7.★通过手机端可以实现远程控制PLC的输出及监视PLC的输入状态变化。
8.数据显示画面：画面显示输入电压数值，输出电压监控，开关状态输入，开关控制输出，以及云端连接二维码。
9.联网设置界面：设置现场数据连接云平台后台数据库管理。
★为保证软件正版，投标时提供云智能实验室安全管理系统软件著作权证书原件备并现场演示带★项功能。
五、三维设计软件系统
通过本系统软件了解组成智能制造生产线的电气、气动、PLC等元件的工作原理并对机电系统的设计、分析进行虚拟仿真。通过选择元件利用符合绘制二维回路图或利用三维模型在系统内实现智能制造的动作而进行虚拟仿真。本系统不仅实现工厂的三维仿真使虚拟现实仿真更加逼真，而且把通过仿真验证的控制逻辑单元可用作监视及控制模块，使能够实现并行工程及软件、硬件的并行设计。
仿真基本模块包括：
1、反馈控制和顺序控制系统
2、指示灯的与门(AND)控制
3、物品传送装置
4、单向气缸控制
5、双缸联动控制
6、带式输送装置系统
7、滚筒式输送装置系统
8、指示灯顺序闪烁回路
9、自动控制标记打印操作控制
10、电梯控制
11、气压控制移动装置
12、工业机器人控制
13、带式传送带实习装置
14、气压传动流水线实验装置
★正版软件，投标时提供智能制造生产线虚拟仿真系统软件著作权证书原件备查。
六、实验室智能电源管理系统
实训室总体智能电源管理系统由主电路、控制电路、检测保护电路、显示电路、语音报警电路等组成。
主要功能：
★1、上电前合闸条件检测：输入过压、欠压、对地漏电、过流、任一故障存在不合闸；并且进行语音报警；
★2、运行检测保护：输入过压、欠压、输出过流、漏电，任一故障出现将自动跳闸，实施保护，并且进行语音报警；保护阀值现场可设置；
3、漏电功能测试：按下漏电测试按钮，装置会自动提供一个漏电测试信号，使保护器跳闸，重新进行上电合闸条件检测，语音提示“开机自检中”，故障消除后，实训室总体智能电源管理系统自动合闸，恢复供电。
★4、过压保护：运行中，出现输入过压，实训室总体智能电源管理系统将跳闸，并且对应的“过压”指示灯以红绿色交替显示进行提醒，语音播报“电源过压，请注意”；
5、过流保护：运行中，三相电流中任一相出现过流，实训室总体智能电源管理系统将跳闸，且对应的“过流”指示灯以红绿色交替显示进行提醒，语音播报“过流，请注意”；
6、漏电保护：运行中，三相中任一相发生漏电，实训室总体智能电源管理系统将跳闸，并且对应的“漏电”指示灯以红绿色交替显示进行提醒，语音播报“有漏电，请注意”。
★投标时现场演示带★项功能
七、教学课件资源
1、工业机器人课程资源
(1)工业机器人的概述：工业机器人的定义、发展与应用、基本组成及技术参数、工业机器人的分类；
(2)工业机器人的机械系统：工业机器人的1轴结构、工业机器人的2轴结构、工业机器人的3轴结构、工业机器人的4轴结构、工业机器人的5轴结构、工业机器人的6轴结构、工业机器人的机身结构、工业机器人的行走结构、工业机器人的驱动装置和传动单元；
(3)工业机器人的运动学与动力学：工业机器人的连杆参数和齐次坐标变换矩阵。
(4)工业机器人的控制系统：工业机器人控制装置、工业机器人驱动装置、工业机器人检测装置；
(5)工业机器人的编程：工业机器人的编程方式、工业机器人的示教编程、工业机器人的编程语言、工业机器人的语言系统结构和基本功能、常用工业机器人编程语言、工业机器人的离线编程、工业机器人的离线编程仿真软件及编程示例；
(6)工业机器人的典型应用：焊接机器人的应用、搬运机器人的应用、码垛机器人的应用、涂装机器人的应用、装配机器人的应用；
(7)提供汽车生产线工业机器人应用的高清视频。
2、PLC编程教学课件资源
（1）PLC的认知：PLC简介、PLC工作原理及运行模式、PLC特点、PLC扩展功能、PLC应用技术人才培养；
（2）软件的使用：集成软件开发平台、集成软件简介、入门实例；
（3）控制单元的程序设计、指令编写、硬件选型和设计、课后思考与练习等内容。模块至少包括：八路抢答器、三相异步电机的星三角降压启动、运料小车往返控制、十字路口交通灯的控制、电动机组的启停控制、HMI控制液体混合、变频器的电机控制。
★（4）小型自动化生产线的设计
课件资源具有产品的搬运、检测和传输分拣功能，整个系统由送料单元、机械手搬运单元、步进电机多点定位输送单元和传送带输送分拣单元等组成。具体的项目设计要求如下：
1）本设计的要求使用通过触摸屏与控制台按钮操作，控制生产线的自动运行。生产线通电以后，系统自行检测初始状态是否满足运行条件，如不满足则自行复位或手动调整，若满足则触摸屏显示准备就绪；
2）在准备就绪的情况下，按下启动按钮，生产线开始按顺序运行，供料单元开始工作，电机驱动转盘将工件送到物料台上；电机运行10秒后，若物料台光电开关没有检测到物料，说明已没有物料，开始报警；若检测到物料，则一号搬运机械手开始动作；
3）物料台有料，一号机械手臂伸出并下降夹取工件，夹取到工件后机械手上升缩回并旋转到右侧限位；然后机械手伸出下降将工件放到步进电机输送单元的供料台上，一号搬运机械手恢复到初始状态，等待下一次运行；
4）当步进电机输送单元传感器检测到供料台工件后，步进电机前往高度检测单元进行检测；到达后通过超声波传感器进行高度检测，检测完毕后；步进电机运行到二号搬运机械手位置；   
5）到达二号搬运机械手位置后；二号搬运机械手伸出、爪夹取工件，机架台上升，旋转到右限位，伸出手臂，机架台下降，手爪放松，将工件放到传送带上，同时二号搬运机械手复位；
6）当传送带单元传感器检测到工件时，传送带开始工作，根据工件的颜色、材料进行分拣；分拣结束后，供料台回到供料位置，等待下一次运行。
★课件资源提供详细的配件实物图片及参数功能介绍、硬件组成图解、程序指令、程序设计、气动原理图、电气原理图、硬件组态等，图文并茂。投标时现场演示带★项课件内容。

八、主要配置

五、实训项目
 1、工业机器人的基本认识
2、工业机器人示教器运动操作
3、工业机器人的点位示教
4、工业机器人基本参数设置
5、工业机器人基本运动指示学习
6、工业机器人基于示教器的程序编辑
7、工业机器人 I/O 控制应用
8、工业机器人基本接线方法
9、简单轨迹运行编程与示教
11、机床上下料实训系统基础知识
12、机床上下料实训系统的使用操作
13、数控系统的编程
14、数控上下料的加工操作