LG-QRX05型汽车柔性生产线自动化实训平台

一、设备概述
汽车生产制造教学实训考核设备以汽车工业生产与制造四大核心工艺为基础进行实训平台，设备包含机械装调技术、气动控制技术、图像检测与处理技术、工业机器人应用技术、运动控制技术、电工电子技术、传感测试技术、接口技术、网络通信技术等多种技术与汽车生产线中的真实环节进行有机结合，并综合应用到生产实训设备中。
1、各工作站单元可完全独立进行单站实践应用也可联机进行产线模拟。每个工作单元可以单独进行实训包括了所有的输入部分、控制部分、输出部分。所有工作站之间通过PROFINET工业网络通信进行主从站连接。
（1）供料单元（逻辑从站1）；
（2）冲压模拟单元（逻辑从站2）；
（3）焊装模拟单元（逻辑从站3）；
（4）视觉检测\RFID读写与产品仓储单元单元（逻辑从站4）；
（5）工业机器人与移动导轨单元（逻辑主站）；
2、加强可扩展性，设备需涵盖有电气自动化及工业控制领域所包含的通用技术11项，与汽车生产制造领域全流程进行技术无缝对接，所包含关键技术如下；
（1）工业机器人应用技术；
（2）工业网络通信技术；
（3）视觉检测技术；
（4）伺服与变频控制技术；
（5）RFID射频读写技术；
（6）传感器应用技术；
（7）信息变换技术；
（8）可编程控制器应用技术；
（9）电机运动控制技术；

二、技术参数
1、交流电源： AC220 V±10% 50Hz；
2、温度：-10～50℃；环境湿度：≤90％无水珠凝结；
3、外形尺寸：长×宽×高=mm(以机器人正常工作高度为基准)
4、整机功耗：≤2.5KW
5、安全保护措施：具有接地保护、短路、过载、漏电保护功能，安全性符合相关的国家标准。
三、功能特点
（一）设备总体结构
所有单元机械装置整体安装在底板上，底板固定在独立的铝合金导轨式实训桌上。工作单元都可自成一个独立的系统，同时也可以通过网络互连构成一个分布式的控制系统。单站模式命令和状态指示由本地按钮指示灯模块给定和显示。整机模式命令给定和状态指示由触摸屏给出和显示。警示灯指示整机运行、停止、复位、报警等状态信号。
（二）工作单元的结构特点
1、各工作单元的结构特点是机械装置和电气控制部分的相对分离。每一工作单元机械装置整体安装在底板上，而控制工作单元生产过程的PLC装置则安装在工作台独立板上。机械装置上的各电磁阀和传感器的引线均连接到装置侧的接线端口上。PLC的I/O引出线则连接到PLC侧的接线端口上。两个接线端口间通过多芯信号电缆互连。
2、装置侧的接线端口的接线端子采用三层端子结构，16点输入，25针D型接口三层接线端子1个；上层端子用以连接DC24V电源的+24V端，底层端子用以连接DC24V电源的0V端，中间层端子用以连接各信号线（即PLC输入/输出层），带有短路保护装置。
3、PLC侧的接线端口的接线端子采用两层端子结构，上层端子用以连接各信号线,其端子号与装置侧的接线端口的接线端子相对应。底层端子用以连接DC24V电源的+24V端和0V端。
4、装置侧的接线端口和PLC侧的接线端口之间通过专用电缆连结。其中25针接头电缆连接PLC的输入信号，15针接头电缆连接PLC的输出信号。
四、配置
汽车生产制造实训教学考核装备由供料单元、模拟冲压单元、模拟焊装单元、视觉检测/RFID读写与仓储单元、机器人与导轨单元，共5个工作单元组成。其中，供料、冲压、焊装、检测、工业机器人各用一台PLC 承担其控制任务，通过PROFINET网络通信方式实现互连，构成分布式的控制系统。
该设备应具有较强的柔性，便于组态不同的工作任务，数种的组合方式，满足教学要求的灵活性、通用性、使用性。设备具有真正的实训和考核功能。
(一) 供料单元
供料单元主要工作过程：按照需要将放置的待加工工件（原料）通过传输供料，以便输送单元/六轴工业机器人单元的机械手将其抓取，输送到其它单元上。
1、本单元可实训的项目和内容如下：
（1）机械部件拆装实训
（2）控制系统线路安装实训
（3）配线、配管组装实训
（4）传感器调试实训电感式接近开关位置调整实训。
（5）电机安装与实训
（6）编写单站PLC程序和现场调试设备实训
（7）线路检修实训
2、供料单元主要配置如下表：

序号	名称	主要技术指标	数量	单位	备注
1	实训桌	铝钢结构。底板：采用钢板，保证设备的稳定性和水平度；底板上开有定位孔，与桌面连接，保证设备安装的牢固，稳定。	1	套
2	带保护接线端子单元	分为三层，DC24V层、DC0V层、输入/输出层，带有短路保护装置。 16点输入，25针D型接口三层接线端子1个；13点输出，15针D型接口三层接线端子1个；13点输出，15针D型接口双层接线端子1个，PLC输出端子全带隔离板保护。	1	套
3	控制系统	1、西门子S7-1200 PLC 1214C PLC 特征：用户存储器 100 KB 工作存储器/4MB 负载存储器，可用专用 SD 卡扩展/10 KB 保持性存储器板载数字 I/O 14 点输入/10 点输出板载模拟 I/O 2 路输入过程映像大小 1024 字节输入（I）/1024 字节输出（Q）位存储器（M） 8192 临时（局部）存储器• 16 KB 用于启动和程序循环（包括相关的 FB 和 FC） • 4 KB 用于标准中断事件（包括 FB 和 FC） • 4 KB 用于错误中断事件（包括 FB 和 FC）信号模块扩展最多 8个信号模块信号板扩展最多 1 块信号板通信模块扩展最多 3 个通信模块高速计数器 6个内置 I/O，信号板为 6 个单相：3 个 100 kHz 以及 3个 30 kHz 的时钟频率；正交相位：3 个 8kHz 以及 3个 20kHz 的时钟频率脉冲输出不论是使用板载I/O，SB I/O 还是二者的组合最多可以组态4 个脉冲发生器脉冲捕捉输入 14 延时中断/ 循环中断共 4 个，精度为 1 ms 沿中断 8 个上升沿和 8 个下降沿（使用可选信号板时，各为 12 个）	1	套
4	控制单元	由指示灯、点动按钮，转换开关，急停按钮组成。控制或切换每个单元的运行状态。	1	套
5	单相漏电开关	DZ47LE-32/6A 1P+N	1	只
6	开关电源	DC24V 6A	1	只

(二) 工业机器人与移动导轨单元

工业机器人与移动导轨单元通过伺服导轨进行精确定位，当导轨将机器人移动至对应工位后，工业机器人完成对应工位的工艺操作。
1、本单元可实训的项目和内容如下：
（1）机械部件拆装实训
（2）认知同步模组机构的结构和工作特点
（3）伺服电机与驱动器的安装、接线与参数设定实训
（4）气路连接与调整实训
（5）控制系统的线路安装实训
（6）配线、配管、电磁阀组装实训
（7）传感器调试实训
（8）电磁阀手动控制气缸动作实训
（9）气缸点动控制编程调试实训
（10）编写PLC单站程序和现场调试设备实训
（11）线路检修实训
2、输送单元主要配置如下表：

序号	名称	主要技术指标	数量	单位
1	实训桌	铝钢结构；底板：采用铝板，保证设备的稳定行和水平度，同时降低了设备本身的重量，适合实训；底板上开有多个定位孔，与桌面连接，保证设备安装的牢固，稳定。	1	套
2	带保护接线端子单元	分为三层，DC24V层、DC0V层、输入/输出层，带有短路保护装置。 16点输入，25针D型接口三层接线端子1个；13点输出，15针D型接口三层接线端子1个；13点输出，15针D型接口双层接线端子1个，PLC输出端子全带隔离板保护。	1	套
3	控制系统	1、西门子S７－1500　系列PLC 特征：用户存储器 100 KB 工作存储器/4MB 负载存储器，可用专用 SD 卡扩展/10 KB 保持性存储器板载数字 I/O 14 点输入/10 点输出板载模拟 I/O 2 路输入过程映像大小 1024 字节输入（I）/1024 字节输出（Q）位存储器（M） 8192 临时（局部）存储器• 16 KB 用于启动和程序循环（包括相关的 FB 和 FC） • 4 KB 用于标准中断事件（包括 FB 和 FC） • 4 KB 用于错误中断事件（包括 FB 和 FC）信号模块扩展最多 8个信号模块信号板扩展最多 1 块信号板通信模块扩展最多 3 个通信模块高速计数器 6个内置 I/O，信号板为 6 个单相：3 个 100 kHz 以及 3个 30 kHz 的时钟频率；正交相位：3 个 8kHz 以及 3个 20kHz 的时钟频率脉冲输出不论是使用板载I/O，SB I/O 还是二者的组合最多可以组态4 个脉冲发生器脉冲捕捉输入 14 延时中断/ 循环中断共 4 个，精度为 1 ms 沿中断 8 个上升沿和 8 个下降沿（使用可选信号板时，各为 12 个） 2、控制单元：由指示灯、点动按钮，转换开关，急停按钮组成。控制或切换每个单元的运行状态； 3.驱动装置：松下伺服驱动器松下伺服电机：400W 4、触摸屏参数：7寸工业级彩屏，带以太网接口；分辨率不小于65000色；≥7寸；彩色屏；带有电源开关装置；带有USB通讯接口，带有网络接口 MCGS嵌入式组态软件版本MCGS7.7版及以上	1	套
4	单相漏电开关	DZ47LE-32/6A 1P+N	1	只
5	开关电源	DC24V 6A	1	只
6	模组	长度大于500mm	1	条
7	六轴自由度工业机器人	1、规格：工作范围：580mm；有效荷重：3kg；手臂荷重:0.3kg。 2、特性：手腕设10路集成信号，4路空气（5bar）,重复定位精度：±0.01MM,机器人可安装在任意角度，本体手腕设10路集成信号，4路空气（5BAR）,机器人可安装在任意角度，防护等级为IP30，控制器选用IRC5紧凑型/IRC5单柜或面板嵌入式。 3、各轴运动范围及最大运行深度：轴1旋转范围：+165°～ -165°，最大运行速度250°/s。轴2手臂旋转范围：+110°～ -110°，最大运行速度250°/s。轴3手臂旋转范围：+70°～ -90°，最大运行速度250°/s。轴4手腕旋转范围：+160°～ -160°，最大运行速度320°/s。轴5弯曲旋转范围：+120°～ -120°，最大运行速度320°/s。轴6翻转旋转范围：+382.76°～-382.76°，最大运行速度420°/s。 4、1kg拾料节拍： 25×300×25 mm 0.58s，TCP最大速度：6.2 m/s，TCP最大加速度：28 m/s2，加速时间：0-1 m/s 0.07s。 5、电气连接：电源电压：200-600V,50/60HZ,变压器额定功率：3.0KVA，功耗0.25KW。 6、物理特性：机器人底座尺寸:180×180mm,机器人高度：700mm，重量：25kg（不含安装底座）。 7、工作环境：运行中：+5℃（41℉）至 +45℃（122℉）；运输与储存时：-25℃（-13℉）至 +55℃（131℉）；短期：最高+70℃（158℉）；相对湿度：最高95％；噪音水平最高70dB(A)；安全性：安全停止，紧急急停，2通道安全回路监测，3位启动装置。辐射：EMC/EMI屏蔽。 8、中文示教器：（1）3D实时舒适摇杆手动操作系统（2）电池电量环保节省功能（3）终身机器人系统功能升级（4）支持RAPID编程语言规范，并直接解释执行。 9.控制器：（1）可就机器人使用寿命内，使用机器人离线软件进行实时程序，IO，机器人3D动态动作监控。（2）远程机器人系统备份与恢复功能（3）自动工具重量与载荷检测设定功能（4）机器人全寿命保养自动维护检测系统功能（5）机器人运动轨迹实时微调功能。（6）自带IO自定义可编程按钮（7）机器人控制系统原配SD固态存储器容量不得低于1G，并自带独立盘符的备份空间，支持USB扩展为副存储器。（10）机器人控制系统必须支持运行ROBOTWARE6.0以上的版本。 10、其它要求（1）可就机器人使用寿命内，使用机器人离线软件进行实时程序，IO，机器人3D动态动作监控。（2）远程机器人系统备份与恢复功能。（3）自动工具重量与载荷检测设定功能。（5）机器人全寿命保养自动维护检测系统功能。（6）机器人运动轨迹实时微调功能。（7）自带IO自定义可编程按钮。（8）3D实时舒适摇杆手动操作系统。（9）电池电量环保节省功能。（10）配备焊接工艺选项包（11）配备PROFINET选项包	1	台
8	快换夹具	焊枪及气缸夹具	1	套
9	台式计算机	1、处理器：英特尔® 不低于酷睿i7-10700F以上或同等级处理器； 2、主板：标准ATX 3、内存：32G ddr4；可扩展支持64GB 4、硬盘：256g固态（pci-e nvme协议）+2TB 7200rpm（希捷、西数）SATA 硬盘； 5、独立显卡：显存8GB;位宽256bit；独立8针电源供电 6、操作系统：正版win10简体中文 64BIT；　　 7、电源： 750W；（含1根6类2米以太网跳线） 8、显示器：23.8吋宽屏液晶1920*1080分辨率，有DP\HDMI接口；屏幕比例：16:9；面板类型：IPS技术;对比度：1000:1;HDCP：功能支持;LED背光:是含1根6类2米以太网跳线 9、质保期：三年服务及上门	1	套
10	笔记本电脑	1、处理器：英特尔酷睿 i7-10750以上或同等级处理器处理器 2、内存：16GB\2666 DDR4内存 3、硬盘：256G（NVME协议）+1T 4、独立显卡：1650以上独立显卡 5、显示器屏：15.6吋 ips面板、分辨率1920*1080高色域显示屏 6、I/O接口：无线网卡/蓝牙/千兆以太网卡/读卡器/ （含1根6类2米以太网跳线） 7、操作系统：win10简体中文 64BIT 8、质保期：贰年质保。	1	套
11	信号显示	车型选择、焊钳夹紧、焊钳松开、焊钳开始、焊钳规范、空压气正常、工位夹紧、工位松开。

(三) 视觉RFID和存储单元

视觉检测和分析单元的主要功能是把从上一单元来的待检测的工件通过视觉成像检测出工件对应的检测属性，检测完成后通过RFID读写模块对工件进行信息的写入。
1、本单元可实训的项目和内容如下：
（1）机械部件拆组实训
（2）配线实训
（3）光纤传感器光点调试实训
（4）视觉检测实训
（5） RFID射频读写模块的应用
（6） PLC可编程逻辑控制器单站编程调试实训
2、视觉检测和分析单元主要配置如下表：

序号	名称	主要技术指标	数量	单位	备注
1	实训桌	铝钢结构。本单元装置侧主要组成为：视觉系统、物料台、铝型材支撑架、端子排组件、线槽、底板等。视觉系统由图像采集器、LED光源、控制器、开关电源等。底板：采用钢板，保证设备的稳定行和水平度；底板上开定位孔，与桌面连接，保证设备安装的牢固，稳定。	1	套
2	带保护接线端子单元	分为三层，DC24V层、DC0V层、输入/输出层，带有短路保护装置。 16点输入，25针D型接口三层接线端子1个；13点输出，15针D型接口三层接线端子1个；13点输出，15针D型接口双层接线端子1个，PLC输出端子全带隔离板保护。	1	套
3	控制系统	1、西门子S7-1200系列 PLC 1214C PLC 特征：用户存储器 100 KB 工作存储器/4MB 负载存储器，可用专用 SD 卡扩展/10 KB 保持性存储器板载数字 I/O 14 点输入/10 点输出板载模拟 I/O 2 路输入过程映像大小 1024 字节输入（I）/1024 字节输出（Q）位存储器（M） 8192 临时（局部）存储器• 16 KB 用于启动和程序循环（包括相关的 FB 和 FC） • 4 KB 用于标准中断事件（包括 FB 和 FC） • 4 KB 用于错误中断事件（包括 FB 和 FC）信号模块扩展最多 8个信号模块信号板扩展最多 1 块信号板通信模块扩展最多 3 个通信模块高速计数器 6个内置 I/O，信号板为 6 个单相：3 个 100 kHz 以及 3个 30 kHz 的时钟频率；正交相位：3 个 8kHz 以及 3个 20kHz 的时钟频率脉冲输出不论是使用板载I/O，SB I/O 还是二者的组合最多可以组态4 个脉冲发生器脉冲捕捉输入 14 延时中断/ 循环中断共 4 个，精度为 1 ms 沿中断 8 个上升沿和 8 个下降沿（使用可选信号板时，各为 12 个） 2、控制单元：由指示灯、点动按钮，转换开关，急停按钮组成。控制或切换每个单元的运行状态。 3、图像采集器：图像元件：读取全部像素的行间传送、1/3英寸CCD图像元件，图像为彩色图像；有效像素：640（H）×480(V)；像素大小7.4μm×7.4μm；快门功能：电子快门，可从1/10～1/50000S中选择快门速度；局部功能：12～480行；帧频（图像读取时间）：80fps(12.5ms)；视野、安装距离：根据视野和安装距离选择镜头；环境温度范围：运行时0～50℃，保存时-25～65℃（无结冰或结露）；焦距：25mm；镜头直径与焦距之比的最大值 1:1.4；兼容芯片：2/3寸；倍率类型：固定；接口类型：C；光圈类型：手动；调焦类型：固定； 4、LED光源：外形尺寸：74mm±5%；电压/功率：24V/3.6W 输入电压：100～240V；通道数：1 触发功能：外触发输出电压：24V 输出电流：1.0A 输出功率：24W 5、探头电缆：耐冲击（耐久性）：10～150HZ，0.15mm单振幅，3个方向，8冲程，4次；环境温度范围：运行时、保存时均0～65℃（无结露或结冰）；环境湿度范围：运行时，保存时均40～70％（无结露）；环境空气：无腐蚀性气体；材质：电缆护套、连接器：PVC；最小弯曲半径：69mm； 6、并联电缆：耐冲击（耐久性）：10～150HZ，0.15mm单振幅，3个方向，8冲程，4次；环境温度范围：运行时：0～50°C；保存时：-20～65°C(无结冰或结露)；环境湿度范围：运行时、保存时：均35~85%(无结露)；环境空气：无腐蚀性气体；材质：电缆护套、耐热PVC连接器：树脂；最小弯曲半径：75mm； 7、探头：控制器类型：BOX控制器；最多可配2个照相机；连接30万像素照相机时的处理分辨率640（H）×480(V),场景数为32个；连接一个30万像素的彩色照相机时，最多可记录的图像数量为250个；操作设备：鼠标；编程设置方式：用流程编辑制作处理流程（提供信息帮助）；串行通信：RS-232C；网络通信：Ethernet 1000BASE-T/100BASE-TX/10BASE-T； EtherNet/IP通信：Ethernet端口波特率：100Mbps(100Base-TX)；并口输入输出：输入11点（REST、STEP、DSA和DI0～DI7）；输出26点（RUN、BUSY、GATE、OR、READY、ERROR、STGOUT0～3、DO0～DO15），STGOUT2～3仅限照相机4CH类型；显示器接口：模拟RGB视频输出，1个信道（分辨率：XGA 1024×768像素）； USB接口：2个通道（支持USB1.1和2.0）；电源电压：DC20.4～DC26.4V；电流消耗（DC24.0V时）：当连接30万像素照相机时最大为2.6A；环境温度范围：运行时0～45℃、0～50℃；保存时-20～65℃（无结冰或结露）；包含17寸标准显示屏。	1	套
4	RFID读写模块	西门子射频通讯模块RF120C，西门子射频读写器RF340R，西门子PUR连接电缆，西门子射频标签RF 320T（圆形片状）	1	套
5	单相漏电开关	DZ47LE-32/6A 1P+N	1	只
6	开关电源	24V 6A	1	只
7	传感器	E3X-NA11	1	个
8	光电传感器	GTB6-N1212	9	个

(四) 模拟冲压单元

模拟单元的功能是把从上一单元来待加工工件移送到加工区域冲压气缸的正下方；完成对工件的冲压加工过程，然后把工件重新送回。
1、本单元可实训的项目和内容如下：
（1）机械部件拆组实训
（2）配线、配管、电磁阀组装实训
（3）传感器调试实训
（4）气动冲压机实训
（5） PLC单站编程调试实训
2、工件压床单元设备主要配置如下表：

序号	名称	主要技术指标	数量	单位	备注
1	PLC系统	1、西门子S7-1200系列 PLC 1214C PLC 特征：用户存储器 100 KB 工作存储器/4MB 负载存储器，可用专用 SD 卡扩展/10 KB 保持性存储器板载数字 I/O 14 点输入/10 点输出板载模拟 I/O 2 路输入过程映像大小 1024 字节输入（I）/1024 字节输出（Q）位存储器（M） 8192 临时（局部）存储器• 16 KB 用于启动和程序循环（包括相关的 FB 和 FC） • 4 KB 用于标准中断事件（包括 FB 和 FC） • 4 KB 用于错误中断事件（包括 FB 和 FC）信号模块扩展最多 8个信号模块信号板扩展最多 1 块信号板通信模块扩展最多 3 个通信模块高速计数器 6个内置 I/O，信号板为 6 个单相：3 个 100 kHz 以及 3个 30 kHz 的时钟频率；正交相位：3 个 8kHz 以及 3个 20kHz 的时钟频率脉冲输出不论是使用板载I/O，SB I/O 还是二者的组合最多可以组态4 个脉冲发生器脉冲捕捉输入 14 延时中断/ 循环中断共 4 个，精度为 1 ms 沿中断 8 个上升沿和 8 个下降沿（使用可选信号板时，各为 12 个）	1	套
2	气动压力机	根据项目任务需求选择对应压力数的气动压力机	1	台
3	单相漏电开关	DZ47LE-32/16A 1P+N	1	只
4	开关电源	24V 6A	1	只
5	光电传感器	GTB6-N1212	1	个
6	安全光幕	根据压力机安全需求选择合适的安全光幕	2	条
7	信号显示	车型选择、工件夹紧、工件松开、压机开始、压机规范、空压气正常、。

(五) 模拟焊装单元

模拟单元的功能是把从上一单元来待加工工件移送到焊接台上，机器人更换焊枪后完成对工件的模拟焊接加工。在模拟焊接加工过程中，单元配备了信号灯及数显设备（通过触摸屏显示），以模拟真实焊接时的焊接电压、焊接电流的显示，以及对应焊接信号、送丝信号的状态显示）。本单元装置侧主要结构组成为：加工台、信号指示灯、焊机、焊枪等。模拟焊接单元全貌。
1、本单元可实训的项目和内容如下：
（1）机械部件拆组实训
（2）配线、配管、电磁阀组装实训
（3）传感器调试实训
（4）电磁阀手动控制气缸动作实训
（5）气缸点动控制编程实训
（6）PLC单站编程调试实训
（7）焊接电源使用实训
2、工件压床单元设备主要配置如下表：

序号	名称	主要技术指标	数量	单位	备注
8	PLC系统	1、西门子S7-1200系列 PLC 1214C PLC 特征：用户存储器 100 KB 工作存储器/4MB 负载存储器，可用专用 SD 卡扩展/10 KB 保持性存储器板载数字 I/O 14 点输入/10 点输出板载模拟 I/O 2 路输入过程映像大小 1024 字节输入（I）/1024 字节输出（Q）位存储器（M） 8192 临时（局部）存储器• 16 KB 用于启动和程序循环（包括相关的 FB 和 FC） • 4 KB 用于标准中断事件（包括 FB 和 FC） • 4 KB 用于错误中断事件（包括 FB 和 FC）信号模块扩展最多 8个信号模块信号板扩展最多 1 块信号板通信模块扩展最多 3 个通信模块高速计数器 6个内置 I/O，信号板为 6 个单相：3 个 100 kHz 以及 3个 30 kHz 的时钟频率；正交相位：3 个 8kHz 以及 3个 20kHz 的时钟频率脉冲输出不论是使用板载I/O，SB I/O 还是二者的组合最多可以组态4 个脉冲发生器脉冲捕捉输入 14 延时中断/ 循环中断共 4 个，精度为 1 ms 沿中断 8 个上升沿和 8 个下降沿（使用可选信号板时，各为 12 个）	1	套
9	焊接电源	模拟焊机	1	套
10	单相漏电开关	DZ47LE-32/16A 1P+N	1	只
11	开关电源	24V 6A	1	只
12	光电传感器	GTB6-N1212	1	个
13	电磁阀	4V110-06

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LG-QRX05型 汽车柔性生产线自动化实训平台

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