CN217360617U - 一种带工业互联网功能的综合实训系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种带工业互联网功能的综合实训系统，包括生产装配模块，所述生产装配模块包括控制装置和加工装置，所述控制装置适于控制所述加工装置对工件进行加工和装配；还包括智能网关和客户终端，所述智能网关通信连接于所述控制装置和客户终端，且连接至工业互联网平台。通过本实用新型，使得实训系统平台可以与工业互联网连接，接收客户终端的指令，实现物联网功能，提高综合实训系统的操作性、自动化程度。

Description

一种带工业互联网功能的综合实训系统

技术领域

本实用新型涉及工训平台技术领域，具体而言，涉及一种带工业互联网功能的综合实训系统。

背景技术

随着《中国制造2025》的实施，未来十年，我国工业整体信息化水平将大幅提升，尤其是制造业数字化、网络化、智能化将取得明显进展，数字化研发设计工具、关键工序制造装备数控化将作为工业物联网的基础，在规模以上企业得到广泛应用。这对于工业化和智能化人才的需求将进一步扩大，但是现在高校或者职业技术学校的学生在学校内学习的仅有理论知识而无法将理论与实践相结合，虽然现在学校里有一些工训平台，但是对于现有的工训平台智能化程度较低，且没有实现与互联网的互联互接，这与国家推行的物联网发展理念不符合。

需要提到的是，公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种带工业互联网功能的综合实训系统，以解决上述问题。

本实用新型采用了如下方案：一种带工业互联网功能的综合实训系统，包括生产装配模块，所述生产装配模块包括控制装置和加工装置，所述控制装置适于控制所述加工装置对多个工件进行加工和装配；还包括智能网关和客户终端，所述智能网关通信连接于所述控制装置和客户终端，且连接至工业互联网平台。

进一步地，所述生产装配模块和智能网关均设置于一安装平台的台面上，所述安装平台上设置有多个安装孔用于安装和穿线。

进一步地，所述安装平台呈正方形构造，其内部设置有电源接口和用于提供气源的空气压缩机。

进一步地，所述安装平台底部设置有自锁脚轮。

进一步地，所述智能网关连接有边缘云服务器。

进一步地，所述控制装置包括PLC控制器，所述PLC控制器设置有用于连接智能网关的接口。

进一步地，所述生产装配模块包括视觉检测单元，所述视觉检测单元上设置有用于连接智能网关的接口。

进一步地，所述生产装配模块包括多自由度机械手，其设置有用于通信连接至智能网关的接口。

通过采用上述技术方案，本实用新型可以取得以下技术效果：本实用新型通过设置智能网关连接工业互联网平台，同时生产装配模块连接，使得实训系统可以通过互联网终端下发指令，控制该生产装配模块的生产运行，进行加工和装配，同时还能通过双向的数据传输，使用户在移动终端或者客户终端上实时监控生产进程，进一步提高了该实训系统的自动化程度和工业网络化程度，方便操作的同时，也使学生在使用实训系统学习时能学习到物联网的知识，方便学校教学。

根据下文对示例性实施例的描述(参考随附附图)，本实用新型的其他特征将变得显而易见。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例一种回转型综合实训系统的总体结构示意图；

图2是本发明实施例一种回转型综合实训系统的俯视结构示意图；

图3是本发明实施例一种回转型综合实训系统的立体仓库结构示意图；

图4是本发明实施例一种回转型综合实训系统的堆垛机结构示意图；

图5是本发明实施例一种回转型综合实训系统的流转单元结构示意图；

图6是本发明实施例一种回转型综合实训系统的加工单元结构示意图；

图7是本发明实施例一种回转型综合实训系统的分拣结构示意图；

图8是本发明实施例一种回转型综合实训系统的安装平台结构示意图；

图标：上料单元10、立体仓库11、储物仓111、堆垛机12、夹取装置121、流转单元20、伺服电机21、第一加工台22、滑轨23、加工单元30、定位装置31、第二加工平台32、加工装置33、加工部件34、吸盘341、视觉检测单元40、下料单元50、多自由度机械手51、分拣单元60，机架61、输送带62、推杆装置63、次品出口64、显示控制装置70、显示屏71、三色警示灯72、安装平台80、第一工件91、第二工件92。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而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该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

结合图1和图2所示，本实施例提供了一种带工业互联网功能的综合实训系统，包括生产装配模块，所述生产装配模块包括控制装置和加工装置，所述控制装置适于控制所述加工装置对多个工件进行加工和装配；还包括智能网关和客户终端，所述智能网关通信连接于所述生产装配模块和客户终端，且连接至工业互联网平台。所述生产装配模块和智能网关均设置于一安装平台80的台面上，所述安装平台80上设置有多个安装孔用于安装和穿线。

在本实施例中，所述生产装配模块包括生产装置和控制装置70，其中，所述生产装置包括上料单元10、流转单元20、加工单元30、下料单元50、分拣单元60，且都安装于安装平台80上；其中，所述流转单元20连接于所述上料单元10、加工单元30和下料单元50之间；所述加工单元30前后分别连接所述上料单元10和所述下料单元20；所述上料单元10、流转单元20、加工单元30、分拣单元60分别电连接于所述控制装置70。

结合图3所示，所述上料单元10包括立体仓库11和堆垛机12，所述立体仓库11设置有适于放置第一工件91的储物仓111，所述立体仓库11可以设置有多层，比如这里设置成两行六列，且每层设置有多个储物仓111用于放置工件，方便设置坐标；同时采用高层货架存储，可以节省库存占地面积，提高空间利用率。每个所述储物仓111内设置有光电传感器，所述光电传感器电连接于所述控制装置70，用于实时检测感应储物仓111内是否放置有工件。当然也可以在所述储物仓111内设置压力传感器，根据压力变化检测是否有工件。传感器的数据信息可以通过所述控制装置70传送至互联网平台或者客户终端，方便实时监控物料。

结合图4所示，所述堆垛机12具有直线控制功能，适于在储物仓111和分拣单元60之间移动，其包括三轴悬臂式滑台模组、旋转气缸，所述三轴悬臂式滑台模组包括X、Y、Z三个运动轴，并通过三个数字式两相步进电机驱动器驱动三轴进行往复直线运动，使旋转气缸运行至指定库位，这里驱动器控制信号可以用脉冲输入信号、方向输入信号、使能控制信号等。所述旋转气缸设置于Z轴上，且所述旋转气缸上设置有夹取装置121，所述夹取装置121通过气缸驱动，其电连接于所述控制装置70，所述夹取装置121能在所述旋转气缸的带动下绕支点旋转，将工件夹取至指定位置。

结合图5所示，所述流转单元20包括伺服电机21、第一加工台22和滑轨23，利用伺服电机21控制第一加工台22流转，所述滑轨23依据上料单元10、加工单元30、检测单元和下料单元50的位置分为上料位、加工位、检测位、下料位四个工位，所述第一加工台22可以在所述四个工位之间流转。所述第一加工台22设置于所述滑轨23上，所述伺服电机21连接所述第一加工台22，并能驱动所述第一加工台22在所述滑轨23上来回直线运动；所述滑轨23固定于所述安装平台80上，且与所述堆垛机12的Y轴平行。

结合图6所示，所述加工单元30设置在所述流转单元20的行程路线上，整体结构与所述立体仓库11呈垂直的构造，其包括定位装置31、生产装置和第二加工台；所述第二加工台设置于所述滑轨23的侧边，用于放置和加工第二工件92；所述生产装置设置于所述定位装置31上，所述定位装置31能根据所述控制装置70的指令控制所述生产装置移动到指定位置，且所述加工装置33适于在所述第一加工台22和第二加工台上方来回移动，并将所述第二工件92夹取至所述第一加工台22上与所述第一工件91进行装配加工。这里所述定位装置31包括X轴、Y轴两个运动方向行程，这里所述X轴Y轴与所述堆垛机12的X轴和Y轴方向相同，使得生产装置能在所述滑轨23方向上移动，根据控制装置70的指令移动到指定的位置进行加工模拟。所述生产装置设置在所述Y轴上，生产装置上安装有伸缩气缸，可以使加工部件34向下移动。所述的第二加工平台32的高度与所述第一加工台22的高度相同，且上方设置有3×4排列的放置槽，用于放置第二工件92，当然这里的排列方式不限于此，通过相同高度的设置，使得加工部件34在位移时可以减少一次调整高度数据的工序，提高效率。这里所述的生产装置包括三相电机、减速箱、加工部件34，通过高速旋转钻头来模拟对工件加工，并可通过调节电机的调节按钮调整电机的转动速度。这里所述加工部件34包括钻头和吸盘341，所述钻头用于模拟加工，所述吸盘341用于将第二工件92夹取放置至所述第一工件91上进行简单装配的模拟，装配完成的工件为成品工件。

所述下料单元50设置于所述流转单元20和分拣单元60之间，包括多自由度机械手51，用于将工件从流转单元20抓取至分拣单元60；且所述多自由度机械手51的活动高度低于所述视觉检测单元40的安装高度。其设置有用于通信连接至智能网关的接口。这里所述多自由度机械手51通过对机械手的伸缩、旋转、抓放等多自由度运动控制实现工件的搬运和精准抓放，将装配好的工件抓取至传送带上，使工件从流转单元20转移到分拣单元60，其设置在所述分拣单元60与所述流转单元20之间，实现了工件流转调转方向。

结合图7所述，所述分拣单元60包括传送装置和气缸推杆装置63，其具备自动运输、到位检测、自动停止功能，能实现工件的流水线自动传输。所述传送装置包括机架61、输送带62，所述机架61采用不锈钢、铝型材，托辊滚筒用于支撑上方皮带，减少摩擦阻力，保证运输速度更快更平稳；所述输送带62采用绿色PVC，耐油、耐腐蚀、防静电。所述传送装置采用单相调速电机控制，配数显调速器，可手动调节传送带传输速度。所述推杆装置63设置于所述传送装置的侧边，并电连接于所述控制装置70；其安装有到位检测传感器，实时检测工件是否传送到位。与所述推杆装置63相对的侧边设置有次品出口64，所述推杆装置63能根据指令将次品推出传送带。在一优选实施例中，所述传送装置的传动方向与所述流转单元20的流转方向相反，使装配完成的工件能传送至靠近所述上料单元10的一端，并通过所述上料单元10内的堆垛机12夹取至指定位置。

结合图8所示，所述安装平台80可以设置为正方形形状，其上方设置有多个安装孔，内部设置有电源接口、智能网关接口、空气压缩机等，为生产线提供电源、气源和以太网接口。所述安装平台80底部设置有自锁脚轮，方便移动和固定。所述控制装置70设置于所述安装平台80的边缘，包括显示屏71、开关和三色警示灯72，显示屏71内设置有控制系统，控制系统设置有PLC控制器和人机界面(HMI)，所述人机界面(HMI)电连接所述PLC控制器；这里PLC控制器即为PLC控制软件，所述人机界面(HMI)即为HMI人机交互软件，所述PLC控制器设置有用于连接智能网关的接口。通过两者相互配合完成工业产线从取料、加工、分拣、次品推料、成品上架等完整工艺流程。HMI人机交互软件具有调整模式和自动模式：调整模式支持工业设备参数调整，可单独调试某一个设备，比如库位占用状态、堆垛机12控制、加工台模拟加工控制、传送带控制等；自动模式支持模拟加工流水线自动运行，无需人工干预。

在实用新型通过采用工业网关应用软件部署在工业以太网网关，用于和工业PLC控制器交互，可以获取并显示生产线各个单元的设备运行状态、传感器采集数据，经过协议转换接入工业互联网平台；同时接收工业互联网平台下发的命令，经过协议转换，下发给PLC控制器，完成整个工艺流程。所述工业互联网平台构建在UBUNTU系统服务器中，服务器内置MYSQL数据库，MQTT代理服务器，主要由以下模块组成：接入协议管理模块，该模块是核心模块，用于建立与工业网关等物联网终端的连接和数据收集处理；建立与数据库的连接，将相关数据写入数据库。数据库模块，采用MYSQL构建关系型数据库，用于存储服务器地址信息，网关设备的ID、地址信息，库位的状态信息，工件的残次品数据等。同时该平台还支持工业APP开发功能，系统提供各类传感器、设备运行参数、数据分析结果等数据的接口，为二次开发，跨平台可视化开发做准备。如设备运行状态监测API接口、传感器参数监测API接口、视觉检测结果统计API接口，可通过HTTP协议调用接口进行WEB应用开发，实现设备运行状态监测、传感器参数检测、视觉检测结果统计等应用，与工业互联网平台保持一致性。

在一优选实施例中，所述智能网关连接有边缘云服务器，可以用于提高对生产数据和生产过程的数据处理效率。

在一优选实施例中，所述加工单元后端设置有视觉检测单元40，所述视觉检测单元40上设置有用于连接智能网关的接口，所述视觉检测单元40包括工业摄像机和视觉检测模块，视觉检测模块连接于所述智能网关，其可以对成品工件进行拍照并上传至边缘云服务器或者互联网平台进行比对检测，以判断成品工件是否合格。

在本实用新型中，用户可以通过互联网平台或者APP下单，订单信息通过智能网关传送到控制装置70控制生产装置的上料单元10上料，流转单元20移动、加工单元30进行加工，并通过下料单元50夹取成品工件至分拣装置60中，形成上料到成品分拣整个生产装配流程的自动化，实现用户手机终端或者电脑终端下单到产品生产的自动化生产，同时相关数据会同步传送至所述客户终端或者移动终端上，实现了物联网功能。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种带工业互联网功能的综合实训系统，包括生产装配模块，所述生产装配模块包括控制装置和加工装置，所述控制装置适于控制所述加工装置对工件进行加工和装配；其特征在于，还包括智能网关和客户终端，所述智能网关通信连接于所述控制装置和客户终端，且连接至工业互联网平台；

所述加工装置包括上料单元、流转单元、加工单元、下料单元、分拣单元，且所述流转单元连接于所述上料单元、加工单元和下料单元之间，所述加工单元前后分别连接所述上料单元和所述下料单元，所述上料单元、流转单元、加工单元、分拣单元分别电连接于所述控制装置。

2.根据权利要求1所述的带工业互联网功能的综合实训系统，其特征在于，所述生产装配模块和智能网关均设置于一安装平台的台面上，所述安装平台上设置有多个安装孔用于安装和穿线。

3.根据权利要求2所述的带工业互联网功能的综合实训系统，其特征在于，所述安装平台呈正方形构造，其内部设置有电源接口和用于提供气源的空气压缩机。

4.根据权利要求2所述的带工业互联网功能的综合实训系统，其特征在于，所述安装平台底部设置有自锁脚轮。

5.根据权利要求1所述的带工业互联网功能的综合实训系统，其特征在于，所述智能网关连接有边缘云服务器。

6.根据权利要求1所述的带工业互联网功能的综合实训系统，其特征在于，所述控制装置包括PLC控制器，所述PLC控制器设置有用于连接智能网关的接口。

7.根据权利要求1所述的带工业互联网功能的综合实训系统，其特征在于，所述生产装配模块包括视觉检测单元，所述视觉检测单元上设置有用于连接智能网关的接口。

8.根据权利要求1所述的带工业互联网功能的综合实训系统，其特征在于，所述生产装配模块包括多自由度机械手，其设置有用于通信连接至智能网关的接口。

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