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智能制造多功能协同工作站
系统概述：
智能制造多功能协同工作站由小型工业机器人、电气控制系统、基础实验台框架、实验模块组成。工作站可根据实验需要将实验模块灵活装配于基础实验台上，以实现不同的教学任务。智能制造多功能协同工作站要求采用模块化设计理念，能够模拟工业机器人的典型应用场景，集成工业机器人、PLC 编程、触摸屏、气动、传感器、传动控制等多种技术，形成工业机器人基础实验的典型系统。实验工作站既可独立使用，满足基础实训功能需求，也可联动使用，完成充电宝装配功能。
详细配置如下：
1、实验工作站，详细参数如下：
1.1基础平台
（1）基础平台下方配有脚轮，方便设备移动和位置固定。
（2）基础平台桌面由铝型材拼接而成，台面开过线孔用于桌面与下方控制板的信号、电源线缆敷设。
（3）基础平台整体占地尺寸：≥1500(W)×1200(D)×1900(H) mm（允许±5%偏差）。
（4）电源输入：AC220V±10%50HZ
（5）装置容量：≥3KVA
（6）基础平台整体采用铝型材和钣金板材安装而成。
（7）基础平台上使用模块化集成的设计，集成急停开关、启动按钮、复位按钮、停止按钮、切换开关、触摸屏。
1.2堆垛模拟功能模块
由井式送料机构将方形工件放到实训平台上的 输送带上，由输送带将工件进行传送，当工件到达输送带末端后，向机器人发出信号，机器人对该工件进行搬运，到达堆垛平台进行堆垛操作。
1.3装配模拟功能模块
由井式送料机构将方形的工件放到输送带上，由输送带将工件进行传送，当工件到达输送带末端后，向机器人发出信号，机器人对工件进行搬运。由圆形工件送料机构将圆柱形的工件送出，向机器人发出信号，机器人取走圆形工件后将其与方形工件进行装配。
1.4焊接模拟功能模块
机器人从夹具平台上装配好弧焊焊枪/点焊焊钳，然后定位到焊接模拟工具原始位置，机器人驱动弧焊焊枪/点焊焊钳按照设定的弧焊轨迹/点焊焊点进行焊接，焊接完毕，机器人把弧焊焊枪/点焊焊钳放回夹具平台上存放好；。
1.5快换工具模块
快换工具模块包含存放基座≥1个；快换多功能抓手工具≥2套，满足码垛、电池装配、TCP校准等工艺要求，配套快换枪盘副盘使用，副盘配有电接口，可连接电信号；快换枪盘主盘≥1套，安装于机器人第六轴法兰，主盘配有电接口，可连接电信号。
1.6 TCP及复杂轨迹模块
TCP校准及复杂轨迹模块功能模块：TCP WOBJ 轨迹平台上集中了多种不同的轨迹，学员可根据 TCP 轨迹实训台上的不同轨迹进行机器人编程练习。
1.8 触摸屏
工业级彩色触摸屏，TFT液晶显示屏（LCD），显示色彩≥65536色，显示尺寸≥7英寸，支持分辨率≥800x480。触摸屏支持USB、串行通信和以太网TCP/IP通讯协议。防护等级：≥IP20。支持PROFINET协议，为了确保兼容性，需与PLC同一品牌；
1.9 电气系统
电气系统安装于基础平台内部，至少含电气安装板、电源开关、断路器、熔断器、中间继电器、接线端子、导轨、电线、传感器、安装辅件、交换机、PLC控制器等；
1.9.1 PLC系统1套
（1）PLC控制器：直流DC 24V电源供电，DC24V数字量输入和DC24V晶体管型数字量输出。PLC本体带≥1个工业以太网通讯口，≥8 通道DC24V直流数字量输入，≥6通道DC24V晶体管直流数字量输出，最高输出电流≥0.5A， ≥2 通道模拟量输入信号，支持0-10V DC 模拟量信号输入。PLC 供电电源：直流 DC 20.4 - 28.8 V ，工作存储区：≥75KB；PLC控制器布尔运算速度≤0.08us/指令，移动字执行速度≤1.7us/ 指令，浮点运算执行速度≤2.3us/ 指令；PLC本体集成的数字量输入支持≥5路高速计数器功能，单相：≥3 个 100 kHz 以及 ≥1 个 30 kHz 的时钟频率；正交相位：≥3 个 80 kHz 以及 ≥1 个 20 kHz 的时钟频率；PLC本体集成数字量输出支持≥4路PTO/PWM高速脉冲输出信号，最高频率：≥100KHz。
（2）数字量输入输出模块：直流DC 24V电源供电，≥16通道数字量输入，≥16通道数字量输出，最高输出电流≥0.5A。
1.10交换机1套
带有≥8个10/100Mbit/sRJ45接口，支持LED诊断功能，故障信号显示，连接设置按钮功能；防护等级：≥IP20。
1.11 配套电气元件
（1）总电源漏电保护断路器≥1个，2P/20A；
（2）空气断路器≥1个，2P/16A；
（3）空气断路器≥1个，2P/10A；
（4）保险端子≥3个；
（5）中间继电器≥8个；
（6）安装辅件一批，不限于线槽、端板、标记条、位号等；
（7）安装底版，由铝型材或者冷轧钢板加工而成。
（8）开关电源≥1个，额定电流输出≥5A；
1.12 立式安全光栅
用于限制人员接近/跨入，传感器工作电压24V，常闭型，PNP输出型。
2、六轴工业机器人，1套，详细参数要求如下：
（1）机器人本体
机器人本体，规格参数如下：
1）轴数：6轴，最大工作范围：≥580mm，最大负载：≥3.5kg
2）位姿可重复性：≤0.05mm
3）机器人本体防护等级：≥IP 40
4）机器人本体重量：≤21kg
5）机器人安装：任意角度
6）轴运动工作范围及最大速度：
轴1：工作范围≥+230°~ -230°， 最大速度：≥250°/s
轴2：工作范围≥+113°~ -115°， 最大速度：≥250°/s
轴3：工作范围≥+55° ~ -205° ，最大速度：≥250°/s
轴4：工作范围≥+230°~ -230° ，最大速度：≥320°/s
轴5：工作范围≥+120°~ -125° ，最大速度：≥320°/s
轴6：工作范围≥+400°~ -400° ，最大速度：≥420°/s
7）3D实时舒适摇杆手动操作系统；
（2）机器人控制器1套：
a) 具备多处理器系统，PCI总线，大容量闪存盘，防掉电备用电源
b) 控制软件：满足成熟的实时操作系统，满足高级RAPID程序语言，支持但不限于PC-DOS文件格式
c) 环境温度：满足区域0°C～ 45°C
d) 相对湿度：最高不低于95%
e) 示教器：彩色触摸屏，操纵杆，紧急停止，支持U盘
f）支持RAPID编程语言规范，并直接解释执行；
3、智能制造工程课程设计
智能制造工程课程设计紧绕智能制造产业岗位要求，对接智能制造工程技术人员标准，采用进阶式项目设计，培养具智能制造工程综合应用能力的创新人才。教学资源基于项目式教学法开发，课程设计主要由四部分构成，课程内容如下：
（一）智能制造工程课程设计I
着重培养学生运用所学知识，具备仿真与建模能力，了解智能制造的发展现状与基本体系框架；
1、智能制造工程概论
2、提出智能制造生产要求并探索解决方案
3、数字建模仿真
（1）工业机器人编程与仿真课程资源，课程内容包括工作站工作任务知识储备、工作站工艺流程与工作流程分析、工作站仿真调试计划制定与优化、工作站的场景搭建与动作设计、工作站的程序编写与仿真调试、工作站成果的检验与总结评价，开发虚拟仿真需包含以下内容：
a) 分拣工作站的仿真调试
b) 焊接工作站的仿真调试
c) 码垛工作站的仿真调试
d) 喷涂工作站的仿真调试
e) 装配工作站的仿真调试
（2）工业机器人编程与仿真教学视频资源，需包含以下内容：
a) 分拣工作站仿真运行
b) 焊接工作站仿真运行
c) 码垛工作站仿真运行
d) 喷涂工作站仿真运行
e) 装配工作站仿真运行
f) 教学视频建设要求：
1）每个教学视频时长1-3分钟，讲解知识重难点、实训操作技能点等教学内容。形式可以是微课、动画等。
2）录制应选择周围无明显噪音源，隔音效果较好的场所，可以是实训室、企业、演播室、教室等场地。录制现场光线充足、均匀，环境整洁，声音无明显回响。
3）分辨率设定为1280*720（16:9）。
4）MPEG格式（总比特率≥1024kbps、帧频为25fps、标清的大小≥720×576、高清的大小≥1280×760）或FLV格式（总比特率≥512kbps、帧频≥25fps、标清的大小≥648×480、高清的大小≥1028×576）视频文件。
（二）智能制造工程课程设计II
着重培养学生问题分析与工程实践能力，具备复杂工程系统基本的分析能力；
1、电气系统设计及集成
项目一：PLC编程基础
任务1：PLC控制系统设计
任务实施：
（1）PLC选型
（2）识读PLC控制电气原理图
（3）PLC安装与接线
任务2：系统硬件组态
任务实施：
（1）软件安装
（2）项目创建及硬件组态
（3）项目下载及诊断
任务3：PLC程序设计及调试
任务实施：
（1）建立变量表
（2）编写程序
（3）程序调试
任务4：触摸屏画面设计及调试
任务实施：
（1）电机控制画面设计
（2）电机控制系统调试
项目二：驱动应用基础
任务1：PLC控制变频器
任务实施：
（1）完成变频器控制接线
（2）变频器功能参数设置
（3）根据接线添加I/O变量
（4）PLC程序编写变频器控制及调试
（5）触摸屏画面设计及系统调试
任务2：伺服轴控制块编程
任务实施：
（1）完成伺服硬件组态
（2）完成伺服工艺对象组态
（3）完成伺服轴控制块编程
（4）完成伺服轴控制面板设计
项目三：通用设备控制块编程
任务1：气缸控制块编程
任务实施：
（1）气缸控制块编程
（2）气缸控制面板设计
任务2：变频器控制块编程
任务实施：
（1）变频器控制编程
（2）变频器速度设定及反馈数据处理
（3）状态反馈处理
任务3：视觉检测控制块编程
任务实施：
（1）完成工业相机的参数设置
（2）完成PLC与工业相机的通讯
（3）完成视觉检测控制块编程
（4）完成视觉检测调试
项目四：典型通讯协议应用
任务1：S7通讯
任务实施：
（1）完成CPU的设置
（2）完成指令的组态
（3）完成数据传输测试
任务2：I/O通讯
任务实施：
（1）完成I/O通讯的配置
（2）在不同PLC里面创建变量表
（3）完成通讯测试
任务3：ModbusTCP
任务实施：
（1）完成CPU设置
（2）完成通讯指令的调用及设置
（3）完成通讯测试
2、工业机器人示教编程
（1）工业机器人编程与典型应用课程资源，需包含以下内容：
a) 掌握工业机器人系统构成
b) 掌握工业机器人手动操作的基本操作
c) 更新机器人转数计数器
d) 完成工具坐标的创建
e) 完成IO板卡的创建与IO信号的创建
f) 建立程序模块与例行程序
g) 掌握基本指令的使用
h) 掌握特殊指令的使用
i) 完成工业机器人编程控制练习
（2）工业机器人理论考核题目库用于课后额外的自学任务或可选性的终结性考核，题目库应参照完全符合《工业机器人系统操作员》国家职业技能等级标准（职业编码6-30-99-00），配有相应四级、三级、二级的理论题库和考核要素细目表。
四级理论题目数量≥200道（机考式组卷），包含单选、多选、判断题。
三级理论题目数量≥200道（机考式组卷），包含单选、多选、判断题。
二级理论题目数量≥200道（纸考式组卷），包含单选、多选、判断、综合论述题。
（3）工业机器人编程与典型应用教学视频资源，需包含以下内容：
a) tcp工具创建
b) 搬运任务调试与运行
c) 更新转数计数器
d) 轨迹任务编程
e) 轨迹任务与调试与运行
f) 装配任务编程
g) 装配任务调试与运行
h) 搬运任务编程
i) 教学视频建设要求：
1）每个教学视频时长3-5分钟，讲解知识重难点、实训操作技能点等教学内容。形式可以是微课、动画等。
2）录制应选择周围无明显噪音源，隔音效果较好的场所，可以是实训室、企业、演播室、教室等场地。录制现场光线充足、均匀，环境整洁，声音无明显回响。
3）分辨率设定为1280*720（16:9）。
4）MPEG格式（总比特率≥1024kbps、帧频为25fps、标清的大小≥720×576、高清的大小≥1280×760）或FLV格式（总比特率≥512kbps、帧频≥25fps、标清的大小≥648×480、高清的大小≥1028×576）视频文件。
项目四、工作站示教与功能调试
3、传感器检测设计及集成
项目一、传感器选型
项目二、传感器安装调试
项目三、传感器故障排除
4、气动系统设计及集成
项目一、气动系统设计
项目二、气动选型
项目三、气动安装调试
项目四、气动故障排除
5、工业网络系统设计与集成
项目1 工业网络认知
1.1 Modbus TCP协议认识
1.2 Profinet协议认识
1.3 LORA无线协议认识
项目2工业数据采集设备部署与连接
2.1 Profinet通信系统搭建
2.2 LORA能耗监控系统搭建
2.3网络系统环网搭建
项目3工业数据采集与管理
3.1 网络架构环境搭建
3.2交换机/路由器/无线网关管理配置
项目4工业现场数据上云
4.1 物联网关通信配置
4.2物联网关变量创建
4.3物联网关数据远程测试
（三）智能制造工程课程设计III
通过团队合作的模式，完成各子系统的设计与调试，使学生具备解决复杂工程问题的基本能力；
1、产线设计与仿真
任务1：仿真数据准备
任务2：设备布局及安装
任务3：运动机构
任务4：逻辑块与智能组件
任务5：工艺过程管理
任务6：物料流
任务7：传感器
任务8：机器人应用
任务9：PLC过程控制
（2）数字化生产过程工艺仿真教学视频资源，需包含以下内容：
a) 加载模型及基本操作
b) 三维模型操控
c) 机构定义
d) 路径规划
e) 干涉分析
f) 自动路径规划及抓放工艺
g) 编辑机器人路径
h) 双机器人协作
i) 机器人电缆线
j) 机器人点焊机连续工艺操作
k) 基于事件的仿真
l) 创建逻辑块
m) 创建控制逻辑
n) 创建传感器
o) 通过信号进行逻辑控制
p) 物料流
q) 机运线
r) 机器人和机运线
s) 高级机器人编程
t) 机器人包络仿真
u) 机器人干涉区
v) PS与PLC连接
2、子系统设计课程
任务1：物料搬运系统硬件设计
任务2：系统自动工艺设计
任务3： PLC与机器人握手过程
任务4： PLC系统设计
任务5：HMI画面设计
任务6：机器人轨迹设计
任务7：子系统程序调试
（四）智能制造工程课程设计IV
通过将各子系统联调，完成整个生产线的建模规划、设计和调试，进一步培养学生解决复杂工程问题的能力；并在此基础上研究智能决策、智能运维的应用以及培养项目管理的基本能力。
1、产线综合联调
任务1：原料供给站设计
任务2：自动加工装配站1设计
任务3：自动加工装配站2设计
任务4：自动搬运仓储站设计
2、MES生产执行
项目一、MES 认识
（1）智能制造及相关概念数字化车间及相关概念
（2）MES 认识
（3）MES 的定义
（4）MES 的组成
（5）MES 的定位
项目二、基础数据
（1）生产资源
（2）生产管理
（3）产品数据定义
项目三、生产计划管理
（1）生产计划管理基础知识及相关概念
项目四、生产作业管理
（1）MES 的生产订单(工单)
（2）MES系统分派任务MES
（3）系统接收生产任务和采集生产数据MES
（4）系统生产过程控制和生产跟踪
（5）MES系统生产统计
项目五、质量管理
（1）产品质量和质量数据概念
（2）质量管理活动、质检类型、质检流程
项目六、设备管理
（1）设备信息、分类、台账、故障宇典等基本概念
（2）设备管理活动、维护类型
项目七、走进数字化车间
（1）数字化车间安全须知
（2）数字化车间组成、产线构成
（3）数字化车间模拟生产的产品、物料、标准工艺流程
项目八、体验MES
（1）系统功能讲解与产线结合
（2）MES 控制生产
3、工业互联网应用
（1）可视化图形调用和变量关联
（2）可视化界面布局设计
（3）工业APP与PLC数据连接
（4）工业APP界面组态
（5）工业APP界面的发布
（6） PLC端的远程下载及维护
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