工業(yè)4.0智能制造實(shí)訓(xùn)設(shè)備,工業(yè)柔性制造生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)裝置是專門為用戶解決疑難問題的，非常具有代表性，在客戶進(jìn)行產(chǎn)品選型前，我們一般建議用戶先看下工業(yè)4.0智能制造實(shí)訓(xùn)設(shè)備,工業(yè)柔性制造生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)裝置。這樣能對用戶選型有非常大的幫助。

工業(yè)4.0智能制造實(shí)訓(xùn)設(shè)備,工業(yè)柔性制造生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)裝置

一、設(shè)備簡介
工業(yè)4.0智能制造實(shí)訓(xùn)設(shè)備是一款智能制造綜合教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺，包含了智能制造中完整的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，包括：感知設(shè)備、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)、有線傳感網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)主控機(jī)構(gòu)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺、工業(yè)大數(shù)據(jù)分析平臺。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)平臺有五大功能模塊：總控臺、智能加工、智能裝配、智能檢測、智能倉儲、智能物流等模塊，使用了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、嵌入式、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)應(yīng)用、人工智能等新興技術(shù)，模擬生產(chǎn)過程，并實(shí)施反饋各個(gè)工位及產(chǎn)品的相關(guān)數(shù)據(jù)，設(shè)備中網(wǎng)絡(luò)建設(shè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)、智能化控制系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)等一系列單元，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行任務(wù)指令的下達(dá)，實(shí)訓(xùn)整體的控制應(yīng)用，具有豐富的教學(xué)、生產(chǎn)仿真、展示、對外培訓(xùn)、雙創(chuàng)平臺、科普教育等用途和功能，為高校相關(guān)學(xué)科專業(yè)升級和改革提供教學(xué)、實(shí)驗(yàn)和科研支撐。
n主要技術(shù)參數(shù)：
1、供電電源：AC220V 50HZ；
2、供氣氣壓：0.4-0.75MPa；
3、使用功率：約3.0KW;
4、設(shè)備尺寸：約2600*1300*1900（最高點(diǎn)）mm。
二、組合工作臺
控制臺整體采用鋁合金材質(zhì)進(jìn)行搭建，桌面為帶槽的工業(yè)鋁型材，能夠方便地保證桌面上機(jī)構(gòu)的安裝，裝置下部分設(shè)計(jì)有抽屜式電控箱，方便學(xué)員控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
n主要技術(shù)參數(shù)
1.框架材質(zhì)：鋁合金；
2.桌面：帶T槽鋁型材；
3.側(cè)封板：烤漆鈑金；
4.電控箱：抽屜式；
5.移動(dòng)方式：萬向輪；
三、可開展教學(xué)實(shí)踐項(xiàng)目
n設(shè)備控制類
1、傳感器輸入輸出裝置接入控制應(yīng)用實(shí)踐；
2、步進(jìn)電機(jī)控制應(yīng)用實(shí)踐；
3、伺服電機(jī)控制應(yīng)用實(shí)踐
4、氣動(dòng)系統(tǒng)控制應(yīng)用實(shí)踐
5、模擬加工設(shè)備控制應(yīng)用實(shí)踐
6、物流運(yùn)輸系統(tǒng)的控制實(shí)踐
7、檢測系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐
8、工業(yè)機(jī)器人的操作應(yīng)用實(shí)踐
9、PLC控制器的操作變成應(yīng)用實(shí)踐
10、HMI人機(jī)界面監(jiān)控應(yīng)用實(shí)踐
n軟件及網(wǎng)絡(luò)類
1、設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)建設(shè)布置應(yīng)用實(shí)踐
2、設(shè)備整體控制流程規(guī)劃應(yīng)用實(shí)踐
3、設(shè)備層數(shù)據(jù)采集應(yīng)用實(shí)踐；
4、數(shù)據(jù)分析及顯現(xiàn)界面應(yīng)用實(shí)踐；
5、網(wǎng)絡(luò)攝像視覺監(jiān)控應(yīng)用實(shí)踐；
6、云端數(shù)據(jù)分析應(yīng)用實(shí)踐；
7、基于云端的故障診斷應(yīng)用實(shí)踐；
8、基于去端的運(yùn)程調(diào)試應(yīng)用實(shí)踐。
四、配套的應(yīng)用單元
（1）立體倉庫單元
立體倉庫單元采用鋁型材框架結(jié)構(gòu)，鋁合金工作臺面，安裝執(zhí)行機(jī)構(gòu)，采用伺服電機(jī)控制雙軸堆垛機(jī)，具有4層4列存儲貨位，可以放置多件組裝主體。它作為整個(gè)系統(tǒng)中存儲原材料的主要工作站。
n主要技術(shù)參數(shù)：
1、供電電源：AC220V 5HZ;
2、整機(jī)功能約：1KW;
3、庫位數(shù)：4層4列;
4、控制器：S7-1200;
5、通訊網(wǎng)絡(luò)：PROFINET；
6、貨架材料：工業(yè)鋁型材。
（2）傳輸單元
傳輸線是一個(gè)將工件從立體倉庫運(yùn)輸至加工單元、壓裝單元及裝配單元的傳輸裝置，它采用同步帶式傳動(dòng)，整個(gè)輸送裝配連接多個(gè)工位，在各個(gè)工位設(shè)置了氣動(dòng)阻擋裝置與檢測開關(guān)用于隨行工裝的停止定位。
n主要技術(shù)參數(shù)：
1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)：直流電機(jī);
2、傳輸速度：3-5m/min;
3、傳輸方式：同步帶傳送；
4、定位形式：氣動(dòng)阻擋及定位；
（3）RFID系統(tǒng)
RFID識別系統(tǒng)的系統(tǒng)中于識別物料的類型、加工工藝等關(guān)鍵信息。它安裝在立體倉庫及每個(gè)工作站點(diǎn)當(dāng)中。當(dāng)原材料被存入到系統(tǒng)中時(shí)，軟件系統(tǒng)在該物料的RFID電子標(biāo)簽上進(jìn)行了物料信息寫入。物料由立體倉庫輸出后，在每一個(gè)工位都首先進(jìn)行識別，然后再根據(jù)MES系統(tǒng)中數(shù)據(jù)進(jìn)行加工、搬運(yùn)、檢測等相關(guān)操作。
在系統(tǒng)應(yīng)用的每個(gè)工裝板上都安裝有RFID標(biāo)簽，在每個(gè)加工工位物料都需要進(jìn)行識讀操作，RFID讀寫器與PLC進(jìn)行總線通訊并將信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給服務(wù)器，實(shí)時(shí)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。
n主要技術(shù)參數(shù)：
1.功耗：約2.2W；
2.電路保護(hù)：帶極性接反保護(hù)；
3.工作頻率：13.56MHZ；
4.協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)：ISO15693；
5.支持標(biāo)簽類型：I-CODE2.I-CODE SLI；
6.讀卡距離：50mm(標(biāo)準(zhǔn)IC卡)；
7.通信接口：TCP/IP 以太網(wǎng)；
（4）模擬機(jī)床單元
該單元是結(jié)構(gòu)化小型的加工銑床，該銑床本體可配合PLC實(shí)現(xiàn)銑床的數(shù)控加工工作。整套單元采用獨(dú)立桌面式設(shè)計(jì)，主控采用PLC、觸摸屏控制，單元可配合機(jī)械手或者機(jī)器人等自動(dòng)化設(shè)備完成產(chǎn)品的全自動(dòng)化加工生產(chǎn)工作。
n主要技術(shù)參數(shù)：
1、結(jié)構(gòu)形式：模擬銑床結(jié)構(gòu);
2、驅(qū)動(dòng)電機(jī)：步進(jìn)電機(jī);
3、驅(qū)動(dòng)電源：DC24V;
4、控制方式：PLC控制；
5、機(jī)床夾具：氣動(dòng)夾具；
（5）上下料機(jī)械手
該單元主要用于自動(dòng)化設(shè)備的自動(dòng)上下料工作，該桁架設(shè)備配合上位機(jī)、PLC實(shí)現(xiàn)桁架系統(tǒng)的全自動(dòng)生產(chǎn)作業(yè)。整套單元采用獨(dú)立桌面式設(shè)計(jì)，主控采用PLC、觸摸屏控制，單元可配合機(jī)床等自動(dòng)化設(shè)備完成產(chǎn)品的全自動(dòng)化加工生產(chǎn)工作。主要是有電氣控制系統(tǒng)、桁架機(jī)械手本體、機(jī)械手夾爪、氣動(dòng)控制系統(tǒng)等組成。具體組成分布如圖所示：
n工作站主要技術(shù)參數(shù):
1.使用電壓：DC24V；
2.驅(qū)動(dòng)方式：步進(jìn)電機(jī)；
3.控制方式: PLC控制；
4.主體結(jié)構(gòu): 龍門式；
5.軸結(jié)構(gòu):同步帶式模組；
6.運(yùn)行形式：雙軸+雙工位夾爪。
（6）壓機(jī)單元
該單元主要用于自動(dòng)化設(shè)備的產(chǎn)品壓裝工作，該壓力機(jī)設(shè)備配合上位機(jī)、PLC實(shí)現(xiàn)壓力機(jī)系統(tǒng)的全自動(dòng)智能控制。整套單元采用獨(dú)立桌面式設(shè)計(jì)，單元可配合機(jī)器人等自動(dòng)化設(shè)備完成產(chǎn)品的全自動(dòng)化生產(chǎn)工作。
n主要技術(shù)參數(shù)：
1、結(jié)構(gòu)形式：四立柱結(jié)構(gòu);
2、驅(qū)動(dòng)電機(jī)：電機(jī);
3、安全防護(hù)：安全光柵;
4、控制方式：PLC控制；
5、反饋數(shù)據(jù)：下壓力、速度等；
（7）工業(yè)機(jī)器人單元
使用工業(yè)機(jī)器人完成工件的智能化上下料加工作業(yè)，從而提高生產(chǎn)力，并同時(shí)縮短投入市場的時(shí)間。
機(jī)器人夾具：
設(shè)備機(jī)器人使用組合夾具實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品抓取，組合夾具根據(jù)產(chǎn)品進(jìn)行定制設(shè)計(jì)，使其能夠有效的抓取不同的工件并將工件抓取放置相對應(yīng)的工位。
n主要技術(shù)參數(shù)：
1.使用氣壓：0.5~0.75Mpa；
2.類型：多種組合式結(jié)構(gòu)；
3.執(zhí)行元件：氣動(dòng)夾爪；
4.信號：開關(guān)量傳感器。
（8）智能移載小車
智能移載小車通輪式驅(qū)動(dòng)在桌面上運(yùn)行物料搬運(yùn)單元，具有獨(dú)立的PLC控制系統(tǒng)和無線WIFI通訊系統(tǒng)是一個(gè)可通過調(diào)度控制實(shí)現(xiàn)傳輸線與RGV小車之間的物料轉(zhuǎn)運(yùn)裝置。
n主要技術(shù)參數(shù)：
1.供電電源：24V;
2.驅(qū)動(dòng)方式：輪式;
3.控制器：S7-1200 ;
4.通訊方式：WIFI;
5.頂部傳輸方式：皮帶式傳輸;
6.最大搬運(yùn)負(fù)重：3kg。
（9）RGV運(yùn)輸單元
項(xiàng)目中另一種運(yùn)輸方式選用有軌RGV 運(yùn)輸小車，其用于視覺檢測單元與激光打標(biāo)單元工位之間的物流輸送作業(yè)，采用有軌形式、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行定位，是一個(gè)適用于快速搬運(yùn)物品的輸送設(shè)備，可經(jīng)由控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)小車的快速精準(zhǔn)的在各個(gè)工位的輸送運(yùn)輸和定位左右，大大的提高了運(yùn)輸?shù)男�率和質(zhì)量。
n主要技術(shù)參數(shù)：
1.結(jié)構(gòu)形式：單軸同步帶結(jié)構(gòu);
2.驅(qū)動(dòng)電機(jī)：伺服電機(jī);
3.安全防護(hù)：行程限位開光;
4.控制方式：PLC控制；
5.反饋數(shù)據(jù)：運(yùn)行速度等；
（10）視覺檢測單元
單元視覺系統(tǒng)采用是�？低�視系列產(chǎn)品，系統(tǒng)支持多種操作系統(tǒng)和圖像采集硬件設(shè)備，能夠滿足機(jī)器視覺應(yīng)用領(lǐng)域中物品形狀檢測、顏色、缺陷、OCR文字識別等應(yīng)用。配備工業(yè)鏡頭、LED光源、視覺處理器等設(shè)備。
主要技術(shù)參數(shù):
1.品牌：�？低�視；
2.相素：100萬相素；
3.類型：智能相機(jī)；
4.通訊功能：TCP/IP、MODBUE-TCP、UDP；
5.功能：物品形狀檢測、顏色識別、缺陷識別、OCR文字識別；
（11）激光打標(biāo)單元
激光打標(biāo)機(jī)對物品進(jìn)行標(biāo)識刻印，采用非接觸式進(jìn)行激光刻印。激光打印內(nèi)容根據(jù)學(xué)生自行設(shè)計(jì)文件通過DXF格式文件可以進(jìn)行導(dǎo)入更換。運(yùn)用先進(jìn)的激光技術(shù)，采用光纖激光器輸出，再經(jīng)掃描振鏡系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)打標(biāo)功能。
n工作站主要技術(shù)參數(shù):
1.使用電壓：AC220V 50HZ；
2.打標(biāo)方法：激光打標(biāo)機(jī)；
3.激光功率: 20W；
4.激光波長: 1064nm；
5.功率調(diào)節(jié)范圍: 0-100%；
6.打印范圍：100*100mm；
（13）控制系統(tǒng)單元
西門子SIMATIC S7-1200是款緊湊型、模塊化的PLC，可完成簡單邏輯控制、高級邏輯控制、HMI和網(wǎng)絡(luò)通信等任務(wù)。單機(jī)小型自動(dòng)化系統(tǒng)的解決方案。對于需要網(wǎng)絡(luò)通信功能和單屏或多屏HMI的自動(dòng)化系統(tǒng)，易于設(shè)計(jì)和實(shí)施。
主要技術(shù)參數(shù)：
1.系列：S7-1200系列；
2.通訊方式：以太網(wǎng)通訊；
3.可擴(kuò)展多種模塊；
4.Pofinet接口：1個(gè)；
（14）工業(yè)觸摸裝置
觸摸屏人機(jī)界面用于控制系統(tǒng)通訊監(jiān)控與人機(jī)操作，通過以太網(wǎng)通訊可實(shí)現(xiàn)與PLC之間數(shù)據(jù)交互，本次項(xiàng)目采用北京昆侖通態(tài)TPC1061Ti，是一套以先進(jìn)的Cortex-A8 CPU為核心（主頻600MHz）的高性能嵌入式一體化觸摸屏。
主要技術(shù)參數(shù)：
（15）電子看板系統(tǒng)
工位電子看板用于實(shí)時(shí)顯示設(shè)備各工作站單元的運(yùn)行狀態(tài)、內(nèi)部動(dòng)作動(dòng)態(tài)視頻、加工或作業(yè)工藝卡等信息�？窗褰K端均采用液晶面板智能電視作為顯示終端，它與監(jiān)控系統(tǒng)中工位攝像頭、工位攝像頭服務(wù)電腦進(jìn)行連接，顯示數(shù)據(jù)與服務(wù)來自于工位攝像頭服務(wù)電腦。
n主要技術(shù)參數(shù)：
1.供電電源：AC220V 50HZ；
2.分辨率：1920*1080；
3.類型：液晶顯示屏；
4.顯示尺寸：32英寸；
5.顯示接口：HDMI、VGA接口
6.安裝方式：懸掛式；
7.通訊方式：以太網(wǎng)。
技術(shù)融合的認(rèn)知樞紐
傳統(tǒng)制造實(shí)訓(xùn)局限于單一設(shè)備的機(jī)械操作，而工業(yè)4.0實(shí)訓(xùn)設(shè)備通過整合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等跨學(xué)科技術(shù)，構(gòu)建起多技術(shù)耦合的驗(yàn)證平臺。這種技術(shù)融合產(chǎn)生了三大認(rèn)知突破：
CPS系統(tǒng)的具象化理解
通過部署包含RFID、振動(dòng)傳感器、視覺檢測模塊的柔性生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)裝置，學(xué)生可實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)在物理系統(tǒng)與數(shù)字空間的雙向流動(dòng)。某高校實(shí)訓(xùn)案例中，學(xué)生通過配置邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)，將OEE（設(shè)備綜合效率）數(shù)據(jù)采集周期從30分鐘縮短至5秒，直觀理解信息物理系統(tǒng)（CPS）的實(shí)時(shí)性優(yōu)勢。
數(shù)字孿生的閉環(huán)驗(yàn)證
高端實(shí)訓(xùn)平臺配備虛擬調(diào)試系統(tǒng)，允許在數(shù)字空間構(gòu)建物理實(shí)體的鏡像模型。在"智能倉儲優(yōu)化"項(xiàng)目中，學(xué)生通過調(diào)整AGV運(yùn)行路徑參數(shù)，同步觀察虛擬倉庫的吞吐量變化，這種虛實(shí)映射機(jī)制使復(fù)雜系統(tǒng)的優(yōu)化過程從"黑箱操作"變?yōu)?透明決策"。
人工智能的決策可視化
集成機(jī)器學(xué)習(xí)算法的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，可展示AI在質(zhì)量檢測、預(yù)測性維護(hù)等場景的應(yīng)用邏輯。某職業(yè)院校開發(fā)的"刀具磨損預(yù)測系統(tǒng)"，通過采集主軸振動(dòng)信號訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，使預(yù)測準(zhǔn)確率從72%提升至89%，學(xué)生在此過程中深入理解特征工程與模型調(diào)優(yōu)的關(guān)聯(lián)機(jī)制。
智能制造能力的階梯式鍛造
實(shí)訓(xùn)設(shè)備通過"基礎(chǔ)操作-系統(tǒng)集成-創(chuàng)新開發(fā)"的三層能力培養(yǎng)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)技能矩陣的立體化構(gòu)建：
設(shè)備級智能操作
智能機(jī)器人實(shí)訓(xùn)單元配備示教器編程與離線仿真功能，學(xué)生可通過拖拽指令塊完成碼垛路徑規(guī)劃。數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)過系統(tǒng)訓(xùn)練的學(xué)生，其程序調(diào)試效率比傳統(tǒng)示教方式提升40%，錯(cuò)誤率降低65%。
產(chǎn)線級協(xié)同控制
柔性制造系統(tǒng)（FMS）實(shí)訓(xùn)平臺包含數(shù)控加工中心、自動(dòng)導(dǎo)引車等典型設(shè)備，學(xué)生需配置OPC UA通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)設(shè)備協(xié)同。某企業(yè)內(nèi)訓(xùn)案例顯示，團(tuán)隊(duì)通過優(yōu)化緩沖區(qū)管理策略，使產(chǎn)線換型時(shí)間從45分鐘壓縮至12分鐘。
系統(tǒng)級創(chuàng)新開發(fā)
開放式的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)平臺支持二次開發(fā)，學(xué)生可基于Node-RED開發(fā)工業(yè)APP。某高校團(tuán)隊(duì)開發(fā)的"能源管理優(yōu)化系統(tǒng)"，通過集成電表數(shù)據(jù)與生產(chǎn)計(jì)劃，使車間峰值用電負(fù)荷降低18%，展現(xiàn)出系統(tǒng)級創(chuàng)新潛力。