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工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制與維護實訓(xùn)考核裝置
一、總體要求
1、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制與維護實訓(xùn)考核裝置要求是以物料自動化供料、傳輸、檢測、分選、裝配、入庫等生產(chǎn)過程為應(yīng)用技術(shù)場景集成PLC、工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線、工業(yè)機械手、RFID、傳感檢測系統(tǒng)、增加信息化器件等，該平臺融入云平臺數(shù)據(jù)管理與MES管理系統(tǒng)，可實現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場的實時監(jiān)控、調(diào)度和優(yōu)化等功能，同時與數(shù)字孿生融合，貼合行業(yè)發(fā)展和智能制造技術(shù)的進步。
2、要求工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制與維護實訓(xùn)考核裝置適合職業(yè)院校相關(guān)職業(yè)工種的技能培訓(xùn)、競賽、鑒定需求。 也適合機電一體化技術(shù)、電氣自動化技術(shù)、智能控制技術(shù)等專業(yè)的《可編程控制器技術(shù)》《工業(yè)數(shù)據(jù)采集與可視化》《智能線數(shù)字化設(shè)計與仿真》《工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與通信》《機器人視覺技術(shù)及應(yīng)用》《智能控制原理與系統(tǒng)》《變頻器與伺服驅(qū)動應(yīng)用》《工業(yè)邊緣計算技術(shù)》《工業(yè)數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用》等課程的實訓(xùn)、實習(xí)教學(xué)。
二、設(shè)備的技術(shù)參數(shù)
1.工作臺A尺寸：長×寬×高≈1600mm×1120mm×1900mm（±50mm）；
2.工作臺B尺寸：長×寬×高≈800mm×1120mm×1900mm（±50mm）；
3.工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制柜尺寸：長×寬×高≈800mm×600mm×1800mm（±50mm）；
4.輸入電源：AC 220V±10% /50HZ；輸入功率：≤3kw；工作環(huán)境：常溫、室內(nèi)；溫度：-10℃～+50℃ ；相對濕度：≤90%（+20℃）；海拔高度：≤4000m；
5.設(shè)備重量: ≈900kg；
6.安全保護：要求具有接地保護、漏電保護功能，安全性符合相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)。采用高絕緣的安全型插座及帶絕緣護套的高強度安全型實驗導(dǎo)線。
三、設(shè)備功能要求
1、網(wǎng)絡(luò)拓撲
要求投標(biāo)文件中提供工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制與維護實訓(xùn)考核裝置網(wǎng)絡(luò)拓撲參考。
2、功能要求
（1）要求體現(xiàn)設(shè)備操作能力，設(shè)備模塊組合靈活，各模塊相對獨立，模塊擴展方便，可根據(jù)用戶需求靈活配置、組合；同時機械裝配調(diào)整部分均應(yīng)在工作臺上，機械及電氣連接均可快速拆換，可以進行更加靈活的競賽試題輸出；設(shè)備物料輸送采用并行輸送形式，控制流程靈活多樣化。
（2）要求體現(xiàn)工藝創(chuàng)新能力，以多種物料為載體，貼近工業(yè)生產(chǎn)的理念，實現(xiàn)自動化檢測、分選、裝配生產(chǎn)過程為應(yīng)用技術(shù)場景，集成工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線、工業(yè)機械手、RFID、傳感檢測系統(tǒng)、增加信息化器件等，貼合行業(yè)發(fā)展和智能制造技術(shù)的進步。使用者可利用個人創(chuàng)新思維對原有的生產(chǎn)流程進行創(chuàng)新和改造；在掌握基礎(chǔ)知識的前提下，進一步提高使用者的積極性、實踐能力和創(chuàng)新思維。
（3）要求體現(xiàn)系統(tǒng)分析能力，設(shè)備包含電氣控制系統(tǒng)、人機界面、工業(yè)視覺、多類型傳感器、安全系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、外圍機械功能單元組件等真實工業(yè)器件，可實現(xiàn)工件裝配過程的外圍配套設(shè)備布局、安裝與調(diào)整、系統(tǒng)編程、離線編程、工藝優(yōu)化、現(xiàn)場總線通訊調(diào)試、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)等功能，培養(yǎng)全�；こ處煛�
（4）要求結(jié)合新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式，將傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)品融入智能傳感技術(shù)、自動識別檢測技術(shù)、數(shù)字孿生技術(shù)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、數(shù)字化智能管理技術(shù)等先進技術(shù)， 實現(xiàn)設(shè)備自動化、生產(chǎn)精益化、 管理數(shù)字信息化的高度統(tǒng)一。
（5）要求智能控制系統(tǒng)與數(shù)字孿生的融合，從宏觀層面將各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)統(tǒng)籌起來，進行數(shù)字仿真，將控制算法、分析算法、在仿真系統(tǒng)中實時運算，使數(shù)字孿生系統(tǒng)與實際控制系統(tǒng)組成一套虛實結(jié)合的智能系統(tǒng)，運行過程數(shù)據(jù)和控制過程數(shù)據(jù)相互關(guān)聯(lián)，在仿真系統(tǒng)中得到最優(yōu)決策，再發(fā)布到控制系統(tǒng)中，記錄和分析控制系統(tǒng)的全部數(shù)據(jù)，分析控制的結(jié)果，再將結(jié)果反饋到仿真系統(tǒng)繼續(xù)運算，實現(xiàn)動態(tài)最優(yōu)的智能控制。
（6）要求裝置所選用主要器件均選自國際、國內(nèi)知名品牌，市場使用率高，其技術(shù)先進，使用可靠性、耐久性。
（7）要求整體控制系統(tǒng)模塊化、網(wǎng)絡(luò)化，方便工作站更換與調(diào)試。該系統(tǒng)從MES產(chǎn)品下單、云平臺數(shù)據(jù)采集到到設(shè)備運行之間，通過全面網(wǎng)絡(luò)化通訊，構(gòu)筑了一條安全、穩(wěn)定、低時延的通訊鏈路，實現(xiàn)真正的一網(wǎng)到底，整體分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計，適用于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)。
3、工藝流程要求
要求裝置可以模擬生產(chǎn)工藝流程，使用者可根據(jù)任務(wù)要求自行設(shè)計工藝流程。至少可以完成以下為案例工藝流程，分別是軸承滾珠（或藥品罐裝或顆粒物料）智能分揀包裝生產(chǎn)流程；汽車輪胎輪轂（或工件）自動裝配生產(chǎn)流程；柑橘分揀生產(chǎn)流程；變速箱部件（或發(fā)動機部件）裝配生產(chǎn)流程，要求投標(biāo)文件中提供4種工藝的流程圖。
（1）軸承滾珠（或藥品罐裝或顆粒物料）智能分揀包裝生產(chǎn)流程
工藝流程要求：
（1.1）生產(chǎn)管理系統(tǒng)：部署有MES軟件、數(shù)字孿生軟件和云平臺，可以實現(xiàn)訂單管理、設(shè)備管理、生產(chǎn)管理、虛擬仿真、數(shù)據(jù)云端維護等，具有總控系統(tǒng)功能，實現(xiàn)平臺所有數(shù)據(jù)上傳和下發(fā)等；
（1.2）供料單元：接收訂單命令后，由供料氣缸推出料倉的空瓶到傳輸帶上，RFID對空瓶進行信息寫入或識別檢測，之后，傳輸帶輸送到下一單元；
（1.3）檢測分揀單元：傳輸帶傳輸瓶體至要求的檢測分揀擋停位置，根據(jù)任務(wù)要求掃碼器對瓶體進行掃碼信息確認(rèn)（或視覺質(zhì)量檢測或顏色檢測識別），信息確認(rèn)完成后，合格產(chǎn)品繼續(xù)傳輸?shù)较乱粏卧�，不合格產(chǎn)品推至廢料倉；
（1.4）鋼珠裝配單元：傳輸帶傳輸瓶體至要求的鋼珠裝配擋停的位置，根據(jù)訂單需求完成大小鋼球灌裝后，擋停機構(gòu)復(fù)位，傳輸帶運行將灌裝后的瓶子傳輸至下一單元。
（1.5）搬運裝配單元：傳輸帶將物料輸送到末端，搬運復(fù)合機構(gòu)將物料搬運至稱重單元；
（1.6）稱重單元：對灌裝的工件進行稱重，三色燈根據(jù)稱重結(jié)果進行顯示（稱重合格后綠燈亮，稱重不合格紅燈亮）并將稱重合格的物料進行盒蓋裝配；由供料氣缸推出料倉的盒蓋，盒蓋抓取裝配復(fù)合機構(gòu)抓取盒蓋，在稱重單元對瓶體進行盒蓋的裝配。
（1.7）倉儲單元：裝配完成的瓶子由龍門搬運機械手在稱重單元進行抓取，入庫前，根據(jù)任務(wù)要求將合格工件產(chǎn)品信息通過RFID寫入標(biāo)簽中，根據(jù)訂單要求放置在相應(yīng)編號的倉儲庫位中。
（2）汽車輪胎輪轂（或工件）自動裝配生產(chǎn)流程
工藝流程要求：
（2.1）生產(chǎn)管理系統(tǒng)：部署有MES軟件、數(shù)字孿生軟件和云平臺，可以實現(xiàn)訂單管理、設(shè)備管理、生產(chǎn)管理、虛擬仿真、數(shù)據(jù)云端維護等，具有總控系統(tǒng)功能，實現(xiàn)平臺所有數(shù)據(jù)上傳和下發(fā)等；
（2.2）供料單元：接收訂單命令后，由供料氣缸推出料倉輪胎（模擬）到傳輸帶上，RFID對模擬輪胎進行信息寫入或識別檢測，之后，傳輸帶輸送到下一單元；
（2.3）旋轉(zhuǎn)供料單元：根據(jù)任務(wù)要求，含有輪轂（模擬）物料的料倉旋轉(zhuǎn)到位，由供料氣缸推出料倉輪轂（模擬）到供料臺，由物料抓取復(fù)合機構(gòu)進行裝配，之后，傳輸帶輸送到下一單元；
（2.4）高度檢測單元：傳輸?shù)礁叨葯z測單元，擋停氣缸伸出，根據(jù)任務(wù)要求進行高度（或深度）檢測，判斷是否合格，并將結(jié)果傳輸至數(shù)據(jù)管理中心；
（2.5）檢測分揀單元：傳輸帶傳輸輪胎（模擬）至要求檢測分揀擋停位置，根據(jù)任務(wù)要求掃碼器對輪胎（模擬）進行掃碼信息確認(rèn)（或視覺質(zhì)量檢測或顏色檢測識別），信息確認(rèn)完成后，傳輸帶輸送到下一單元；
（2.6）搬運裝配單元：傳輸帶將物料輸送到末端，搬運復(fù)合機構(gòu)將物料搬運至稱重單元；
（2.7）稱重單元：對輪胎（模擬）進行稱重，三色燈根據(jù)稱重結(jié)果進行顯示（稱重合格后綠燈亮，稱重不合格紅燈亮）。
（2.8）倉儲單元：裝配完成的輪胎（模擬）由龍門搬運機械手在稱重單元進行抓取，入庫前，根據(jù)任務(wù)要求將合格工件產(chǎn)品信息通過RFID寫入標(biāo)簽中，根據(jù)訂單要求放置在相應(yīng)編號的倉儲庫位中。
（3）柑橘分揀生產(chǎn)流程
（3.1）生產(chǎn)管理系統(tǒng)：部署有MES軟件、數(shù)字孿生軟件和云平臺，可以實現(xiàn)訂單管理、設(shè)備管理、生產(chǎn)管理、虛擬仿真、數(shù)據(jù)云端維護等，具有總控系統(tǒng)功能，實現(xiàn)平臺所有數(shù)據(jù)上傳和下發(fā)等；
（3.2）供料單元：接收訂單命令后，由供料氣缸推出料倉的空瓶到傳輸帶上，RFID對空瓶進行信息寫入或識別檢測，之后，傳輸帶輸送到下一單元；
（3.3）鋼珠裝配單元：傳輸帶傳輸瓶體至要求的鋼珠裝配擋停的位置，根據(jù)訂單需求完成模擬柑橘的大小（黃色或綠色）珠子灌裝后，擋停機構(gòu)復(fù)位，傳輸帶運行將灌裝后的瓶子傳輸至下一單元。
（3.4）檢測分揀單元：傳輸帶傳輸瓶體至要求的檢測分揀擋停位置，根據(jù)任務(wù)要求掃碼器對瓶體進行掃碼信息確認(rèn)（或視覺質(zhì)量檢測或顏色檢測識別），信息確認(rèn)完成后，合格產(chǎn)品繼續(xù)傳輸?shù)较乱粏卧�，不合格產(chǎn)品推至廢料倉；
（3.5）搬運裝配單元：傳輸帶將物料輸送到末端，搬運復(fù)合機構(gòu)將物料搬運至稱重單元；
（3.6）稱重單元：對灌裝的工件進行稱重，三色燈根據(jù)稱重結(jié)果進行顯示（稱重合格后綠燈亮，稱重不合格紅燈亮）并將稱重合格的物料進行盒蓋裝配；由供料氣缸推出料倉的盒蓋，盒蓋抓取裝配復(fù)合機構(gòu)抓取盒蓋，在稱重單元對瓶體進行盒蓋的裝配。
（3.7）倉儲單元：裝配完成的瓶子由龍門搬運機械手在稱重單元進行抓取，入庫前，根據(jù)任務(wù)要求將合格工件產(chǎn)品信息通過RFID寫入標(biāo)簽中，根據(jù)訂單要求放置在相應(yīng)編號的倉儲庫位中。
（4）變速箱部件（或發(fā)動機部件）裝配生產(chǎn)流程
工藝流程要求：
（4.1）生產(chǎn)管理系統(tǒng)：部署有MES軟件、數(shù)字孿生軟件和云平臺，可以實現(xiàn)訂單管理、設(shè)備管理、生產(chǎn)管理、虛擬仿真、數(shù)據(jù)云端維護等，具有總控系統(tǒng)功能，實現(xiàn)平臺所有數(shù)據(jù)上傳和下發(fā)等；
（4.2）供料單元：接收訂單命令后，由供料氣缸推出變速箱部件（或發(fā)動機部件）（模擬）到傳輸帶上，RFID對模擬輪胎進行信息寫入或識別檢測，之后，傳輸帶輸送到下一單元；
（4.3）旋轉(zhuǎn)供料單元：根據(jù)任務(wù)要求，含有輪轂（模擬）物料的料倉旋轉(zhuǎn)到位，由供料氣缸推出部件零件（模擬）到供料臺，由物料抓取復(fù)合機構(gòu)進行裝配，之后，傳輸帶輸送到下一單元；
（4.4）高度檢測單元：傳輸?shù)礁叨葯z測單元，擋停氣缸伸出，根據(jù)任務(wù)要求進行高度（或深度）檢測，判斷是否合格，并將結(jié)果傳輸至數(shù)據(jù)管理中心；
（5.5）檢測分揀單元：傳輸帶傳輸物料至要求的檢測分揀擋停位置，根據(jù)任務(wù)要求掃碼器對變速箱部件（或發(fā)動機部件）（模擬）進行掃碼信息確認(rèn)（或視覺質(zhì)量檢測或顏色檢測識別），信息確認(rèn)完成后，傳輸帶輸送到下一單元；
（5.6）搬運裝配單元：傳輸帶將物料輸送到末端，搬運復(fù)合機構(gòu)將物料搬運至稱重單元；
（5.7）稱重單元：對輪胎（模擬）進行稱重，三色燈根據(jù)稱重結(jié)果進行顯示（稱重合格后綠燈亮，稱重不合格紅燈亮）。
（5.8）倉儲單元：裝配完成的變速箱部件（或發(fā)動機部件）（模擬）由龍門搬運機械手在稱重單元進行抓取，入庫前，根據(jù)任務(wù)要求將合格工件產(chǎn)品信息通過RFID寫入標(biāo)簽中，根據(jù)訂單要求放置在相應(yīng)編號的倉儲庫位中。
也可根據(jù)教學(xué)任務(wù)調(diào)整工藝流程。
四、設(shè)備結(jié)構(gòu)要求
設(shè)備要求由實訓(xùn)工作臺單元、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制單元、工業(yè)電氣控制單元、檢測單元、執(zhí)行單元、信息管理單元等實訓(xùn)輔助單元組成。
1、實訓(xùn)工作臺單元
實訓(xùn)臺承重主體要求為鋁型材拼接而成，側(cè)封板為鈑金，正面采用雙開門設(shè)計，桌面采優(yōu)質(zhì)專業(yè)鋁型材拼接成型；為功能單元的安裝提供標(biāo)準(zhǔn)的安裝接口，可根據(jù)實訓(xùn)任務(wù)隨意調(diào)整單元安裝位置；預(yù)留有標(biāo)準(zhǔn)氣源和電氣接口安裝位置，根據(jù)單元的使用情況進行功能的擴展；為功能單元、功能套件提供穩(wěn)定的電源；平臺上可牢固安裝多種多功能多應(yīng)用單元。實訓(xùn)臺內(nèi)部用于單元和工具存放。
2、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制單元
工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制單元要求包含三層工業(yè)交換機、防火墻、無線接入點及客戶端、工業(yè)交換機等。利用以太網(wǎng)通信接口實現(xiàn)整個生產(chǎn)線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信，能夠?qū)崿F(xiàn)與其它單元的網(wǎng)絡(luò)通信與數(shù)據(jù)傳輸。
3、工業(yè)電氣控制單元
工業(yè)電氣控制單元要求采用網(wǎng)孔板結(jié)構(gòu)安裝，至少包含空開、PLC、伺服系統(tǒng)、步進系統(tǒng)、變頻器、工業(yè)級交換機、繼電器、按壓式接線端子排等元器件。用于接收來自檢測單元的傳感數(shù)據(jù)，發(fā)送控制指令，實現(xiàn)執(zhí)行單元的動作執(zhí)行，以及和信息管理單元實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化、信息化管理等功能。
4、檢測單元
要求包括工業(yè)視覺、條碼/二維碼檢測、稱重檢測等產(chǎn)品檢測裝置，以及對整個生產(chǎn)線系統(tǒng)的設(shè)備狀態(tài)、環(huán)境參數(shù)實時監(jiān)測的各類傳感裝置，包括溫度、濕度、電能、電量等動力環(huán)境監(jiān)測。
（4.1）檢測單元1-高度檢測單元
高度檢測單元要求由測距傳感器、氣缸、單元底座、遠程IO模塊等組成�？蓹z測工件的深度。
（4.2）檢測單元2-分揀檢測單元
分揀檢測單元要求由工業(yè)視覺系統(tǒng)、顏色傳感器、金屬傳感器、分揀機構(gòu)、單元底板、遠程IO模塊等組成。工件經(jīng)過視覺下方時進行視覺檢測，可檢測工件的顏色和形狀，掃碼器用于工件二維碼的檢測，配備廢料庫，不符合要求的由廢料推料氣缸推至廢料庫。
5、執(zhí)行單元
要求包括機械手、傳輸帶、氣缸等執(zhí)行元件如輸送供料、旋轉(zhuǎn)供料，RFID、鋼珠裝配、搬運裝配、龍門搬運、導(dǎo)軌搬運、智能倉儲能夠?qū)崿F(xiàn)整個生產(chǎn)線系統(tǒng)的物料入庫、物料組裝、物料搬運等生產(chǎn)執(zhí)行環(huán)節(jié)。
（5.1）執(zhí)行單元1-輸送供料單元
輸送供料單元要求由傳送帶、變頻電機、RFID、供料單元、稱重單元、單元底座、遠程IO模塊等組成。工件由推料氣缸推出后，輸送帶帶動工件運動，從而完成高度檢測、大小鋼珠裝配、視覺檢測、顏色檢測、工件材質(zhì)檢測等工序。
（5.2）執(zhí)行單元2-RFID單元
要求是一款集天線，放大器，控制器于一體的3合1型高頻讀寫頭，可與其他模塊進行組合，實現(xiàn)不同的實訓(xùn)任務(wù)，實訓(xùn)任務(wù)設(shè)計可以參考教學(xué)資源中實訓(xùn)指導(dǎo)書里面的案例，用戶亦可自主進行應(yīng)用拓展。
（5.3）執(zhí)行單元3-旋轉(zhuǎn)供料單元
旋轉(zhuǎn)供料單元要求由步進電機、旋轉(zhuǎn)臺、供料機構(gòu)、傳感器、單元底座、遠程IO模塊等組成。主要放置多類型物料等原材料，可根據(jù)工藝流程需要，由步進電機帶動轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)從而選擇需要的工件。
（5.4）執(zhí)行單元4-鋼珠裝配單元
鋼珠裝配單元要求由大小鋼珠料筒、供料機構(gòu)、電磁閥組、單元底座、遠程IO模塊等組成。小鋼珠物料檢測傳感器檢測到工件后，前后阻擋氣缸伸出，小鋼珠推料氣缸將小鋼珠推出，前后阻擋氣缸縮回，隨后輸送帶帶動工件繼續(xù)運行。大鋼珠物料檢測傳感器檢測到工件后，前后阻擋氣缸伸出，大鋼珠推料氣缸將大鋼珠推出，前后阻擋氣缸縮回，隨后輸送帶帶動工件繼續(xù)運行；
（5.5）執(zhí)行單元5-搬運裝配單元
搬運裝配單元要求由行程氣缸、夾爪氣缸、供料機構(gòu)、物料搬運復(fù)合機構(gòu)、物料抓取裝配復(fù)合機構(gòu)、單元底板、遠程IO模塊等組成。
（5.6）執(zhí)行單元6-龍門搬運單元
龍門搬運單元要求由伺服電機、龍門架、搬運機構(gòu)、傳感器、單元底座、遠程IO模塊等組成。工件裝配完成后，由龍門搬運單元搬運入庫，龍門搬運單元有X軸、Y軸運動，上下運動由氣缸完成。
（5.7）執(zhí)行單元7-智能倉儲單元
智能倉儲單元由傳感器、倉儲庫位、廢料倉、單元底板等組成。 智能倉儲單元由九個庫位組成，每個庫位都配備傳感器，將該庫位是否有料反饋給PLC。
（5.8）執(zhí)行單元8-導(dǎo)軌搬運單元
導(dǎo)軌搬運單元要求由伺服導(dǎo)軌、搬運復(fù)合機構(gòu)、傳感器、電磁閥組、單元底座、遠程IO模塊等組成。
6、實訓(xùn)輔助單元
電腦桌承重主體要求為鋁型材拼接而成，側(cè)封板為鈑金，桌面采用優(yōu)質(zhì)板材，帶絲口萬向腳輪并有剎車功能；安裝雙屏氣動顯示器支架；配套椅子。
電腦工作桌顯示器調(diào)節(jié)靈活、采用高度自由懸停方式，360°旋轉(zhuǎn)橫豎切換，適應(yīng)各種操作顯示需要。
7、信息管理單元
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