工业4.0智能制造生产线教学平台

据国家2025智能制造规划，和人工智能教学普及，着力提高教学与专业建设，本实验室建设方案充分体现智能制造工业4.0发展趋势与应用动向，所展示的工业机器人、数控机床加工、立体仓库、RFID、PLC工作站等单元，涉及内容全面。以结合实际生产的实训为核心设施，注重基础训练，兼顾未来应用的新型机器人，拓展学生视野。可作为大专院校自动化专业、机电一体化专业、机器人专业的实训设备，组建工业4.0智能无人工厂培训，提高阶段综合性学习与训练。

一、产品定位：
可作为大专院校、中高职学生自动化专业、机电一体化专业、机器人专业、企业工程师进行机器人、数控加工、材料出入仓库进一体化组建机器个上下料培训，提高阶段综合性学习与训练。

二、产品功能：

本套设备是以小型的柔性制造系统为载体，主要特点是占地空间小、操作安全、涉及的知识点丰富、综合，系统性强、成本低、师生容易上手等；主要是由一台工业6轴自由度机器人、一台三坐标机械手臂、一台柔性数控车床、一台柔性数控铣床、RFID系统、PLC工作站、智能仓库、中控台、传输带等部份组成，实现自动化上下料、加工等无人工作环节，机器人按指令分别给两台机器送料取料；该系统能够实现工业机器人上下料工作站系统的编程、上下料系统的集成、RFID系统应用、PLC系统编程、数控车床编程加工、数控铣床编程加工、现场总线的通讯实训等环节。让学生轻松掌握工业6轴机器人上下料与数控机床组建柔性加工生产系统，能满足学生对工业机器人学习及操作的需要，学生通过该套系统的学习与训练，对智能生产无人工厂的组建整体性应用有全面的了解与体验。

三、产品工作流程：

三坐标机械手臂从原材料仓库取出原材料到传输线上，RFID系统读取数值，由传输线运送到6自由度工业机器人端，由负责数控机床的上下料工作，数控车削单元将零件加工完毕后，机床自动开门，零件由机器人送置到数控铣削加工中心进行加工下一道工序，加工完毕后铣床自动开门，由机器人取出成品零件送置到传输带上，输送到智能仓库端，由三坐标机械手臂将成品零件入库，RFID系统读取数值。学生在熟练掌握该系统的操作与编程以后，也可以对零件类型和加工工艺进行调整。

铣削中心上下料加工车削中心上下料加工

三、基本实训项目

1、工业机器人实训
2、数控技术实训
3、机器人与机床通讯技术
4、机械结构训练技术
5、气动控制技能培训
6、故障检测技术技能培训
7、传感器技术及应用
8、PLC编程技术

9、RFID系统的应用

四、系统主要配置清单

序号

名称

数量

型号

1

工业6轴高速机器人

1台

RF006

2

三坐标机械手臂

1台

RF003

3

数控车削加工中心

1台

CK210-FM

4

数控铣削加工中心

1台

XK200-FM

5

智能仓库

1个

CS01

6

传输带

1条

CS02

7

RFID系统单元

1套

CS03

8

西门子PLC控制器

1个

6ES7214-1HG31-0XB0

9

西门子PLC扩展IO模块

1个

6ES7223-1PL30-0XB0

10

触摸屏中控台

1个

MT8102IP

11

欧姆龙继电器模组

2个

BMZ-R1

12

电子手脉

2个

HLI6

13

车削数控系统

1套

980TB数控系统

14

铣削数控系统

1套

980MC数控系统

15

6轴机器人控制系统

1套

CRP-S4

16

三爪气动卡盘

1套

SMC

17

铣床自动夹具

1套

SH01

18

机床自动门推拉系统

2套

KIFL3

19

SMC平行机械手夹爪

1个

MHZL2

20

屏蔽电缆

3条

22

0.6帕空压机

1台

23

铝合金工作台

1套

五、主要设备技术参数

序号

名称

数量

单位

设备简介及功能

1

RF006六自由度工业机器人

1

套

1)动作类型：多关节型；控制轴数6轴；

2)最大活动半径：562mm；

3)手部最大负载（第6轴）：3kg

4)机器人重量：36kg；

5)机器人底座尺寸：340x340mm

6)驱动方式：交流伺服驱动；

7)重复定位精度：±0.02mm；

8)轴运动：轴动作范围

J1回转轴≥+150°～-150°

J2立臂轴≥+136°～-51°

J3横臂轴≥+64°～-131°

J4腕轴≥+150°～-150°

J5腕摆轴≥+120°～-120°

J6腕转轴≥+360°～-360°

9)轴运动速度：

J1回转轴≥375°/s

J2立臂轴≥375°/s

J3横臂轴≥419°/s

J4腕轴≥600°/s

J5腕摆轴≥600°/s

J6腕转轴≥750°/s

10)最大扭矩：

J4腕轴≥9.3Nm

J5腕摆轴≥9.3Nm

J6腕转轴≥4.5Nm

11)控制轴数量：6

12)手动操作速度≥4段可调

13)机器人本机、控制系统、驱动器、伺服电机要求为同一国产知名品牌；

14)J1，J2，J3减速器采用：进口RV减速器

15)CPUcardDRAM模块：32MB；

16)FROM模块：32MB；

17)SRAM模块：2MB；

2

CK210-FM数控车削加工中心本体

1

套

(A)设备特点

1、980TB工业级数控系统，采用ARM9硬件平台，运行速度更快，确保高速、高效率加工，具备二次曲线插补、椭圆插补、抛物线插补、凹槽加工循环指令、自动刀补等功能。前置USB接口，前置RS232通信接口,支持U盘文件操作和软件升级；

2、使用220伏电压、采用透明有机玻璃与金属钣金全封闭结构，提高使用的安全性和观摩性，采用精选的优质铸铁材料铸造，床身导轨经超音频淬火后精磨，硬度高、钢性好,保证机器的钢性，采用高精度研磨滚珠丝杆，保证机器加工精度，XZ各轴配置有集中式润滑油路系统，保证丝杆及导轨使用寿命和加工精度；可自动车削各种回转表面，如圆柱面、圆锥面、特形面等，并能进行车螺纹、镗、铰加工，效率高、适用性强；

3、配有工件冷却系统，可加工钢件；配置4工位电动刀架，可加工复杂的零件工艺；

4、配有电子手轮（手脉）、手动操作及对刀操作更方便灵活，配有Led工作灯；

5、数控系统带图形仿真功能，7英寸彩色液晶屏，显示加工程序的图形以及实际运行时的刀具移动轨迹，完善的自诊断功能，实时显示出现异常立即报警，保证操作安全性；

6、采用ISO标准G代码编程，支持M代码及S代码，全面兼容FANUC，三菱G代码和多种CAD/CAM软件（MasterCAM、UG、CAXA等软件编程等）；支持强大的B类宏解析功能,方便用户开发自己的运动控制程序；

7、主要加工材料有：钢、铁、铜、铝、PVC塑料等材料；

(B)设备参数

重复定位精度：0.02mm

最大回转直径：210mm

最大夹持直径：80mm

X轴行程：80mm

Z轴行程：290mm

主轴转速(无级)：300~1750rpm±10%

电动刀架工位数：4工位

刀架角度：360°

刀具回转精度：0.005mm

主轴通孔：20mm

气动卡盘：直径110mm

冷却系统：有

车螺纹功能：有

主轴孔莫氏锥度：莫氏3号

尾轴孔莫氏锥度：莫氏2号

系统分辨率：0.0015mm

主轴电机功率：500W

电子手轮：配有电子手轮

丝杆：C5级滚珠丝杆

数控系统：980TB数控系统

电动精音门，开关门速度90mm/秒

使用电源：AC220V/50Hz

净重：180kg

外型尺寸：1000×700×580mm

3

XK200-FM数控铣削加工中心本体

1

套

(A)设备特点

XK200-FM数控铣削加工中心平台是小型的铣削工中心，占地面积极少，低能耗、使用耗材尺寸小节约成本；容易维护及维修方便；配合柔性加工，含自动气动台钳和气动门，全封闭加工防护结构；

配980MC工业级数控系统，运行速度更快，确保高速、高效率加工，具备二次曲线插补、椭圆插补、抛物线插补、凹槽加工循环指令、自动刀补等功能。采用ISO标准G代码编程，支持M代码及S代码，全面兼容FANUC，三菱G代码和多种CAD/CAM软件（MasterCAM、UG、CAXA等软件编程等）；支持强大的B类宏解析功能,方便用户开发自己的运动控制程序；可以直用第三方编程软件图形直接生产G代码程序，也可以手工编程，加工材料广泛（铁、铜、铝、塑料、有机玻璃等材料），加工精度高，机器坚固稳定耐用。

(B)设备参数

重复定位精度：0.02mm

最大钻孔直径：13mm

最大铣削直径：16mm

系统分辨率：0.0015mm

工作台尺寸：380×90mm

X/Y/Z轴方向行程：210/95/200mm

工作台T型槽尺寸：12mm

工作台T型槽个数：3

主轴锥度：MT3

丝杆：工业级C5级滚珠丝杆

电子手轮：配有4轴电子手轮(手脉)

主轴转速范围：100-3500转/分钟

输出功率：600W

数控系统：980MC工业级数控系统

多轴联动功能：预留有第4轴接口，可加装第四轴，可实现四轴联动

支持软件及格式：全面兼容FANUC，三菱G代码和多种CAD/CAM软件（MasterCAM、UG、CAXA等软件编程等）；支持强大的B类宏解析功能,方便用户开发自己的运动控制程序；

气动钳：夹持大小大于100*100mm

自动安全门：气动

使用电源：AC220V/50Hz

机床尺寸：845×580×1300mm

净重/毛重：160Kg

4

PLC工作站

1

套

设备特点

铝合金型材构成，连接牢固，玻璃门一目了然，使用知名品牌工业级PLC，可随意扩展。

设备参数

CPU特征

用户存储器：75KB工作存储器/4MB负载存储器，可用SD卡扩展/10KB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

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：单相：3个100kHz以及3个30kHz的时钟频率；正交相位：3个80kHz以及3个20kHz的时钟频率

脉冲输出：4

脉冲捕捉输入：14

性能

布尔运算执行速度:0.08μs/指令

移动字执行速度:1.7μs/指令

实数数学运算执行速度:2.3μs/指令

通信

端口数:1

类型:以太网

连接数:

•3个用于HMI

•1个用于编程设备

•8个用于用户程序中的以太网指令

•3个用于CPU对CPU

电源

电压范围:20.4－28.8VDC

保持时间（掉电）:24VDC时10ms

最大波纹噪声（10MHz）

数字输入:

输入点:14

模拟输入:2

数字输出:10

5

智能仓库

1

套

立体仓库外围尺寸：500×400×600mm

仓位：3层4列12格，每个仓位带传感器

托盘数：12个

托盘大小：长100x宽90mm

托盘固定物料：带各种定位销，可固定长*宽*高90*80*50mm以内任意尺寸的工件

1.显示器7寸

2.分辨率800X480

3.背光类型:LED

4.具有I/O接口:USB接口/以太网接口/RS485接口/

5.闪存64MB

6

三坐标机械手臂

1

套

X轴行程：450mm；Y轴行程：350mm；Z轴行程：500mm；

负重：1KG以上

气动手指：按项目加装

控制形式：PLC控制

控制PLC参数:

1.电源:DC24V

2.输入输入端口=64个

3.输入类型:漏型/源型

4.带脉冲接口

5.与RFID系统通信,实现对工件的监控

6.与仓位智能仓库通信,实时监控仓库的物料状态

5.与机器视觉检验系统通信

6.与中控电脑主机通信

7

RFID管理平台

1

套

16个RFID标签+3个读取器

触发开关：外部触发

工作频率：13.56MHZ

支持协议：ISOIEC15693ISO18000-3M1

读取距离：稳定读取20cm

输出数据：Modbus

输出功率：0-18±1dBm

存储容量：1024bit

工作模式：可读写

8

输送带

1

套

1、铝合金型材构成，方便加装各工作单元

2、线宽180mm，周长1米，高150mm

3、电机总功率0.24KW，变频无级调速

4、物流周转板到位传感器：光电传感器

5、物流周转板驻留站：1个，用气缸组件固定

6、120*120mm物流转运板1块

7、100mm宽柔性单链板