CN211015999U - 一种智能制造实训平台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例公开了一种智能制造实训平台。该智能制造实训平台包括实训平台主体、操作台和储物室，所述实训平台主体包括：车床数控系统，用于设置工件加工时的参数；加工中心数控系统，用于切换所述工件加工时的刀具；中央控制系统，包括PLC控制系统和I/O通讯系统，所述PLC控制系统用于控制所述车床数控系统和加工中心数控系统对所述工件进行虚拟加工，所述I/O通讯系统用于各系统之间的通讯。本实用新型实施例实现了实训平台的集成化。
Description
技术领域
本实用新型实施例涉及实训平台技术，尤其涉及一种智能制造实训平台。
背景技术
随着工业化工程的不断深入，全自动机械化作业成为了社会发展的一大趋势，这些技术在普通大学、高职高专、培训机构等的自动化类相关专业的教学中都需要设置不同程度的试验或训练的实践教学环节进行学习和掌握，都需要通过实训平台执行相应的实验与训练装置实现相关的教学任务。
然而现有的实训平台集成化不高，例如在一种实训平台上无法同时进行车床数控系统和加工中心数控系统的模拟使用教学。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种智能制造实训平台，以实现实训平台的集成化。
为达此目的，本实用新型实施例提供了一种智能制造实训平台，该智能制造实训平台包括实训平台主体、操作台和储物室，所述实训平台主体包括：
车床数控系统，用于设置工件加工时的参数；
加工中心数控系统，用于切换所述工件加工时的刀具；
中央控制系统，包括PLC控制系统和I/O通讯系统，所述PLC控制系统用于控制所述车床数控系统和加工中心数控系统对所述工件进行虚拟加工，所述I/O通讯系统用于各系统之间的通讯。
进一步的，该智能制造实训平台还包括机器人示教器，所述机器人示教器可拆卸的设置在所述实训平台主体的侧边。
进一步的，该智能制造实训平台还包括第一上位机，所述第一上位机包括第一显示屏、第一键盘、第一鼠标和第一主机，所述第一显示屏设置在所述实训平台主体，所述第一键盘和第一鼠标设置在所述操作台，所述第一主机设置在所述储物室，所述第一上位机运行虚拟驱动仿真系统。
进一步的，该智能制造实训平台还包括第二上位机，所述第二上位机包括第二显示屏、第二键盘、第二鼠标和第二主机，所述第二显示屏设置在所述实训平台主体，所述第二键盘和第二鼠标设置在所述操作台，所述第二主机设置在所述储物室，所述第二上位机运行MES系统。
进一步的，该智能制造实训平台还包括第三上位机，所述第三上位机包括第三显示屏、第三键盘、第三鼠标和第三主机，所述第三显示屏设置在所述实训平台主体，所述第三键盘和第三鼠标设置在所述操作台，所述第三主机设置在所述储物室，所述第三上位机运行PDM系统。
进一步的，该智能制造实训平台还包括料仓显示模块，所述料仓显示模块包括急停开关、门锁接触开关、运行开关和多个仓库工位，所述料仓显示模块设置在所述实训平台主体。
作为优选的，所述仓库工位包括用于记录所述仓库工位加工件的加工信息的RFID芯片和用于表示所述加工件的加工状态的状态指示灯。
进一步的，该智能制造实训平台还包括信号模拟单元，所述信号模拟单元用于模拟车床的开关门信号，所述信号模拟单元设置在所述实训平台主体。
进一步的，该智能制造实训平台还包括教学模块，所述教学模块用于显示设备交互的电气连接，所述教学模块设置在所述实训平台主体。
进一步的，该智能制造实训平台还包括至少一个信号灯，所述信号设置在所述实训平台主体的顶部，所述信号灯用于表示所述车床数控系统、加工中心数控系统或中央控制系统的工作状态。
本实用新型实施例通过同时在实训平台上设置车床数控系统和加工中心数控系统，解决了在一种实训平台上无法同时进行车床数控系统和加工中心数控系统的模拟使用教学的问题，实现了实训平台的集成化的效果。
附图说明
图1是本实用新型实施例一提供的一种智能制造实训平台的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
此外，术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种方向、动作、步骤或元件等，但这些方向、动作、步骤或元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个方向、动作、步骤或元件与另一个方向、动作、步骤或元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一速度差值称为第二速度差值，且类似地，可将第二速度差值称为第一速度差值。第一速度差值和第二速度差值两者都是速度差值，但其不是同一速度差值。术语“第一”、“第二”等不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
实施例一
如图1所示，本实用新型实施例一提供了一种智能制造实训平台，该智能制造实训平台包括实训平台主体10、操作台20和储物室30，所述实训平台主体10包括：
车床数控系统100，用于设置工件加工时的参数；
加工中心数控系统200，用于切换所述工件加工时的刀具；
中央控制系统300，包括PLC(可编程逻辑控制器，Programmable LogicController)控制系统和I/O通讯系统，所述PLC控制系统用于控制所述车床数控系统100和加工中心数控系统200对所述工件进行虚拟加工，所述I/O通讯系统用于各系统之间的通讯。
本实施例中，实训平台主体10采用环绕式设计以便于同时操作多个系统。在操作台20的底部还设置有储物抽屉21。PLC是种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统，它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。I/O(输入/输出，Input/Output)通常指数据在内部存储器和外部存储器或其他周边设备之间的输入和输出。车床数控系统100的内存容量大于5KB，并配置有数据磁盘、以太网接口和虚拟轴，其中，车床数控系统100可以停在原点位置并把原点状态的数据通过以太网接口传输给中央控制系统300，车床数控系统100还可以通过虚拟轴运行实际的加工程序，车床数控系统100包含自动化接口，通过自动化接口实现车床数控系统100的远程启动，以及上传加工程序，上传的加工程序存储在数据磁盘中，通过自动化接口还可以获取车床的状态信息、车床的工作模式和主轴的位置等。具体的，车床数控系统100可以采用HNC-818T数控系统。加工中心数控系统200采用和车床数控系统100相同的技术配置，具体的，加工中心数控系统200可以采用HNC-818B数控系统。
本实施例中，中央控制系统300包括PLC控制系统和I/O通讯系统。其中，PLC控制系统的CPU(中央处理器,Central Processing Unit)包括125KB的工作存储器，电源采用24VDC电源，板载DI14 x 24VDC漏型/源型，DQ10x24VDC及AI2和AQ2，此外，板载6个高速计数器和4个脉冲输出接口，具体的，PLC控制系统的CPU可以采用S7-1200系列的CPU，PLC控制系统可用于周边设备及机器人的控制，实现智能制造单元的流程和逻辑总控。I/O通讯系统包括3个分别带有RS232/RS422/RS485的I/O通讯模块，3个I/O通讯模块设置在PLC控制系统的信号板扩展板上，此外，I/O通讯系统可以拓展带有64点输入和16点输出的8个信号模块，实现每0.04ms传输1000条指令，用于HMI(人机接口,Human Machine Interface)和PLC控制系统的通讯。中央控制系统300采用7寸、800×480像素、16M色的触摸屏，并配有1个MPI/PROFIBUS DP接口，2个分别支持MRP和RT/IRT，用于编程的PROFINET(新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准，PROFIBUS International)端口，2个多媒体卡插槽和3个USB接口。此外，中央控制系统300还配有16口工业交换机。
进一步的，该智能制造实训平台还包括机器人示教器400，所述机器人示教器400可拆卸的设置在所述实训平台主体10的侧边。机器人示教器400是主管应用工具软件与机器人之间的接口操作装置。机器人示教器400通过电缆可拆卸的与该智能制造实训平台连接。机器人示教器400用于机器人的点动进给、程序创建、程序的测试执行、操作执行和姿态确认等等操作。
进一步的，该智能制造实训平台还包括第一上位机500，所述第一上位机500包括第一显示屏510、第一键盘520、第一鼠标530和第一主机540，所述第一显示屏510设置在所述实训平台主体10，所述第一键盘520和第一鼠标530设置在所述操作台20，所述第一主机540设置在所述储物室30，所述第一上位机500运行虚拟驱动仿真系统。本实施例中，虚拟驱动仿真系统包含主流品牌的工业机器人模型库及多种智能工厂仿真模型，支持主流三维数据格式导入，可根据需求进行模型的运动行为管理；具备创建包含重力、弹性碰撞等物理规律的智能制造虚拟仿真环境；可以搭建包含工业机器人、AGV(自动导引运输车，AutomatedGuided Vehicle)、数控机床、滑轨与变位机、传送带等智能生产线虚拟仿真布局方案；运用PLC编程软件或PLC设备控制虚拟仿真布局，实现PLC程序功能和设计功能的仿真验证；具备碰撞检测、坐标锁定、限位停止等功能，便于优化智能产线虚拟仿真布局。此外，虚拟驱动仿真系统还可用于运行CAD(计算机辅助设计，Computer Aided Design)或CAM(计算机辅助制造，Computer aided manufacturing)软件进行编程和设计，具体为单元设备的模拟、虚拟安装的调试以及优化布局等，实现三维模型的设计和编程，以及对零件的加工工艺进行编程并上传至MES(制造执行系统，Manufacturing Execution System)系统，MES系统是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统。MES系统可以提供包括制造数据管理、计划排程管理、生产调度管理、库存管理、质量管理、人力资源管理、工作中心/设备管理、工具工装管理、采购管理、成本管理、项目看板管理、生产过程控制、底层数据集成分析、上层数据集成分解等管理模块。
进一步的，该智能制造实训平台还包括第二上位机600，所述第二上位机600包括第二显示屏610、第二键盘620、第二鼠标630和第二主机640，所述第二显示屏610设置在所述实训平台主体10，所述第二键盘620和第二鼠标630设置在所述操作台20，所述第二主机640设置在所述储物室30，所述第二上位机600运行MES系统。本实施例中，MES系统可用于加工任务创建、加工任务管理；立体仓库管理和监控；机床启停、初始化和管理；加工程序管理和上传；在线检测实时显示和刀具补偿修正；智能看板功能，看板为表示出某工序何时需要何数量的某种物料的卡片：实时监控设备、立体仓库信息以及机床刀具监控；工单下达、排程、生产数据管理、报表管理等。
进一步的，该智能制造实训平台还包括第三上位机700，所述第三上位机700包括第三显示屏710、第三键盘720、第三鼠标730和第三主机740，所述第三显示屏710设置在所述实训平台主体10，所述第三键盘720和第三鼠标730设置在所述操作台20，所述第三主机740设置在所述储物室30，所述第三上位机700运行PDM(产品数据管理系统，Product DataManagement)系统。本实施例中，PDM系统可用于管理所有与产品相关信息和所有与产品相关过程，其中，产品相关信息包括零件信息、配置、文档、CAD文件、结构、权限信息等，产品相关过程包括过程定义和管理。PDM系统提供产品全生命周期的信息管理，并可在企业范围内为产品设计和制造建立一个并行化的协作环境。
作为优选的，第一上位机500、第二上位机600和第三上位机700的处理器采用i7-7700型号处理器，8GB的内存，1TB的硬盘，独立显卡以及windows1064位版本的操作系统，第一显示屏510、第二显示屏610和第三显示屏710采用23.8寸的液晶显示器。作为优选的，可以在第一上位机500、第二上位机600和第三上位机700任一上位机中通过程序显示工件加工的模拟流程，例如机器人对的夹取操作、机器人的切换刀具的操作、机器人对工件的车削过程或者是工件加工前、加工后的三维视图等。
进一步的，该智能制造实训平台还包括料仓显示模块800，所述料仓显示模块800包括急停开关810、门锁接触开关820、运行开关830和多个仓库工位840，所述料仓显示模块800设置在所述实训平台主体10。作为优选的，所述仓库工位840包括用于记录所述仓库工位840加工件的加工信息的RFID(Radio Frequency Identification，无线射频识别技术)芯片和用于表示所述加工件的加工状态的状态指示灯850，RFID是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。
本实施例中，料仓显示模块800包括30个仓库工位840，分5层、每层6个仓库工位840设计，每个仓库工位840都配置有RFID芯片，每个RFID芯片包括采用螺钉装在该智能制造实训平台钣金上的标签，可以通过手持式RFID读写器读写RFID芯片的标签，该RFID读写器采用高频手持式读写头。每个仓库工位840都包括状态指示灯850，状态指示灯850分别用不同的颜色指示毛坯、车床加工完成、加工中心加工完成、合格、不合格五种状态。作为优选的，料仓显示模块800采用485总线数据通讯方式通讯。
进一步的，该智能制造实训平台还包括信号模拟单元110，所述信号模拟单元110用于模拟车床的开关门信号，所述信号模拟单元110设置在所述实训平台主体10。该智能制造实训平台还包括教学模块900，所述教学模块900用于通过标识牌显示设备交互的电气连接，所述教学模块900设置在所述实训平台主体10。
进一步的，该智能制造实训平台还包括至少一个信号灯11，所述信号设置在所述实训平台主体10的顶部，所述信号灯11用于表示所述车床数控系统100、加工中心数控系统200或中央控制系统300的工作状态。本实施例中，信号灯11包括红色、绿色和黄色三个颜色，该智能制造实训平台包括三个信号灯11个分别表示车床数控系统100、加工中心数控系统200或中央控制系统300的工作状态，其中，信号灯11为绿色表示工作中，信号灯11为黄色表示空闲中，信号灯11为红色表示出现故障。
本实施例中的智能制造综合实训平台的需要的占地面积为长3.5米×宽1.9米，供电的条件为220V±15％，频率为50Hz的交流电，总功率为1.5KW。工作环境为的条件为-5摄氏度至45摄氏度，相对湿度为10％至100％。该智能制造综合实训平台可用于学习PLC、工业总线、工业组态的融合课程；PLC、工业控制器虚实结合课程；《工业机器人操作与编程》、《数控车床操作与编程》、《数控铣床和加工中心操作与编程》、《数控系统参数调试》、《数控系统PLC编程与调试》、《主控PLC编程与应用》、《触摸屏组态控制》和《智能制造产线综合调试》的课程。该智能制造综合实训平台可以验证几何验证、运动验证、节拍验证和单元自动化等流程，该可以实现计算机辅助工艺规划和工艺设计，实现工艺设计关键环节的仿真以及工艺设计的内部协同，实现计算机辅助三维工艺设计及仿真优化，实现工艺设计与产品设计间的信息交互、并行协同和实现基于工艺知识库的工艺设计与仿真，并实现工艺设计与制造间的协同等工艺设计。
一实施例中，当学生使用该智能制造实训平台时，首先接收指导老师下发的任务，学生可以先通过观看教学模块900的标识牌了解设备交互的电气连接，然后通过操作第一上位机500运行CAD和CAM软件对任务工件进行编程和设计，编程和设计完成后的文件上传至第二上位机600的MES系统，通过MES系统的订单管理和加工程序管理功能，开始执行任务工件的加工流程，中央控制系统300中的PLC控制系统将根据编程和设计的文件控制机器人执行具体的加工流程。此外，学生也可以通过机器人示教器400执行机器人的点动进给、程序创建、程序的测试执行、操作执行和姿态确认等等操作。在加工过程中，学生可以通过第三上位机700中的PDM系统管理任务工件的相关信息，并通过信号模拟单元110确定车床的开关门状态，上述流程中，系统之间的通信通过I/O通讯系统实现。
一种可行的模拟加工流程为：中央控制系统300控制机器人更换适应任务工件的夹具，具体可以为80×80×25的方形柸料夹具。中央控制系统300控制机器人在立体料仓原料区夹取方形毛柸，并对毛柸对应的RFID芯片的标签进行读写物料信息。中央控制系统300根据学生编程和设计的文件通过控制车床数控系统100和加工中心数控系统200从而控制机器人对方形毛柸进行加工，加工完成后，检测加工完成的工件的尺寸，学生继续通过中央控制系统300控制机器人取出加工完成的工件，放回原立体料仓原料区的相同位置，并读写RFID芯片的标签信息，将该信息传输到中央控制系统300，更改工件的状态信息。加工过程中，学生可以观察料仓显示模块800中仓库工位840的状态指示灯850来判断任务工件的加工状态，以及观察智能制造实训平台顶部的信号灯11来判断车床数控系统100、加工中心数控系统200或中央控制系统300的工作状态。在一替代实施例中，车床数控系统100中的加工流程和加工中心数控系统200中的加工流程可以分开进行，例如在车床数控系统100中完成加工得到半成品后，检测尺寸，然后在加工中心数控系统200中完成加工。
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (9)
1.一种智能制造实训平台，包括实训平台主体、操作台和储物室，其特征在于，所述实训平台主体包括：
车床数控系统，用于设置工件加工时的参数；
加工中心数控系统，用于切换所述工件加工时的刀具；
中央控制系统，包括PLC控制系统和I/O通讯系统，所述PLC控制系统用于控制所述车床数控系统和加工中心数控系统对所述工件进行虚拟加工，所述I/O通讯系统用于各系统之间的通讯；
料仓显示模块，所述料仓显示模块包括急停开关、门锁接触开关、运行开关和多个仓库工位，所述料仓显示模块设置在所述实训平台主体。
2.根据权利要求1所述的实训平台，其特征在于，还包括机器人示教器，所述机器人示教器可拆卸的设置在所述实训平台主体的侧边。
3.根据权利要求1所述的实训平台，其特征在于，还包括第一上位机，所述第一上位机包括第一显示屏、第一键盘、第一鼠标和第一主机，所述第一显示屏设置在所述实训平台主体，所述第一键盘和第一鼠标设置在所述操作台，所述第一主机设置在所述储物室，所述第一上位机运行虚拟驱动仿真系统。
4.根据权利要求1所述的实训平台，其特征在于，还包括第二上位机，所述第二上位机包括第二显示屏、第二键盘、第二鼠标和第二主机，所述第二显示屏设置在所述实训平台主体，所述第二键盘和第二鼠标设置在所述操作台，所述第二主机设置在所述储物室，所述第二上位机运行MES系统。
5.根据权利要求1所述的实训平台，其特征在于，还包括第三上位机，所述第三上位机包括第三显示屏、第三键盘、第三鼠标和第三主机，所述第三显示屏设置在所述实训平台主体，所述第三键盘和第三鼠标设置在所述操作台，所述第三主机设置在所述储物室，所述第三上位机运行PDM系统。
6.根据权利要求1所述的实训平台，其特征在于，所述仓库工位包括用于记录所述仓库工位加工件的加工信息的RFID芯片和用于表示所述加工件的加工状态的状态指示灯。
7.根据权利要求1所述的实训平台，其特征在于，还包括信号模拟单元，所述信号模拟单元用于模拟车床的开关门信号，所述信号模拟单元设置在所述实训平台主体。
8.根据权利要求1所述的实训平台，其特征在于，还包括教学模块，所述教学模块用于显示设备交互的电气连接，所述教学模块设置在所述实训平台主体。
9.根据权利要求1所述的实训平台，其特征在于，还包括至少一个信号灯，所述信号灯设置在所述实训平台主体的顶部，所述信号灯用于表示所述车床数控系统、加工中心数控系统或中央控制系统的工作状态。
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Cited By (3)
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| CN112034798A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-12-04 | 三一汽车制造有限公司 | 控制系统和控制方法 |
| CN112071144A (zh) * | 2020-09-01 | 2020-12-11 | 芜湖固高自动化技术有限公司 | 一种教学仿真平台 |
| CN114550570A (zh) * | 2022-02-28 | 2022-05-27 | 柳州铁道职业技术学院 | 一种智能制造实训平台及实训方法 |
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2019
- 2019-08-15 CN CN201921336935.1U patent/CN211015999U/zh active Active
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Mo Yiju Inventor after: Xu Yongjun Inventor after: Huang Hai Inventor after: Jin Lei Inventor after: Yao Weijin Inventor before: Mo Yiju Inventor before: Xu Yongjun Inventor before: Huang Hai Inventor before: Jin Xin Inventor before: Yao Weijin |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 518000, Building 9, 101, 102, 201, 202, 301, 302, Yunli Intelligent Park, Shutianpu Community, Matian Street, Guangming District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee after: SHENZHEN HUAZHONG NUMERICAL CONTROL Co.,Ltd. Address before: 518057 A1101, A1102, A1103 Patentee before: SHENZHEN HUASHU ROBOT Co.,Ltd. |
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| CP03 | Change of name, title or address |