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智能制造多功能協同工作站
系統概述：
智能制造多功能協同工作站由小型工業機器人、電氣控制系統、基礎實驗臺框架、實驗模塊組成。工作站可根據實驗需要將實驗模塊靈活裝配于基礎實驗臺上，以實現不同的教學任務。智能制造多功能協同工作站要求采用模塊化設計理念，能夠模擬工業機器人的典型應用場景，集成工業機器人、PLC 編程、觸摸屏、氣動、傳感器、傳動控制等多種技術，形成工業機器人基礎實驗的典型系統。實驗工作站既可獨立使用，滿足基礎實訓功能需求，也可聯動使用，完成充電寶裝配功能。
詳細配置如下：
1、實驗工作站，詳細參數如下：
1.1基礎平臺
（1）基礎平臺下方配有腳輪，方便設備移動和位置固定。
（2）基礎平臺桌面由鋁型材拼接而成，臺面開過線孔用于桌面與下方控制板的信號、電源線纜敷設。
（3）基礎平臺整體占地尺寸：≥1500(W)×1200(D)×1900(H) mm（允許±5%偏差）。
（4）電源輸入：AC220V±10%50HZ
（5）裝置容量：≥3KVA
（6）基礎平臺整體采用鋁型材和鈑金板材安裝而成。
（7）基礎平臺上使用模塊化集成的設計，集成急停開關、啟動按鈕、復位按鈕、停止按鈕、切換開關、觸摸屏。
1.2堆垛模擬功能模塊
由井式送料機構將方形工件放到實訓平臺上的 輸送帶上，由輸送帶將工件進行傳送，當工件到達輸送帶末端后，向機器人發出信號，機器人對該工件進行搬運，到達堆垛平臺進行堆垛操作。
1.3裝配模擬功能模塊
由井式送料機構將方形的工件放到輸送帶上，由輸送帶將工件進行傳送，當工件到達輸送帶末端后，向機器人發出信號，機器人對工件進行搬運。由圓形工件送料機構將圓柱形的工件送出，向機器人發出信號，機器人取走圓形工件后將其與方形工件進行裝配。
1.4焊接模擬功能模塊
機器人從夾具平臺上裝配好弧焊焊槍/點焊焊鉗，然后定位到焊接模擬工具原始位置，機器人驅動弧焊焊槍/點焊焊鉗按照設定的弧焊軌跡/點焊焊點進行焊接，焊接完畢，機器人把弧焊焊槍/點焊焊鉗放回夾具平臺上存放好；。
1.5快換工具模塊
快換工具模塊包含存放基座≥1個；快換多功能抓手工具≥2套，滿足碼垛、電池裝配、TCP校準等工藝要求，配套快換槍盤副盤使用，副盤配有電接口，可連接電信號；快換槍盤主盤≥1套，安裝于機器人第六軸法蘭，主盤配有電接口，可連接電信號。
1.6 TCP及復雜軌跡模塊
TCP校準及復雜軌跡模塊功能模塊：TCP WOBJ 軌跡平臺上集中了多種不同的軌跡，學員可根據 TCP 軌跡實訓臺上的不同軌跡進行機器人編程練習。
1.8 觸摸屏
工業級彩色觸摸屏，TFT液晶顯示屏（LCD），顯示色彩≥65536色，顯示尺寸≥7英寸，支持分辨率≥800x480。觸摸屏支持USB、串行通信和以太網TCP/IP通訊協議。防護等級：≥IP20。支持PROFINET協議，為了確保兼容性，需與PLC同一品牌；
1.9 電氣系統
電氣系統安裝于基礎平臺內部，至少含電氣安裝板、電源開關、斷路器、熔斷器、中間繼電器、接線端子、導軌、電線、傳感器、安裝輔件、交換機、PLC控制器等；
1.9.1 PLC系統1套
（1）PLC控制器：直流DC 24V電源供電，DC24V數字量輸入和DC24V晶體管型數字量輸出。PLC本體帶≥1個工業以太網通訊口，≥8 通道DC24V直流數字量輸入，≥6通道DC24V晶體管直流數字量輸出，最高輸出電流≥0.5A， ≥2 通道模擬量輸入信號，支持0-10V DC 模擬量信號輸入。PLC 供電電源：直流 DC 20.4 - 28.8 V ，工作存儲區：≥75KB；PLC控制器布爾運算速度≤0.08us/指令，移動字執行速度≤1.7us/ 指令，浮點運算執行速度≤2.3us/ 指令；PLC本體集成的數字量輸入支持≥5路高速計數器功能，單相：≥3 個 100 kHz 以及 ≥1 個 30 kHz 的時鐘頻率；正交相位：≥3 個 80 kHz 以及 ≥1 個 20 kHz 的時鐘頻率；PLC本體集成數字量輸出支持≥4路PTO/PWM高速脈沖輸出信號，最高頻率：≥100KHz。
（2）數字量輸入輸出模塊：直流DC 24V電源供電，≥16通道數字量輸入，≥16通道數字量輸出，最高輸出電流≥0.5A。
1.10交換機1套
帶有≥8個10/100Mbit/sRJ45接口，支持LED診斷功能，故障信號顯示，連接設置按鈕功能；防護等級：≥IP20。
1.11 配套電氣元件
（1）總電源漏電保護斷路器≥1個，2P/20A；
（2）空氣斷路器≥1個，2P/16A；
（3）空氣斷路器≥1個，2P/10A；
（4）保險端子≥3個；
（5）中間繼電器≥8個；
（6）安裝輔件一批，不限于線槽、端板、標記條、位號等；
（7）安裝底版，由鋁型材或者冷軋鋼板加工而成。
（8）開關電源≥1個，額定電流輸出≥5A；
1.12 立式安全光柵
用于限制人員接近/跨入，傳感器工作電壓24V，常閉型，PNP輸出型。
2、六軸工業機器人，1套，詳細參數要求如下：
（1）機器人本體
機器人本體，規格參數如下：
1）軸數：6軸，最大工作范圍：≥580mm，最大負載：≥3.5kg
2）位姿可重復性：≤0.05mm
3）機器人本體防護等級：≥IP 40
4）機器人本體重量：≤21kg
5）機器人安裝：任意角度
6）軸運動工作范圍及最大速度：
軸1：工作范圍≥+230°~ -230°， 最大速度：≥250°/s
軸2：工作范圍≥+113°~ -115°， 最大速度：≥250°/s
軸3：工作范圍≥+55° ~ -205° ，最大速度：≥250°/s
軸4：工作范圍≥+230°~ -230° ，最大速度：≥320°/s
軸5：工作范圍≥+120°~ -125° ，最大速度：≥320°/s
軸6：工作范圍≥+400°~ -400° ，最大速度：≥420°/s
7）3D實時舒適搖桿手動操作系統；
（2）機器人控制器1套：
a) 具備多處理器系統，PCI總線，大容量閃存盤，防掉電備用電源
b) 控制軟件：滿足成熟的實時操作系統，滿足高級RAPID程序語言，支持但不限于PC-DOS文件格式
c) 環境溫度：滿足區域0°C～ 45°C
d) 相對濕度：最高不低于95%
e) 示教器：彩色觸摸屏，操縱桿，緊急停止，支持U盤
f）支持RAPID編程語言規范，并直接解釋執行；
3、智能制造工程課程設計
智能制造工程課程設計緊繞智能制造產業崗位要求，對接智能制造工程技術人員標準，采用進階式項目設計，培養具智能制造工程綜合應用能力的創新人才。教學資源基于項目式教學法開發，課程設計主要由四部分構成，課程內容如下：
（一）智能制造工程課程設計I
著重培養學生運用所學知識，具備仿真與建模能力，了解智能制造的發展現狀與基本體系框架；
1、智能制造工程概論
2、提出智能制造生產要求并探索解決方案
3、數字建模仿真
（1）工業機器人編程與仿真課程資源，課程內容包括工作站工作任務知識儲備、工作站工藝流程與工作流程分析、工作站仿真調試計劃制定與優化、工作站的場景搭建與動作設計、工作站的程序編寫與仿真調試、工作站成果的檢驗與總結評價，開發虛擬仿真需包含以下內容：
a) 分揀工作站的仿真調試
b) 焊接工作站的仿真調試
c) 碼垛工作站的仿真調試
d) 噴涂工作站的仿真調試
e) 裝配工作站的仿真調試
（2）工業機器人編程與仿真教學視頻資源，需包含以下內容：
a) 分揀工作站仿真運行
b) 焊接工作站仿真運行
c) 碼垛工作站仿真運行
d) 噴涂工作站仿真運行
e) 裝配工作站仿真運行
f) 教學視頻建設要求：
1）每個教學視頻時長1-3分鐘，講解知識重難點、實訓操作技能點等教學內容。形式可以是微課、動畫等。
2）錄制應選擇周圍無明顯噪音源，隔音效果較好的場所，可以是實訓室、企業、演播室、教室等場地。錄制現場光線充足、均勻，環境整潔，聲音無明顯回響。
3）分辨率設定為1280*720（16:9）。
4）MPEG格式（總比特率≥1024kbps、幀頻為25fps、標清的大小≥720×576、高清的大小≥1280×760）或FLV格式（總比特率≥512kbps、幀頻≥25fps、標清的大小≥648×480、高清的大小≥1028×576）視頻文件。
（二）智能制造工程課程設計II
著重培養學生問題分析與工程實踐能力，具備復雜工程系統基本的分析能力；
1、電氣系統設計及集成
項目一：PLC編程基礎
任務1：PLC控制系統設計
任務實施：
（1）PLC選型
（2）識讀PLC控制電氣原理圖
（3）PLC安裝與接線
任務2：系統硬件組態
任務實施：
（1）軟件安裝
（2）項目創建及硬件組態
（3）項目下載及診斷
任務3：PLC程序設計及調試
任務實施：
（1）建立變量表
（2）編寫程序
（3）程序調試
任務4：觸摸屏畫面設計及調試
任務實施：
（1）電機控制畫面設計
（2）電機控制系統調試
項目二：驅動應用基礎
任務1：PLC控制變頻器
任務實施：
（1）完成變頻器控制接線
（2）變頻器功能參數設置
（3）根據接線添加I/O變量
（4）PLC程序編寫變頻器控制及調試
（5）觸摸屏畫面設計及系統調試
任務2：伺服軸控制塊編程
任務實施：
（1）完成伺服硬件組態
（2）完成伺服工藝對象組態
（3）完成伺服軸控制塊編程
（4）完成伺服軸控制面板設計
項目三：通用設備控制塊編程
任務1：氣缸控制塊編程
任務實施：
（1）氣缸控制塊編程
（2）氣缸控制面板設計
任務2：變頻器控制塊編程
任務實施：
（1）變頻器控制編程
（2）變頻器速度設定及反饋數據處理
（3）狀態反饋處理
任務3：視覺檢測控制塊編程
任務實施：
（1）完成工業相機的參數設置
（2）完成PLC與工業相機的通訊
（3）完成視覺檢測控制塊編程
（4）完成視覺檢測調試
項目四：典型通訊協議應用
任務1：S7通訊
任務實施：
（1）完成CPU的設置
（2）完成指令的組態
（3）完成數據傳輸測試
任務2：I/O通訊
任務實施：
（1）完成I/O通訊的配置
（2）在不同PLC里面創建變量表
（3）完成通訊測試
任務3：ModbusTCP
任務實施：
（1）完成CPU設置
（2）完成通訊指令的調用及設置
（3）完成通訊測試
2、工業機器人示教編程
（1）工業機器人編程與典型應用課程資源，需包含以下內容：
a) 掌握工業機器人系統構成
b) 掌握工業機器人手動操作的基本操作
c) 更新機器人轉數計數器
d) 完成工具坐標的創建
e) 完成IO板卡的創建與IO信號的創建
f) 建立程序模塊與例行程序
g) 掌握基本指令的使用
h) 掌握特殊指令的使用
i) 完成工業機器人編程控制練習
（2）工業機器人理論考核題目庫用于課后額外的自學任務或可選性的終結性考核，題目庫應參照完全符合《工業機器人系統操作員》國家職業技能等級標準（職業編碼6-30-99-00），配有相應四級、三級、二級的理論題庫和考核要素細目表。
四級理論題目數量≥200道（機考式組卷），包含單選、多選、判斷題。
三級理論題目數量≥200道（機考式組卷），包含單選、多選、判斷題。
二級理論題目數量≥200道（紙考式組卷），包含單選、多選、判斷、綜合論述題。
（3）工業機器人編程與典型應用教學視頻資源，需包含以下內容：
a) tcp工具創建
b) 搬運任務調試與運行
c) 更新轉數計數器
d) 軌跡任務編程
e) 軌跡任務與調試與運行
f) 裝配任務編程
g) 裝配任務調試與運行
h) 搬運任務編程
i) 教學視頻建設要求：
1）每個教學視頻時長3-5分鐘，講解知識重難點、實訓操作技能點等教學內容。形式可以是微課、動畫等。
2）錄制應選擇周圍無明顯噪音源，隔音效果較好的場所，可以是實訓室、企業、演播室、教室等場地。錄制現場光線充足、均勻，環境整潔，聲音無明顯回響。
3）分辨率設定為1280*720（16:9）。
4）MPEG格式（總比特率≥1024kbps、幀頻為25fps、標清的大小≥720×576、高清的大小≥1280×760）或FLV格式（總比特率≥512kbps、幀頻≥25fps、標清的大小≥648×480、高清的大小≥1028×576）視頻文件。
項目四、工作站示教與功能調試
3、傳感器檢測設計及集成
項目一、傳感器選型
項目二、傳感器安裝調試
項目三、傳感器故障排除
4、氣動系統設計及集成
項目一、氣動系統設計
項目二、氣動選型
項目三、氣動安裝調試
項目四、氣動故障排除
5、工業網絡系統設計與集成
項目1 工業網絡認知
1.1 Modbus TCP協議認識
1.2 Profinet協議認識
1.3 LORA無線協議認識
項目2工業數據采集設備部署與連接
2.1 Profinet通信系統搭建
2.2 LORA能耗監控系統搭建
2.3網絡系統環網搭建
項目3工業數據采集與管理
3.1 網絡架構環境搭建
3.2交換機/路由器/無線網關管理配置
項目4工業現場數據上云
4.1 物聯網關通信配置
4.2物聯網關變量創建
4.3物聯網關數據遠程測試
（三）智能制造工程課程設計III
通過團隊合作的模式，完成各子系統的設計與調試，使學生具備解決復雜工程問題的基本能力；
1、產線設計與仿真
任務1：仿真數據準備
任務2：設備布局及安裝
任務3：運動機構
任務4：邏輯塊與智能組件
任務5：工藝過程管理
任務6：物料流
任務7：傳感器
任務8：機器人應用
任務9：PLC過程控制
（2）數字化生產過程工藝仿真教學視頻資源，需包含以下內容：
a) 加載模型及基本操作
b) 三維模型操控
c) 機構定義
d) 路徑規劃
e) 干涉分析
f) 自動路徑規劃及抓放工藝
g) 編輯機器人路徑
h) 雙機器人協作
i) 機器人電纜線
j) 機器人點焊機連續工藝操作
k) 基于事件的仿真
l) 創建邏輯塊
m) 創建控制邏輯
n) 創建傳感器
o) 通過信號進行邏輯控制
p) 物料流
q) 機運線
r) 機器人和機運線
s) 高級機器人編程
t) 機器人包絡仿真
u) 機器人干涉區
v) PS與PLC連接
2、子系統設計課程
任務1：物料搬運系統硬件設計
任務2：系統自動工藝設計
任務3： PLC與機器人握手過程
任務4： PLC系統設計
任務5：HMI畫面設計
任務6：機器人軌跡設計
任務7：子系統程序調試
（四）智能制造工程課程設計IV
通過將各子系統聯調，完成整個生產線的建模規劃、設計和調試，進一步培養學生解決復雜工程問題的能力；并在此基礎上研究智能決策、智能運維的應用以及培養項目管理的基本能力。
1、產線綜合聯調
任務1：原料供給站設計
任務2：自動加工裝配站1設計
任務3：自動加工裝配站2設計
任務4：自動搬運倉儲站設計
2、MES生產執行
項目一、MES 認識
（1）智能制造及相關概念數字化車間及相關概念
（2）MES 認識
（3）MES 的定義
（4）MES 的組成
（5）MES 的定位
項目二、基礎數據
（1）生產資源
（2）生產管理
（3）產品數據定義
項目三、生產計劃管理
（1）生產計劃管理基礎知識及相關概念
項目四、生產作業管理
（1）MES 的生產訂單(工單)
（2）MES系統分派任務MES
（3）系統接收生產任務和采集生產數據MES
（4）系統生產過程控制和生產跟蹤
（5）MES系統生產統計
項目五、質量管理
（1）產品質量和質量數據概念
（2）質量管理活動、質檢類型、質檢流程
項目六、設備管理
（1）設備信息、分類、臺賬、故障宇典等基本概念
（2）設備管理活動、維護類型
項目七、走進數字化車間
（1）數字化車間安全須知
（2）數字化車間組成、產線構成
（3）數字化車間模擬生產的產品、物料、標準工藝流程
項目八、體驗MES
（1）系統功能講解與產線結合
（2）MES 控制生產
3、工業互聯網應用
（1）可視化圖形調用和變量關聯
（2）可視化界面布局設計
（3）工業APP與PLC數據連接
（4）工業APP界面組態
（5）工業APP界面的發布
（6） PLC端的遠程下載及維護
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