數位化工業4.0柔性智能製造生產線實訓系統參數、介紹

　　一、項目建設介紹

　　(一)項目建設目標

　　

　　2、項目總體規劃尺寸圖

　　3、系統平面圖

　　(三)項目建設特色

　　以工程教學為背景、以建設大系統為終極目標，提供具有高集成度的、高度開放性的、系統功能完善、先進性和模塊化的實驗室用數位化柔性加工製造系統解決方案。系統中的單元設備基本涵蓋了工業領域正在得到廣泛應用的各種先進控制技術和正處於工業前沿領域的加工技術，使得該系統成為一個真正融合光、機、電、氣以及信息一體化的綜合型研究平臺。

　　1、高度集成

　　系統建立在工業工程、柔性製造、自動控制、物流工程、質量管理、生產管理以及先進位造等技術基礎之上，將各個加工執行單元、物流系統、機器人、RFID、倉儲系統和數字信息管理系統進行有機集成、貼近工業生產流程的教學實訓柔性製造系統。

　　2、適度柔性

　　系統能方便地調整工藝路線，重設加工流程，能夠適應小批量、多品種的柔性製造要求，能體現夾具、組裝、工藝路線等柔性生產。

　　3、高度開發性

　　在最大程度上為客戶開放。工業機器人、AGV、PLC、MES系統，等各個模塊都提供的接口便於深層次的系統二次開發，以便於開發出適合用戶需求的系統調度程序和單機運行程序，極大程度上方便了課題研究工作。

　　4、模塊化

　　系統中的裝配執行單元、立體倉儲、傳輸線、機器人上下料、機器人裝配設備等具有「聯機/單機」兩種操作模式，所有的單元設備均可進行單項教學和部分系統聯機教學，有利於學生參與和實踐教學。

　　5、工業化

　　系統雖為教學系統，但所有單元設備乃至整個系統都採用了標準工業級的裝備和技術集成，真實貼近工業化生產。

　　6、多層網絡結構

　　系統具有多層網絡結構(管理層<應用層級>、監控層及和設備層級)構成，體現現代柔性製造系統中的物流及生產信息流的交匯關聯、數位化設計與生產的緊密關聯。

　　7、教學可視化

　　系統除了提供一套實際的智能工廠外 ，同時還提供了一套仿真環境下的虛擬工廠。虛擬工廠按實際的1:1布局，場景的機器人，外設，PLC與實際設備相同特性。學生可對虛擬工廠離線編程，仿真驗證後再實際運行。避免損壞設備，提高教學可視化。

　　(四)項目建設內容

　　系統是一個由智能製造生產系統、虛擬仿真教學系統、結合而組成綜合性教學平臺。智能製造生產線將裝配製造、物料傳輸、信息網絡、三個系統深度融合與高度集成，在生產自動化的基礎上實現物料流和信息流的自動化、數位化與智能化，是典型的信息技術與製造技術的深度融合。該系統可承擔數據採集與分析、生產任務下發、生產信息化實時顯示(數位化生產看板系統)、設備狀態實時監控、生產任務詳細進度、可有效實現製造層與計劃層的信息交互等任務。同時在工業軟體和智能機器設備下，實現了軟硬結合、相得益彰,本質是人機一體化。

　　1、智能製造生產系統

　　智能立體倉儲單元、機器人底蓋裝配單元、機器人法蘭裝配單元、鎖螺絲單元、檢測單元、AGV智能小車單元、系統中央控制單元等多個功能模塊單元。系統具有可進行小批量多品種柔性加工、無人值守加工生產能力等，採用數位化信息系統管理模式，每一臺設備均採用網絡形式對外聯接，由伺服器統一管理生產過程中的各種數字聯接任務,具有現代化柔性製造加工系統的特徵。

　　2、虛擬仿真教學系統

　　建議各種虛擬仿真平臺，並且基於虛擬仿真平臺上的應用培訓。也是培訓應用手段的虛擬化延伸，對整個生產系統的認知、講解、模擬的操作、模擬加工、模擬運動進行全方位的展示。使每個學生可參與虛擬場景的PLC編程及機器人編程。做到不僅會用生產線，還會開發生產線。並在在已有基礎上，進行優化，開發個性化的智能工廠。

　　虛擬仿真由三個部分內容：基於PLC的虛實結合仿真、基於機器人的虛擬方真、基於智能工廠的虛擬仿真與培訓。PLC虛實結合仿真包括：立體倉儲虛實結合仿真及培訓、自動上料裝置虛實結合仿真及培訓、檢測分揀虛實結合仿真及培訓、電氣控制虛實結合仿真及培訓。機器人仿真與培訓包括：工業機器人離線編程仿真與培訓、機器人工作站應用仿真與培訓、工業機器人拆裝3D軟體仿真與培訓。智能工廠仿真是對本方案的智能製造生產系統的全功能仿真，包括工具機，機器人，傳輸線，立體倉庫，PLC、AGV仿真。是一個集機、電、控制、編程一體的全方位仿真。使每個學生可參到智能工廠的開發，如PLC編程，機器人編程，做到不僅會用生產線，還會開發生產線。

　　二、項目建設配置及生產流程

　　(一)智能製造系統整體介紹

　　該系統是一個工業智能製造綜合集成柔性生產線。它由多個獨立工作站鏈組成：機器人裝配工作站、鎖螺絲工作站、光學檢測工作站、雷射打標工作站組成。它包含了生產設備硬體部分、工業動化控制部分、MES生產執行軟體部分，是一個集數位化、網絡化、智能化生產製造柔性系統，它既可以實現單組設備的獨立運行，也可以組合成一個集成柔性生產線進行協同作業。

　　(二)生產工作流程簡介

　　被生產的工件通過RFID信息中的加工路徑，由AGV小車運送至生產工作站物料暫存，由MES軟體根據RFID物料編碼屬性，調度機器人操作。每個不同物料RFID屬性不同，MES會根據當前RFID信息更換機器人及數控工具機所使用程序，當每站加工完成後再次由AGV運送至下一個工序。

　　假設一個工件需經過系統所有工作站加工作業流程如下：

　　系統動作流程簡述：

　　1.加工訂單生成，系統下單;

　　2.立體倉庫進行原材料出庫;

　　3.AGV小車按照RFID工藝路徑信息，將工件運輸到對應工作站通過AGV接駁平臺進行暫存;

　　4.工業機器人根據MES軟體分配調度,機器人切換相應的程序;(其它獨工作站以之相同)

　　5.工業機器人根據MES軟體分配調度,自動更換相應的工具，以及夾治具;(其它獨工作站以之相同)

　　6.AGV小車與平臺對接後將工件傳輸到下一工序，依次完成鎖螺絲、檢測、和打標作業;

　　7.工序全部完成後的成品經AGV小車運載到立體倉庫入庫平臺進行成品入庫，等待人工取貨;

　　可實現跳步式分配加工:系統中由於採RFID電子信息記錄和AGV小車柔性輸送，在系統中加工的工件可以出現以下多種不同工況。

　　1.連續加工:當RFID路徑信息為(RFID工藝路徑信息=H111111)

　　2.跳步加工:當RFID路徑信息為RFID工藝路

　　3.同量多品種混合加工：(A產品RFID工藝路徑路信息=H110111)/(B產品RFID工藝路徑路信息=H101101)/(C產品RFID工藝路徑路信息=H011101)

　　在多品種混合加工時，工業機器人與數控工具機加工所使用程序，系統根據RFID信息不同

　　MES軟體對各設備進行運行程序自動更換，以適應不同零件加工。

　　(三)樣品零件裝配流程

　　1、裝配：

　　共4種零件，2種裝配方式，共4條演示工藝流程。

　　2、螺絲：

　　2種尺寸，2種長度，共4個組合。

　　M3X6、M3X12、M4X6，M4X12

　　3、檢測：

　　檢驗尺寸、螺絲數數，色彩;

　　4、打碼：

　　根據RFID類型，打不同號段的。

　　工藝流程簡述

　　1.加工訂單生成，系統下單;

　　2.立體倉庫進行原材料出庫;

　　3.AGV小車按照RFID工藝路徑信息，將工件運輸到對應工作站暫存平臺;

　　4.工業機器人根據MES軟體分配調度,將需要的工件分別放到裝配工作站，鎖螺絲工作站。

　　5.裝配工作站通過機器人分別對法蘭底座和法蘭進行上下料、整形然後裝配在一起

　　6.AGV將裝配好的組件運到鎖螺絲工作站，機器人自動取螺絲進行鎖螺絲。

　　7. AGV將完成鎖螺絲的工件組件進行視覺檢測合格和進行雷射打標最後入庫。

　　三、智能化裝備

　　(一)雷射打標工作站

　　雷射打標工作站用於對加工完成零件進行編碼列印，由機器人將工件放入到列印平臺，通過網絡接收機器人的放料與取料信號。列印編碼由MES系統根據物料的RFID編碼進行選擇列印，不同的RFID編號零件列印不同的圖形。

　　運用了世界先進的雷射技術研製而成的雷射打標機系統，採用光纖雷射器輸出雷射，再經掃描振鏡系統實現打標功能。光纖雷射打標機電光轉換效率高，達20%以上(YAG為3%左右)，極大的節省了電能。採用風冷方式冷卻，散熱性能好，整機體積小巧，輸出光束質量好，諧振腔無光學鏡片，具有免調節，免維護，可靠性高等性能。

　　打工作站主要技術參數:

　　1.供電電源：AC220V 50HZ

　　2.工作站功率：3KW

　　3.通訊方式：PROFINET

　　4.站點尺寸：1200*800*1800mm

　　雷射打標機技術參數：

　　平均輸出功率 20W

　　標刻線深 0.1mm-3mm(視材料可調)

　　最小字符高度 0.15mm

　　最大直線打標速度 12000mm/s

　　標準雕刻範圍 108mm×108mm

　　重複定位精度 ±0.001mm

　　冷卻方式 高精度恆溫/閉環風冷

　　輸出光束質量 M2<1.2

　　雷射波長 1064nm

　　最小聚焦光斑 0.005mm

　　功率調節範圍 0-100%

　　打標格式 圖形、文字、條形碼、二維碼、日期、班次、批號、序列號、文件連結

　　重複頻率 20-80 kHz

　　控制接口 USB

　　雷射模塊壽命 >100000小時

　　振鏡 高性能掃描振鏡

　　整機耗電功率 0.5KW

　　電力需求 220V±22V/50Hz/12A

　　使用環境 潔淨無塵，無震源

　　設備特點：設備配備全球唯一的固定IP，可與其他設備進行無縫連接，實現智能化遠程控制，可實現模塊化的、高度集成的，全過程透明的、閉環式、體現協同製造、適合中國特點的智慧工廠管理功能!

　　軟體特點：支持以下系統：windows2012,2008,2003,win7,xp等windows平臺軟體兼容常用位圖(bmp、jpg)及矢量圖形(plt、dxf等)。支持多圖層(128個圖層)標刻，可以為每層設置不同的標刻參數。

　　打標格式：圖形、文字、條形碼、二維碼、日期、班次、批號、序列號、文件連結

　　雷射打標機網絡化接

　　口 針對雷射打標機網絡化改造，支持程序調用、數據自動編

　　譯等接口軟體的開發。

　　(二)工業機器人裝配站

　　工業機器人裝配站由1、裝配搬運機器人;2、機器人快換夾具;3、物料輸出機構;4、裝配平臺;5、電氣控制系統;6、機械整形等部分組成，裝配完成後由AGV系統上的工業機器人抓取物料放入暫存臺上，由裝配機器人從平臺上拾取零件，按MES系統下達的任務進行鎖螺絲裝配或是雷射打標作業。

　　工業機器人裝配站

　　裝配平臺

　　1、工業機器人

　　採用六自由度工業機器人，負載6Kg臂展700mm的六自由度機器人。機器人由機器人本體、機器人控制器(含示教單元、輸入輸出模塊)組成;

　　機器人

　　工作尺寸

　　動作類型 多關節型

　　控制軸 6軸

　　2、快換夾具

　　機器人裝配夾具採用多樣化設計，並採用氣動快換式工具未端組件。採用日本進口EINS品牌OX系列快換工具，該工具9針觸點接觸端，電信號連接通道，氣管通路接口，採用機器人側與工具側組合使用，採用氣動式驅動結合與放鬆。

　　快換夾具

　　快換夾具在裝配站中的作用

　　用於工業機器人快速更換各種不同夾具，以適應不同種類工件變化。由多個移動端和一個固定端組成，工業機器人可以自動選擇需要夾具進行更換，無需人工進行幹涉。

　　快換夾具主要技術參數:

　　1.工業機器人末端快換陽夾具：1套

　　2.工業機器人末端快換陰夾具：2套

　　3.快換夾具可承載額定載荷：10Kg;

　　4.使用壓力：0.4-0.75MPa

　　5.本體重量:475g

　　6.安裝後厚度：40mm

　　7.結合方式:氣動式(自鎖)

　　8.安裝方式：陽夾具與工業機器人末端一體化安裝。

　　快換夾具

　　3、裝配工作檯

　　裝配站組成：工作檯、工業軸機器人、裝配夾具模塊、整形模塊、法蘭蓋板零件、法蘭底座零件及夾具等。

　　裝配流程：工件通過機器人的夾爪從料盤上取法蘭底座放置整形平臺上----整形後夾取放到裝配平臺上上----夾爪再去法蘭蓋板放置在整形平臺上----整形後夾具將蓋板放入法蘭底座----裝配完成

　　裝配工作檯

　　裝配臺主要技術參數:

　　1.主框架採用工業鋁型材加工製造，桌面採用20mm厚度鋁合金加工氧化

　　2.外形尺寸：1200*1100*750mm

　　3.機器人型號：VR6

　　4.控制系統：PLC

　　5.供電電源：AC220 50HZ

　　6.功率:2.5KW

　　7.工作站重量：260Kg。

　　(三)裝配工作站上下料平臺

　　用於加工工作站加工原材料、半成品或成品物料上下料。同時能充分體現離散工作站功能，與數控工具機、工業機器人組成可獨立亦可與系統一體的獨立工作站，便於教學開展。

　　本次項目中配備的加工工作站上下料平臺可直接與AGV小車進行對接，放置於各個離散工作島正前方，用於存放AGV運送的物料工裝板，離散工作站在線加工時可以從平臺中直接取料到對應工具機中進行加工，加工完成物料由工作站機器人放回接貨平臺。AGV機器人會根據任務調試系統將加工完成物料搬運到下一個站點。

　　裝配工作站上下料平臺

　　裝配工作站上下料平臺在系統中的作用：

　　用於放置工作工作站需要加工的物料託盤，在離線製造時可作為手工放置定位裝置，自動聯線製造時作業與AGV運輸車自動對接的定位裝置。經網絡協議通訊與AGV小車及上下料機器人實現數據交換。

　　裝配工作站上下料平臺在系統中的作用

　　(四)工作站集成電氣控制櫃

　　各工作站均配置獨立電氣控制櫃，電氣控制櫃具有獨立PLC控制系統，與其他工作島採用乙太網進行數據通訊，同時與MES系統進行數據通訊。電氣控制櫃用於安裝離散工作站中的部份電氣控制元件，如站點通訊交換機、輔助控制器、倉儲站的電氣檢測元件。

　　工作站電控櫃在系統中的作用：

　　用於安裝工作站集成控制電氣元件，對整個工作站進行集成應用控制;

　　主要技術參數：

　　1、供電電源：單相AC220V 50HZ/三相AC380V 50HZ

　　2、材質：Q235

　　3、表面處理：AL7035

　　4、防護等級：IP54(GB4025-1993)

　　5、尺寸：約600*300*1200

　　6、散熱措施

　　(五)鎖螺絲工作站

　　鎖螺絲單元主要包括標準工作檯、6KG機器人、陣列定位料盤、真空發生器工裝組件、電批組件等結構。主要實現在工件上自動鎖螺絲。

　　鎖螺絲工作站

　　1、主要技術說明:

　　帶真空吸嘴的數控電批

　　配合直角機器人結構圖如下

　　真空吸嘴的數控電批

　　主要特徵：

　　1)擰緊過程可通過PLC控制，對擰緊過程進行精細的控制;

　　2)氣吸式數控電批，能夠自動吸取螺絲;

　　3)可通過扭矩設置、時間判斷來分析鎖螺絲是否正常;

　　(六)視覺檢測工作站

　　視覺檢測工作站主要包括標準機臺、視覺檢測、RFID讀卡器組件等機構。主要實現對組裝好的工件進行檢測和數據讀取。

　　1、主要技術說明:

　　1)法蘭視覺檢測

　　視覺系統由視覺主機，工業相機，鏡頭，光源組成。視覺主機通過千兆網口接入多個網絡接口的工業相機。視覺主機通過Modbusu接入PLC設備，當被檢測物件到達時，PLC觸發視覺系統採樣圖像，並進行圖像處理、信號識別等先進技術。並對法蘭尺寸參數進行測量，並依據判別結果返回到上位機。視覺系統的尺寸測量，配合合適的鏡頭，能達到 um 級的測量精度。

　　視覺檢測工作站

　　2)法蘭缺螺絲檢測

　　利用視覺系統，在完成法蘭尺寸檢測後，進一步檢測2個螺絲是否安裝到位。在視覺成象中，有螺絲與缺螺絲的圖象差別明顯，可方便檢測錯是否漏打螺絲。(以4個螺絲為列)

　　如下圖：

　　測量兩條線段距離

　　檢測工件是否合格

　　檢測原理：測量兩條線段距離，檢測工件是否合格;

　　檢測原理：安裝後的工件不具有黑色孔，通過模版匹配工件後，依次檢測4個安裝位置的灰度值來判斷是否漏安裝，當檢測到漏安裝後，返回檢測結果。如圖當檢測到第二個區域漏安裝後不再檢測後面兩個區域，直接返回檢測結果。

　　2、機器視覺系統

　　本次方案採用研華全新系列的EagleEye相機，新產品不僅具有體積小、高度整合的特性，更藉由內建的圖形化軟體設定工具以快速布建開發、易於維護管理等特色，讓原有的機械和設備控制不但能立即升級成具有機器視覺功能的自動化應用，更能通過研華EagleEye相機所提供的影像進行精準的比對與檢測，進而提升工廠生產線的質量控管。

　　視覺系統在裝配站中的作用：

　　機器視覺系統

　　用於配合工業機器人完成物品自動識別、工件座標定位、機器人抓取引導，使工業機器人可以自行判斷物品特徵與位置。

　　視覺系統配件

　　四、智能倉儲物流系統

　　(一)智能立體倉庫系統

　　1、立體倉庫簡介

　　自動化立體倉庫是現代物流系統中迅速發展的一個重要組成部分，主要由高層貨架、巷道堆垛機、堆垛機控制器、一體式觸摸終端系統組成，出入庫輔助設備及巷道堆垛機能夠在計算機管理下，完成貨物的出入庫作業，實現存取自動化，能夠自動完成貨物的存取作業，並能對庫存的貨物進行自動化管理;大大提高了倉庫的單位面積利用率，提高了勞動的生產率，降低了勞動強度，減少了貨物信息處理的差錯，合理有效的進行庫存控制。

　　智能倉儲物流系統

　　立體倉庫在系統中的作用：

　　用於存儲系統中加工原材料、成品、及其它需要被保管物品，它通過標準託盤進行統一管理存儲，符合尺寸與重量大少的物品都可以通過WMS系統進行存儲記錄。

　　主要技術參數：

　　1.貨位尺寸：400mm×500mm×450mm;

　　2.貨架尺寸：6000mm×2000mm×3200mm;

　　3.存放工裝板尺寸：360×360mm;

　　4.貨架層列數：雙排組合貨架5層8列共80個貨位(2貨位出入庫佔用);

　　5.貨架立柱孔間距：50mm可根據此模數任意調整每層高度;

　　6.安裝方式：孔位拼裝，螺釘加強;

　　7.每一單元承載重量：50 Kg;

　　8.採用CO2氣體保護焊接、立柱採用模具拉伸成型，牛腿採用模具衝壓成型;

　　9.經除油、酸洗、磷化、吹砂、打磨等8道預處理工序，表面環氧樹脂粉末靜電噴塗;

　　10.貨架四周安裝安全防護網，採用黃色警示顏色，人工維修通道打開、維修狀態禁止系統運行。貨位尺寸：400mm×500mm×450mm;

　　2、工業全自動堆垛機

　　全自動堆垛機是一個在立體倉庫貨架內搬運物品的專用機械設備，橫向與縱向兩個方向快速移動，並配帶有前後伸縮的貨叉平臺，通動移動貨叉平臺可以到立體倉庫的任意一個庫位，從而可以實驗快速將物品從貨架中取出或存入動作。採用工業乙太網總線通訊方式與上位機通信、可與ERP、WMS管理軟體無縫對接，在堆垛機的控制面板上設有自動/單機開關以選擇工作方式。手動方式上用戶可使用操作面板上的相應的按鈕直接控制堆垛機的水平運行，載貨臺的上下升降及貨叉的左右伸縮以便於用戶安裝調試和維修。

　　工業全自動堆垛機

　　工業堆垛機在立體倉庫中的作用：

　　堆垛機是一個專門用於立體倉庫中物品搬運的機械設備，它負責執行整個倉庫中物品的上下搬運工作。

　　立體倉庫自動堆垛機主要技術參數：

　　1.包含內容：地軌、天軌、立柱、雙向貨叉、提升機構和水平行走機構;

　　2.控制方式：西門子S7-1200 PLC制器：

　　3.驅動方式：X、Z軸AC交流伺服驅動，伸縮方向為AC交流減速電機驅動;

　　4.採用操作方式：手動、HMI人機界面、智慧型手機、遠程控制等;

　　5.供電方式：採用電纜供電，坦克鏈安裝;

　　6.額定起重重量：35kg;

　　7.運行精度：運行停準±3mm，起升停準±3mm，貨叉停準±3mm;

　　8.堆垛機自重：500Kg;

　　9.運行噪音：56dB;

　　10.限位保護措施：堆垛機兩端採用行程開關作軟限位，並仍備有機械撞塊做硬體保護;

　　11.水平行走額定速度：40m/min，可調;

　　12.垂直升降額定速度：20m/min，可調;

　　13.定位反饋：P+F雷射定位,定位精度：±5mm;

　　14.貨叉類型：貨叉採用三級差動滑叉;

　　15.貨叉伸縮速度：20m/min，可實現巷道中雙向取貨;

　　16.操作方式：手動操作、單機自動和聯

　　3、出入庫平臺

　　出入庫平臺安裝於立體倉庫中，用於拖動物品出入立體倉庫的接貨口與出貨口。工裝板放置在出入庫平臺後由皮帶驅動將工裝板帶入或帶出立體倉庫貨架，安裝在立體倉庫前方將需要進出庫產品進行輸送，它由傳送電機、傳輸皮帶、支撐架、氣缸、電磁閥等部份組成。

　　出入庫平臺

　　出入庫平臺在系統中的作用:

　　出入庫平臺是連接(人與倉庫)和(運輸設備與倉庫)之間的過渡移載裝置，人員需要出/入庫物品從手動出入庫存平臺進行取/放,運輸設備需要接/送貨物從自動出入庫存平臺進行取/放。

　　主要技術參數：

　　1.全機總負荷：30Kg;

　　2.尺寸:約600mm*500mm*750mm;

　　3.傳送物品寬度：360*360mm;

　　4.控制方式：由立體倉庫主控制器進行控制;

　　5.材質：由氧化鋁型材組裝搭接;

　　6.驅動方式：AC交流電動機;

　　7.帶動方式：防滑皮帶;

　　8.表面氧化鋁型材設計製造構建成貨臺機架，出貨臺由交流電動機帶動帶式平移機構，完成出貨動作;

　　9.選用優質防滑皮帶，可與全自動堆垛機銜接完成出貨(出貨臺)和入貨功能。

　　4、智能倉儲控制系統

　　採用S7-1200 PLC控制器,OMRON直流電源、IEDC繼電器，配套按鈕：急停按鈕、開始、停止、手/自動控制旋鈕等各一套，均採用IEDC品牌。配套光電開關用於物品檢測，觸控螢幕用於倉庫信息設定與查看，配套工業乙太網交換機用於觸控螢幕與PLC之間數據連接。附帶專用通訊電纜、接口和控制軟體包，控制櫃安裝於堆垛機橫移軸上，跟隨堆垛機移動而移動。

　　智能倉儲物流系統控制系統作用

　　用於整個立體倉庫、出入庫平臺的I/O邏輯控制與安全防護控制，立體倉庫執行運轉的執行控制系統。

　　立體倉庫控制櫃主要技術參數:

　　1.輸入電源：AC220V±10%50Hz;

　　2.控制器：S7-1200 1214C);

　　3.直流電源：DC24V 5A;

　　4.伺服驅動器：AC220V;

　　5.PLC通訊方式：PROFINET;

　　6.保護措施：短路保護、過流保護;

　　7.工作環境：溫度-10℃～+40℃，相對溼度<85%(25℃);

　　8.消耗功率：3KW;

　　9.具有堆垛機尋址控制系統、採用現場總線通訊方式與上位機通信;

　　10.用戶可使用操作面板上相應的按鈕直接控制堆垛機的運行;

　　11.可擴展：能與基於雲伺服器MES系統、生產管理系統進行集成與對。

　　5、智能倉儲WMS軟體

　　WMS軟體從FMS平臺獲取立體倉庫執行命令，並下達給立體倉庫PLC，執行原料入庫、成品出庫、移庫、原料出料、成品回庫等動作。實時採集立體倉庫執行過程的各項數據，包括立庫狀態、已抓取信號、已放料信號、原料入庫請求、成品回庫請求以及各種報警信號等。

　　WMS軟體在系統中的作用：

　　WMS系統實時顯示立體倉庫倉位庫存，實時顯示當前執行任務及排隊任務，出入庫記錄，報警記錄等。B/S架構可通過WIFI用手機、平板電腦等設備進行遠程出庫、移庫、出料的操作，並實時監控任務執行情況。所有出入庫、移庫操作自動在倉庫管理系統中生成出入庫單據。

　　WMS系統與MES軟體、RFID識別系統實時數據交換,隨時處理MES生產執行命令。軟體具有多樣倉儲管理法則自定義功能。

　　6、立體倉庫智能觸控終端

　　採用19英寸觸摸操作終端，獨立於立體倉庫貨架之外，採用TCP/IP乙太網方式與立體倉庫主控制器進行控制應用，與生產管理主控系統進行數據對接，實現與ERP系統無縫對接。

　　具有立體倉庫硬體按鈕手動操作(啟動、運行、急停、復位、橫移、上下移、貨叉伸縮)和立體倉庫管理軟體控制兩種功能;該系統具備，實時顯示智能倉儲的運動狀態、運動參數、狀態信息、數據列表統計、可追溯性管理等功能。

　　立體倉庫智能觸控終端

　　7、立體倉庫電子看板系統

　　電子看板系統由MES接口伺服器、43寸液晶顯示看板等配套組成。接口伺服器用於與MES軟體系統進行後臺數據執行交換，它內置各種硬體通訊應用程式，專門用於服務立體倉庫電子看板，在MES系統中取得數據，通過43寸顯示終端進行顯示。具有標準EtherNet-IP接口，直接編程通訊WEB伺服器功能，通訊直接採用PLC通訊埠進行編程，不使用第三方通訊接口轉換。

　　用於顯示立體倉庫動態庫存，作業狀態信息顯示，可實時顯示立體倉庫的庫存與作業信息、倉儲容量、狀態信息、動態信息;主要顯示以下信息：當前任務單信息，庫位信息，物料名稱、物料編碼、開始時間、抓取時間、出入庫倉位等。

　　MES接口伺服器主要技術參數：

　　1.通訊方式：支持PLC、DCS,EtherNet-IP協議;

　　2.符合協議：GB/T 20510-2006：《測量和控制數字數據通訊工業控制系統用現場總線》：

　　3.硬體接口：RJ45具有與PLC通訊的TCP/IP總線通訊接口;

　　4.支持WEB/FTP訪問，支持自動連接路由功能;

　　5.與智能立體倉儲管理系統無縫對接，安裝於電子看板MES接口伺服器內;

　　6.用高級程式語言進行二次開發，接口開放，支持HTML、PHP或JAVA編程和二次開發。

　　8、立體倉儲其它配套裝置

　　(1)智能倉儲安全防護裝置：

　　立體倉庫在貨架外側安裝黃色鋼絲網護欄，在維修出入開關門處配套門禁裝置，可確保在人員進入時的安全，確保維修與操作安全性。

　　(2)鋁合金工裝板：

　　採用360*360*10mm鋁合金加工製造，表面陽極氧化處理，數量為80塊，兩側配裝金屬鋁合金把手,中心均布有15層*15列通孔，方便安裝零件固定銷釘。

　　(二)AGV智能小車

　　AGV小車

　　1、主要技術參數:

　　1.外形尺寸(mm)：1000X600X450

　　2.導航方式：視覺+慣性導航 ;

　　3.驅動方式：差速驅動;

　　4.移動模式:單層移栽輥筒

　　5.額定負載(kg)：100;

　　6.最大載重：100Kg;

　　7.行駛速度(m/s)：1.5;

　　8.停止精度(mm)：±10;

　　9.朝向精度：±1°;

　　10.續航時間：滿負載運行8小時;

　　11.充電方式;自動充電;

　　12.充電樁：DH-RTP4830-1;

　　13.充放電循環次數：完全充放電1500次;

　　14.安全防護：雷射+超聲波+物理避障;

　　15.生產搬運場景DH-RTA-RCS-P100;

　　2、AGV的二次開發接口功能：

　　1、地圖設置

　　1、設置基於二維碼的地圖;

　　2、設置站點位置信息;

　　2、運動控制

　　1、AGV運行，以程序設定的位置與姿態運行，直到停止操作;

　　2、AGV指定站點運行，以程序設定的位置與姿態運行，直到找到對應的站點;

　　3、AGV停止，收到指令，立即停止;

　　3、AGV狀態查詢;

　　1、獲取工作狀態與位置;

　　2、反饋運行過程中的站點信息;

　　4、AGV的流水線操作

　　對AGV上的流水線操作

　　(三)RFID識別系統

　　每個傳輸工裝板上都安裝有RFID標籤，在每個加工工位物料都需要進行識讀操作，與PLC進行總線通訊並將信息通過串口網絡傳輸給伺服器，實時的跟蹤物料位置信息和倉儲位置信息，做到物料、成品、半成品的可追溯性管理。當MES系統生產任務下發時物料自動去除放置到傳輸線隨行工裝板上，並由傳輸線輸送到MES指定工位，產品加工或裝配完成並傳輸到物料存儲工作站進行自動存儲，整個系統均與整線信息系統相互通由同一臺伺服器提供數據處理。

　　RFID識別系統作用：

　　用於對工件材料的信息記錄，加工路徑記錄、產品追溯化管理，由電子標籤、RFID讀寫器、RFID通訊模塊、連接電纜等組成，標籤安裝在工件放置的工裝板上-記錄該工裝板上放置零件信息，RFID讀寫器安裝在工裝板經過的每一個工位上，當工件到達該工位時系統可通過讀寫器，識別到該工件的運輸及加工途徑。

　　1、RFID標籤數據存儲單元

　　RFID電子標籤主要技術參數

　　1.工作頻率：13.56 Mhz;

　　2.尺寸規格:30mm;

　　3.工作溫度：-30℃~+85℃;

　　4.數據容量：96/512bits;

　　5.可擦寫次數：10萬次

　　2、RFID讀寫

　　RFID讀寫頭主要技術參數：

　　1.讀寫距離:0-20CM;

　　2.外觀形狀：M18螺紋式;

　　3.支持塊寫操作，讀寫方便;

　　4.讀寫卡距離可調(0-30CM);

　　5.工作模式：R/W可讀寫

　　五、數位化信息管理系統

　　負責整個系統的信息收集、匯總、通訊、監控等方面工作，由管理員負責操作管理，它帶有電源總控制系統、PLC總控系統、監控系統，產線的處有數據均可總控制臺收集獲取，可通過總控調度分配各個模塊的工作職能。電源系統實施強弱電分開管理，待機休息及檢修時要求強電關閉，控制、信號燈弱點部分完全獨立運行。

　　(一)主控系統操作臺

　　採用鋁合金加優質鈑金進行設計製造，採用高密度木質桌面、後部電氣安裝櫃、採用前後開門方式設計，4位組合式，含電源總控櫃、管理控制電腦安裝櫃、網絡機櫃等。

　　(二)主控系統

　　主控系統負責整套系統的電源供電、總輸入電壓監測、各站點供電監控、運行狀態監控、緊急停止、故障報警等功能。

　　主要技術參數：

　　1.主控制器：S7-1200;

　　2.通訊模式：TCP/IP、PROFINET;

　　3.低壓電器元件：施耐德斷路器、IEDC品牌按鈕、指示燈;

　　4.基本功能：工作島電源控制迴路，總輸入電壓顯示、工作站運行狀態顯示、工作站報警顯示等功能。

　　(三)視頻監控系統

　　1、硬碟錄像機

　　本網絡硬碟刻錄機是集圖像處理技術、網絡技術、存儲技術、智能化技術和結構技術等於一體的監控存儲設備，支持主流品牌網絡攝像機的接入，可廣泛用於家庭、超市、酒店、商鋪等監控領域。

　　2、高清攝像頭

　　本系統中的實時監控系統採用的是最新型的一體化彩色監視系統，400萬高清半球攝像頭，系統中的每個細微環節都可以清晰捕獲;可以同Internet以及區域網作無縫銜接，通過嵌入式網絡硬碟錄像機自帶的乙太網接口軟體和編碼系統，可以通過乙太網實現遠程客戶端實時監控。

　　3、大顯示屏

　　提供1臺高清大電視覺機，用於顯示監控。採用創維的coocaa/酷開5A電視機。其配置為55英寸4K超高清智能網絡平板液晶電視機。

　　(四)數位化看板系統

　　本次方案分為2種類型數位化看板，各離散工作站電子看板和整個系統電子看板，它們分別由後臺伺服器提供數據。功能說明如下：

　　1、離散工作站電子看板

　　離散工作站電子看板是安裝在離散工作島護欄上的工位信息顯示終端，用於實時顯示工具機或工作站的加工狀態、內部動作動態視頻、加工或作業工藝卡等信息。看板終端均採用43寸液晶面板智能電視作為顯示終端，它與監控系統中工位攝像頭、工位攝像頭服務電腦進行連接，顯示數據與服務來自於工位攝像頭服務電腦。五個工作站均有獨立的看板系統，均可實現各工作站的生產統計、狀態監控、設備利用率等功能。

　　2、系統電子看板

　　整個系統電子看板採用65英寸高清液晶屏。採用TPC/IP協議與軟體伺服器進行通訊,與MES系統軟體進行對接，用於顯示離散工作島及工具機狀態、進度等信息。本次項目數位化看板系統安裝於實驗室柔性製造區正前方。

　　(五)文化建設

　　在設備放置場地內文化建設內容，包含實驗掛圖、實驗室門楣、實驗室文化背景牆內容。實驗室掛圖採用鋼化玻璃材料製作，實驗室門楣採用亞克力板材料製作，實驗室文化背景牆採用貼紙或KT板材料製作。文化建設內容由巨林公司提稿，由使用客戶確認後進行製作，並包含安裝服務工作。

　　六、智能製造MES系統

　　智能製造MES系統

　　1、系統簡介

　　該軟體作為智能製造生產系統組成的核心組成部分，與系統數據無縫對接，同時與生產線系統、物流系統、工控系統等實時數據交互。能充分體現工業4.0 CPS系統核心價值，展示智能製造網絡化、信息化和智能化的核心軟體。同時該軟體與生產線、數位化看板系統、數據採集系統、一體化智能管控系統無縫對接，充分體現系統的完整性。同時系統採用B/S架構，易於擴展和升級維護。

　　2、工藝設計模塊

　　數位化工藝設計模塊，無縫導入第三方CAD等設計軟體的設計文檔和數據，自動對接物料，物料清單，工序卡，工藝路徑，生成的工藝路線直接控制生產執行系統，生產線自動安裝工藝路徑規划進行傳輸與生產，包括工藝數據、物料清單與維護三大項，工藝數據項包括工序管理、工藝路線、工藝參數、設備參數，物料清單包括物料清單維護、物料低階碼推算、無物料清單物料查詢，維護項包括車間維護、工作中心維護、導入工藝數據、生產加工設備維護、物流設備數據維護等功能。教師教學設計軟體：系統可以導入3DS、STL文件。並支持通過系統對此文件進行重新編輯，支持AC設置、CA設置、TA設置，將「AC設置」和「CA設置」中的動作進行串聯，並可以設置每個動作的啟停時間，同時還具備全部重置和全部刪除功能。可以通過平臺配套control將模型動畫文件加載到課件上進行三維動畫教學，實現課件中完全三維交互。該文件可支持PPT播放。

　　3、生產計劃模塊

　　該模塊需要包括基礎參數、需求訂單預測、主生產計劃(MPS)和物料需求計劃(MRP)等大項目組成。其中基礎參數項包括時柵參數配置、時格參數配置、預測版本配置、計劃版本配置、累計提前期推算和工作日曆維護;需求訂單預測項包括產品預測訂單的輸入;主生產計劃(MPS)項包括主生產計劃運算和主生產計劃維護;物料需求計劃(MRP)包括MRP運算、MRP維護和MRP下達等功能。

　　4、生產執行模塊

　　生產執行系統旨在加強MRP計劃的執行功能，把MRP計劃通過執行系統同車間作業現場控制系統聯生產計劃下達的生產任務進行確認，下達車間任務單，對車間代碼、計劃開工時間、工藝路線、優先級等進行維護。下達車間任務單後自動通過自動化立體倉庫實時管控系統，下達批量出料命令，並自動給參與生產的工位下發派工單，對設備下達程序命令、工藝參數 等生產條件與生產指示，相應工位信息終端自動更新該派工單信息，實時顯示加工指南，生產進度與所需原材料信息。

　　生產過程中，緊密結合RFID系統，實時跟蹤生產進度，並進行生產進度管理(WIP)，通過每個工位的信息終端實時採集並上傳作業時間和狀態，實時監控生產進度和作業狀態，並與系統配置的標準工藝參數實時比對，及時發現故障和問題。質檢工位可建立工序報檢單或成品報檢單，進入質量管理模塊，進行質檢工作。對生產異常、設備異常的發生，透過監控畫面的指示，立即提出告警，避免問題持續發生。

　　工程變更的控制, 透過MES監控程序能及時下發到設備, 控制設備以正確的指令進行生產, 實時影響現場生產的活動，減少重工的發生

　　5、可追溯性查詢模塊

　　1)實現生產數據、產品跟蹤的數位化追溯管理，通過軟體可查詢生產對象的生產日誌及追溯。

　　2)輸入生產批號及RFID號，點擊查詢，查詢所對應的生產加工流程信息, 包括各工序的生產時間、生產條件及工藝參數、設備、用料批號及來源、作業方法..等, 以追溯生產的問題原因, 加強質量改善。

　　6、數據報表統計分析模塊

　　數據報表根據生產訂單等一系列信息，可追溯查詢各工作中心派工信息，便於及時查看管理。同時根據任務單號、工作重心編號、工序信息等一系列數據報表統計分析，作為生產線精益生產、工序優化、生產線平衡等提供數據報表，以便於進行生產優化及相關精益生產的實訓項目。

　　七、智能製造系統 數位化虛擬仿真系統

　　智能製造系統數位化虛擬仿真系統

　　PLC虛實給合仿真軟體

　　1、SFC概述

　　SFC(SmartFactory Controller)是一款「PLC虛實交互3D仿真軟體」，通過真實的PLC控制各種虛擬的3D工業場景。SFC通過計算機提供的可視化虛擬環境，它充當一個實時自動化沙盒，在實際產品製造之前實現產品的仿真、分析與優化過程。SFC包含了工業3D場景搭建、PLC編程、PLC控制系統調試等功能。

　　SFC支持用戶拖拽的方式快速創立自己的3D工業場景，並可通過內部軟體，或外部PLC實時控制3D工業場景。SFC在工業自動化、機電一體化、電氣工程、機械工程、等課程中具有較高的教學價值。

　　SFC是基於數字和運動控制建模、仿真、信息管理、交互式用戶界面和虛擬實境的綜合應用技術。在智能工廠設計的初級概念階段就可以對整個系統進行完整的分析，觀察並實驗各組件的相互運動情況。通過系統虛擬仿真軟體在相應虛擬環境中真實地模擬生產線的運動和節拍，在計算機上可方便地修改設計缺陷，仿真不同的布局方案，對生產線系統進行不斷的改進，直至獲得最優的智能生產線設計方案。SFC與傳統方法相比具有諸多優勢，即在智能工廠設計時期即確定關鍵的參數，更新產品開發過程，縮短開發周期、降低成本和提高產品質量。具有以下優勢：

　　真實工業場景仿真

　　SFC軟體提供了不少於20個3D工業場景，使用者可以使用已有的場景，也可以根據自己的需求創建3D工業系統。

　　豐富3D模型庫

　　SFC包含一個完整且具有典型工業設備的部件庫，並對庫裡組件提供對應的運動仿真與效果渲染，可根據工程需求選擇相對應的組件進行設計。如各種傳送帶、氣動缸、液壓缸、伺服電機、絲杆、型材、按鈕、開關、傳感器、數控工具機，加工中心、立體倉庫、AGV等工業元素。

　　用戶定製模型

　　SFC開放通用接口進行CAD數據導入，為組件庫中沒有的非標機建立模型組件，並賦予其參數和運動等

　　IO驅動

　　SFC內部仿真工業系統的輸入輸出控制，通過IO採集盒，與各種外部設備通訊(如PLC)。PLC輸出信號(如執行機構)通過IO採集盒由SFC讀取，PLC輸入信號(如傳感器)則SFC通過IO採集盒輸出。

　　IO採集盒支持數位訊號，脈衝信號，模擬信號的輸入輸出。並可擴展到128點輸出，128點輸入。

　　仿真驗證、故障排查

　　在3D工業場景仿真中，可通過外部PLC實現PLC邏輯驗證問題。也可以人為的設置執行機構或傳感器的故障，測試系統的健全性，提高使用者查找故障的能力。

　　可視化方案導出功能

　　把3D場景的運動過程，可實時錄製成視頻。方便操作回看，或進行方案的展示與溝通;

　　2、典型場景

　　1、工件從流水線A到B

　　一條流水線的起點A，終點B，在B點安裝雷射傳感器。工件從A點流到B點，觸發雷射傳感器。PLC收到傳感器信號，停止流水線;

　　2、工件從流水線A到B(帶復位)

　　由二條流水線組成，A在第二條流水線的起始位置，B在第二條流水線上終點上。在A與B點都安裝雷射傳感器。當工件從第一流水線進入第二流水線的A點時，A雷射傳感器觸發PLC，PLC啟動第二條流水線。當工件到達B點時，PLC停止第二條流水線;

　　3、工件從流水線A到B(帶復位)

　　由二條流水線組成，A在第二條流水線的起始位置，B在第二條流水線上終點上。在A與B點都安裝雷射傳感器。當三個工件由第一流水線進入第二流水線的A點時，A雷射傳感器觸發PLC，PLC啟動第二條流水線。當工件到達B點時，PLC停止第二條流水線;

　　4、產品裝配

　　從第一條流水線抓取工件，安裝到第二條流水線的盒子上。裝配前，先要把工件固定起來。爪取通過一個XY的吸盤去爪取;

　　5、流水線組

　　把多條流水線通過90度串在一起，轉角的地方增加轉輪，工件沿著流水線轉動

　　6、自動立體倉庫

　　入庫操作：工件通過進料流水線進入巷道叉車，巷道叉車根據PLC指令把工件放到指定的料倉;

　　出庫操作：巷道叉車根據PLC指令，把工件從料倉移到出料流水線上;

　　7、工件搬運

　　共有2條流水線，不同的工件從第一條流水線進入，通過傳感器PLC檢測到工件進入，XY機構帶到吸盤吸起工件，放到第二條流水線流出。

　　(五)智能工廠虛擬仿真軟體

　　一、簡介

　　SFB(SmartFactory Builder)是一款「智能工廠虛擬仿真軟體」，通過計算機提供的可視化虛擬環境，它充當一個實時自動化沙盒，在實際產品製造之前實現產品的仿真、分析與優化過程。SFB是國際領先的全方位工業智能製造虛擬仿真系統。集成了各種品牌機器人模型、虛擬PLC、AGV、數控工具機、傳送帶、傳感器、各執行機構等仿真模型，且還在不斷增加。根據用戶需求快速的建立智能生產線的三維仿真場景。結合機器人與PLC，可對整個工廠的邏輯功能進行仿真，邏輯驗證，生產優化。

　　SFB包多種實訓教學案例仿真組件，以工業應用典型案例為基礎，將大量真實的智能工廠的規劃案例轉化為教學資源，包含工業機器人運動控制編程、離線仿真編程、PLC仿真驗證等核心教學內容。

　　SFB不僅能對智能工廠虛擬仿真，還能對仿真後的程序直接導出至工業機器人或PLC中進行終端驗證。

　　二、技術特點

　　1、品牌眾多，組件豐富

　　SFB提供各種機器人品牌的工業機器人虛擬仿真組件，並提供對應的運動仿真與效果渲染，可根據工程需求選擇相對應的組件進行設計;

　　2、物理引擎功能

　　SFB內建物理引擎，創建的虛擬模型具有物理效果，能模擬仿真現實生活中的物理現象，如：重力、彈性碰撞等。仿真運動物體所具有的密度、質量、速度、加速度、旋轉角速度、衝量等各種現實的物理動力學屬性。在發生碰撞、摩擦、受力的運動模擬中，不同的動力學屬性能得到不同的運動效果;

　　3、操作靈活，使用便捷

　　SFB通過簡單的拖曳操作即可輕鬆布局，可以快速進行複雜的大型智能工廠或智能生產線的虛擬仿真設計;

　　4、優化設計，海量仿真

　　智能工廠重複使用的模型可以參數化並形成組件庫，可以更快捷的變更組件和規劃布局，大幅減少3D建模時間。SFB優化虛擬仿真模式，可同時提供上百臺加工中心、工業機器人及物流線的海量仿真數據操作;

　　5、仿真驗證，虛擬調試

　　在工業應用中，通常使用PLC實現機器人周邊設備的自動運行。一般PLC邏輯驗證軟體只是單純對PLC程序本身的邏輯關係進行驗證，缺失PLC程序與設備綜合運用時的邏輯關係驗證，即PLC程序是否能正確的驅動設備完成相應的設計功能。

　　SFB內建一個虛擬PLC(vPLC)。vPLC有與實際PLC相同的功能，能程序實際的PLC程序，與能被上位機監控。SFB利用vPLC驅動場景中的3D模型，仿真PLC與外部設備的邏輯關係。SFB也允許外接真實PLC，由實際的PLC驅動3D虛擬場景中的模型。

　　5、智能干涉及檢測功能

　　當布局出現幹涉或錯誤設置(參數和位置等)，邏輯檢查功能會發出提示，讓你快速了解故障點的位置，並及時修改故障點的布局設計;

　　6、可視化方案導出功能

　　通過視頻錄製作功能，可錄下所有的仿真與過程操作，保證為通用格式的視頻文件，便於通過電子郵件預覽布局，進行方案的展示與溝通;

　　7、機器人運動路徑智能規劃

　　SFB包含基本的示教功能外，可以通過選擇路徑或者直接生成路徑進行機器人路徑規劃編程操作，降低繁瑣的路徑規劃編程工作;

　　8、建立獨有的模型組件庫

　　SFB開放通用接口進行CAD數據導入，為組件庫中沒有的非標機建立模型組件，並賦予其參數和運動等;

　　9、機器人運動路徑智能規劃

　　VISUAL COMPONENTS包含基本的示教功能外，可以通過選擇路徑或者直接生成路徑進行機器人路徑規劃編程操作，降低繁瑣的路徑規劃編程工作;

　　10、建立獨有的模型組件庫

　　VISUAL COMPONENTS開放通用接口進行CAD數據導入，為組件庫中沒有的非標機建立模型組件，並賦予其參數和運動等;

1