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HYAI-7型 智能制造单元系统集成应用平台
一、平台功能
智能制造单元系统集成应用平台能完成工业机器人与 PLC 控制的综合实训，采用模块化组装，方便教师教学， 可以实现工业机器人的基本操作，同时实现工业机器人搬运、码垛、装配、涂胶、数控机床上下料等典型任务，还可以完成视觉检测，PLC 编程，通信、工控组态等自动化控制项目；可以完成工作站系统故障诊断及常见故障排除、工作站系统方案设计等综合实训项目。
二、设备组成
智能制造单元系统集成应用平台由执行单元、工具单元、仓储单元、加工单元、打磨单元、检测单元、分拣单元、总控单元及软件组成。
（一）执行单元 1 套
1、工业机器人 1 台：
（1）六自由度串联关节桌面型工业机器人；
（2）工作范围 580mm；
（3）有效荷重 3kg，手臂荷重 0.3kg；
（4）手腕设有10 路集成信号源，4 路集成气源；
（5）重复定位精度 0.01mm；
（6）防护等级 IP30；
（7）本体重量 25kg；
（8）在工作台台面上布置有手动 /自动模式切换旋钮、电机开启按钮及示教器接线接口，方便接线。
2、工业机器人扩展 IO 模块 1 个:
（1）支持 DeviceNet 总线通讯；
（2）支持适配 IO 模块数量最多 32 个；
（3）传输距离最大 5000 米，总线速率最大 500kbps；
（4）附带数字量输入模块2个，单模块 8 通 道，输入信号类型 PNP，输入电流典型值 3mA，隔离耐压 500V，隔离方式光耦隔离；
（5）附带数字量输出模块4个，单模块8通道 ，输出信号类型源型， 驱动能力 500mA/通道，隔离耐压 500V，隔 离方式光耦隔离；
（6）附带模拟量输出模块 1 个，单模块 4 通道， 输出电压 0V~10V，负载能力>5kΩ， 负载类型为阻性负载、容性 负载，分辨率 12 位；
（7）在工作台台面上布置有远程 IO 适配器的 网络通信接口，方便接线。
3、工具快换模块1个：
（1）针对多关节机器人设计，使气管、信号确认线一次性自动装卸；
（2）超硬铝材质，安装位置为机器手侧 ；
（3）可搬重量 3kg；锁紧力 123N，张开力 63N；
（4）支持9路电信号(2A，DC 24V)、6 路气路连接。
4、平移滑台 1 个：
（1）有效工作行程 700mm，有效负载重量 50kg ，额定运行速度 15mm/s；
（2）驱动方式为伺服电机经减速机减速后 ，通过同步带带动滚珠丝杠实现旋转运动变换到直线运动，由滚 珠导轨导向滑动；
（3）伺服电机额定输出 400W，额定转矩 1.3Nm，额定转速 3000r/min，增量式 17bit 编码器，配套同品牌伺服放大器，输出额定电压三相 AC170V/额定电流 2.8A，电源输入电压 三相或单相 AC200V~240V/额定电流 2.6A，控制方式为正弦波 PWM 控制/电流控制方式， 配套精密减速机，减速比 1:3；
（4）滚珠丝杠 直径 25mm，导程 5mm，全长 990mm，配套自润滑螺母；
（5）滚珠导 轨共 2 个，宽度 20mm，全长 1240mm，每个导轨配套 2 个滑块；
（6）直线导轨安装有防护罩，保护导轨和丝杠等零件，确保运行安全，配有拖链系统方便工业机器人线缆及其他连接线布线，外侧安 装有长度标尺，可指示滑台当前位置。
5、PLC 控制器 1 个：
（1）工作存储器 75KB，装载存储器 2MB，保持性存储器 10KB；
（2）本体集成 I/O，数字量 8 点输入/6 点输出， 模拟量 2 路输入；
（3）过程映像大小为 1024 字节输入(I)和 1024 字节输出(Q)；
（4）位存储器为 4096 字节(M)；
（5）具备 1 个以太 网通信端口，支持 PROFINET 通信；
（6）实数数学运算执行速度 2.3μs/指令，布尔运算执行速度 0.08μs/指令；
（7）扩展 IO 模块， 数字量输入模块 1 个，输入点数 16 位，类型为源型/漏型，额定 电压 24V DC (4mA)；
（8）在工作台台面上布置有 PLC 的网络通信 接口，方便接线。
6、远程 IO 模块 1 个：
（1）支持 ProfiNet 总线通讯；
（2）支持适配 IO 模块数量最多 32 个；
（3）传输距离最大 100 米(站站距离)， 总线速率最大 100Mbps；
（4）附带数字量输入模块4个，单模块8通道，输入信号类型 PNP，输入电流典型值 3mA，隔离耐压 500V，隔离方式光耦隔离；
（5）附带数字量输出模块 2个，单模块 8 通 道，输出信号类型源型，驱动能力 500mA/通道，隔离耐压 500V ，隔离方式光耦隔离；
（6）附带模拟量输入模块 1个，单模块 4 通 道，输入电压 0V~10V，输入滤波可配置(1ms~10ms) ，输入阻抗 >500kΩ， 分辨率 12 位；
（7）在工作台台面上布置有远程 IO 适配器 的网络通信接口，方便接线。
7、工作台 1 个：
（1）铝合金型材结构，工作台式设计，台面可安 装功能模块，底部柜体内可安装电气设备；
（2）底部柜体四角安装 有脚轮，轮片直径 50mm，轮片宽度 25mm，可调高度 10mm；
（3）工作台面合理布置有线槽，方便控制信号线和气路布线，且电、气分开；
（4）底部柜体上端和下端四周安装有线槽，可方便电源线、气管和通信线布线；
（5）底部柜体门板为快捷可拆卸设计，每个门板完全相同可互换安装。
（二）工具单元 1 套
1、轮辋外圈夹爪 1 个：
（1）两指夹爪，气动驱动，自动定心，可 针对零件轮辋外圈位置稳定夹持；
（2）配有工具快换模块工具端， 与工具快换法兰端配套，自重 45g，安装后厚度 38mm。
2、吸盘夹爪 1 个：
（1）五位吸盘工具，可对零件轮辐的正面、反 面表面稳定拾取；
（2）配有工具快换模块工具端， 与工具快换法兰 端配套，自重 45g，安装后厚度 38mm。
3、端面打磨工具 1 个：
（1）电动打磨工具，配有端面打磨头，可对零件表面进行打磨加工；
（2）配有工具快换模块工具端，与工具快换法兰端配套，自重 45g，安装后厚度 38mm。
4、侧面打磨工具 1 个：
（1）电动打磨工具，配有侧面打磨头，可对零件表面进行打磨加工；
（2）配有工具快换模块工具端，与工具快换法兰端配套，自重45g，安装后厚度 38mm。
5、工具支架 1 个：
（1）铝合金结构，可稳定支撑并定位所有工具；
（2）提供7个工具摆放位置，位置标号清晰标示；
（3）所有工具的 定位方式相同，可互换位置，不影响正常使用。
6、示教器支架× 1：
与工业机器人示教器配套，可稳定安放，不易滑落；配套线缆悬挂支架，方便线缆收放。
（三）仓储单元一套
1、立体仓库 1 个：
双层共 6 仓位，采用铝型材作为结构支撑； 每个仓位可存储 1 个轮毂零件；仓位托盘可由气动推杆驱动推出 缩回；仓位托盘底部设置有传感器可检测当前仓位是否存有零件 ；每个仓位具有红绿指示灯表明当前仓位仓储状态，并有明确标 识仓位编号。
2、轮毂零件 6 件：
铝合金材质，五幅轮毂缩比零件；正面设计 有可更换的数控加工耗材安装板，直径 37mm，厚度 8mm，塑料材 质；零件正面、反面均设计有定位槽、视觉检测区域、打磨加工区域和二维码标签位置。
（四）加工单元一套
1、数控机床 1 台：
（1）典型三轴立式铣床结构，加工台面不动，主轴可实现 XYZ 三轴加工运动；
（2）主轴为风冷电主轴，转速 24000r/min，额定功率 0.8kW，轴端连接为 ER11，可夹持 3mm 直 径刀柄的刀具；
（3）X 轴有效行程 240mm，Y 轴有效行程 250mm，Z 轴有效行程 180mm；
（4）夹具采用气动驱动夹紧，缸径 32mm，夹具可有气动驱动前后两端定位，方便上下料；
（5）数控机床配有安全 护栏，铝合金框架透明隔断，正面、背面均配有安全门， 由气动 驱动实现开启关闭。
2、模拟刀库 1 件：
模拟刀库采用虚拟化设计，由显示屏显示当 前使用刀具信息和刀库工作状态；显示屏尺寸 9 英寸， TFT 真彩 液晶屏， 64K 色，分辨率 800×480，背光平均无故障时间 20000 小时，可用内存 10MB，支持 ProfiNet 通讯；侧面配装有数控机 床工作指示灯，可指示当前工作状态。
3、数控系统 1 件：
采用西门子808D数控系统，性能稳定，10.4 英寸 TFT 彩色显示屏，具备 铣削工艺，进给轴具备进给平滑控制、力矩前馈控制功能、支持 各轴自动优化和轨迹插补功能；插补轴数最大 4 轴，支持直线插补、圆弧插补、螺旋线插补、精优曲面功能、高速高精设定、程 序段预读功能、压缩器功能； 具备刀具管理功能， 刀具数最大 256 ，刀刃数最大 256，支持刀具质量、刀具寿命检测功能， 带替换刀具管理功能； 具备 OPC UA 通讯接口， 可将数控系统中的运行数据传输到 MES 软件中；提供手轮对各轴手动操作。
（五）打磨单元一套
1、打磨工位 1 个：
铝合金框架结构，可稳定支撑零件加工；四 爪夹具由气动驱动，可对零件轮毂位置进行稳定夹持，自动对心 定位；底部配有传感器可检测当前工位是否存有零件。
2、旋转工位 1 个：
铝合金框架结构，可稳定支撑零件加工；四 爪夹具由气动驱动，可对零件轮辋内圈进行稳定夹持，自动对心 定位；底部配有传感器可检测当前工位是否存有零件；旋转气缸 可带动旋转工位整体 180°旋转，实现零件沿轴线旋转。
3、翻转工装 1 个：
双指夹具对零件轮辋外圈稳定夹持，自动对 心定位，翻转过程无位移；旋转气缸可驱动双指夹具实现所夹持 的零件在打磨工位和旋转工位间翻转；升降气缸可实现翻转后的 零件在小距离内垂直放入取出工位，确保定位准确。
4、吹屑工位 1 个：
不锈钢材质，两侧布置了吹气口，可将打磨 后粘附在零件表面上的碎屑清除。
（六）视觉系统检测单元一套
采用不小于 30W 像素 CCD 相机，彩色，电 子快门；控制器为箱型； 动作模式包括标准模式、倍速多通道输 入、不间断调整；支持 128 场景数；利用流程编辑功能制作处理 流程；支持 Ethernet 通信，采用无协议(TCP/UDP)；在工作台 台面上布置有网络通信接口，方便接线。配套漫反射环形光源， 白色，明亮度可调节；光源配有保护支架，可有效防止零件掉落 损坏光源；配套视觉系统显示器和操作用鼠标。
（七）分拣单元一套
1、传送带 1 件：
调速电机驱动， 配套 1:18 减速比减速器， 采用 变频器驱动；传送带起始端配有传感器， 可检测当前位置是否有 零件。
2、分拣机构 3 个：
分拣机构配有传感器，可检测当前分拣机构 前是否有零件；利用垂直气缸可实现阻挡片升降，将零件拦截在 指定分拣机构前； 利用推动气缸可实现将零件推入指定分拣工位。
3、分拣工位 3 个：
分拣工位末端配有传感器，可检测当前分拣 工位是否存有零件；分拣工位末端为 V 型顶块，可配合顶紧气缸对零件精确定位；每个分拣工位均有明确标号。
（八）总控单元一套
1、PLC 控制器 2 个：
工作存储器 75KB，装载存储器 2MB，保持 性存储器 10KB；本体集成 I/O，数字量 8 点输入/6 点输出， 模拟 量 2 路输入； 具备 1 个以太网通信端口， 支持 PROFINET 通信； 实 数数学运算执行速度 2.3μs/指令，布尔运算执行速度 0.08 μs/ 指令。
2、交换机 1 个 ：
支持网络标准 IEEE802.3、IEEE802.3u、IEEE802.3x；8个10/100/1000Mbps 自适应 RJ45 端口；全钢材壳 体，强劲散热性能保证机器稳定运行。
3、操作面板 1 个：
提供1个总电源输入开关，可控制输入电源的开启关闭；提供1个电源模块急停按钮，可切断总控单元电源模块向其他单元模块的供电；提供4个自定义功能按钮，1个自复位绿色灯按钮，1个自复位红色灯按钮，1个自保持绿色灯按钮，1个自保持红色灯按钮。
4、显示终端 1 个：
屏幕尺寸大于 20 英寸；屏幕分辨率高清；屏 幕比例 16:9；视频接口 HDMI1.4。
5、移动终端 1 个：屏幕尺寸大于 6 英寸，屏幕分辨率不低于 1280 ×800，IPS，处理器速度大于1.2GHz，存储容量不低于8GB，操作系统 Android，支持WiFi和蓝牙连接。
6、电源模块 1 个：
输入电源为三相五线制， AC380V，50Hz，15kW，重载连接器插头，接线安全防触电；执行单元输出电源为单相 三线制，AC 220V，50Hz，7kW，重载连接器插头，接线安全防触 电，配空气开关和指示灯。
7、气泵 1 个：
功率 600W，排气量 118L/min，最大压力 8bar，储气罐24L；提供8路气路供气接口，每路空气接口可单独开启关闭。
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