智能制造實訓室建設方案

一、實驗室簡介

智能制造實訓室需購置虛實結(jié)合工業(yè)網(wǎng)絡自動化實驗平臺、工業(yè)機器人應用編程與系統(tǒng)集成實驗臺、工業(yè)4.0數(shù)字孿生實驗平臺、智能制造虛實結(jié)合生產(chǎn)線系統(tǒng)、智能制造虛擬仿真設計軟件、智能制造虛擬仿真教學資源包及相應的工具設備、耗材及輔助用品。

虛實結(jié)合工業(yè)網(wǎng)絡自動化實驗平臺配置了多臺PLC，支持支持機電一體化實驗與工業(yè)網(wǎng)絡實驗，包括設備認知、系統(tǒng)組合設計、設備安裝接線、參數(shù)設置與調(diào)試、編程與組態(tài)監(jiān)控、工業(yè)網(wǎng)絡通訊、運行與維護、故障排除等方面的實驗與技能，并通過虛擬仿真擴展實驗內(nèi)容。信號轉(zhuǎn)化模塊把仿真場景中的虛擬執(zhí)行機構(gòu)與虛擬傳感器信號轉(zhuǎn)化到硬件接線端口，PLC可做實物實驗，半實物（虛實結(jié)合）實驗，數(shù)字孿生（虛實同步）實驗。系統(tǒng)提供豐富的教學資源及與時俱進的仿真實訓內(nèi)容，確保實驗內(nèi)容先進性。系統(tǒng)能實時收集實驗過程中的實驗數(shù)據(jù)，通過自動考評模塊，解決了教學評價難的問題。

工業(yè)機器人應用編程與系統(tǒng)集成實驗臺符合1+X工業(yè)機器人應用編程的技術(shù)標準，也支持機器人系統(tǒng)集成。采用模塊化設計，硬件配置可升級，可組合成初級、中級二個等級的實驗項目，由工業(yè)機器人、實驗平臺、快換工裝夾具、軌跡與繪圖模塊、搬運模塊、碼垛模塊、裝配模塊、輸送線模塊、井式落料模塊、倉儲模塊、變位機模塊、RFID模塊、視覺檢測模塊、PLC電氣控制模塊、通用電氣接口模塊、設備監(jiān)控攝像頭、氣源模塊、工業(yè)機器人仿真軟件等組成。配套提供的項目化教學資源，實驗項目不僅能在硬件實驗平臺完成，也可以在機器人仿真軟件的虛擬實驗臺上完成。

工業(yè)4.0數(shù)字孿生實驗平臺工業(yè)4.0數(shù)字孿生實驗平臺采用模塊化設計，主要包括實實訓桌單元、供料單元、輸送線單元、視覺識別單元、分揀單元、倉儲碼垛單元、控制系統(tǒng)單元、數(shù)字孿生單元、虛擬結(jié)合信號采集單元、數(shù)字孿生集成系統(tǒng)、智能制造仿真教學資源等組成。數(shù)字孿生部分在虛擬環(huán)境中同步構(gòu)建與真實環(huán)境一致的虛擬實訓裝置。系統(tǒng)實驗包括全實物硬件實驗、全虛擬仿真調(diào)試實驗、外部控制器通過總線的虛實結(jié)合控制實驗、外部控制器通過IO端口的虛實結(jié)合控制實驗、實物設備與虛擬設備的數(shù)字孿生運行實驗。涵蓋機械制造與自動化、電氣自動化、機電一體化、機電設備維修與管理、物聯(lián)網(wǎng)、智能傳感、智能制造、數(shù)字孿生等多門學科的專業(yè)知識。

智能制造虛實結(jié)合生產(chǎn)線系統(tǒng)配置了一套典型的工業(yè)4.0示范智能制造工廠線與智能制造數(shù)字化仿真軟件平臺。基于工業(yè)4.0示范智能制造工廠線1:1開發(fā)了孿生虛擬產(chǎn)線。先在仿真軟件上模擬實訓，仿真完成并通過審核后的PLC與機器人程序可下載到工業(yè)4.0示范智能制造工廠線實物上運行。本方案有效解決了硬件實驗臺數(shù)量少的問題，同時降低了硬件設備損壞幾率。仿真軟件支持PLC與機器人、數(shù)控系統(tǒng)虛擬集成、虛擬調(diào)試、數(shù)字孿生功能。方案提供了PLC、機器人、視覺等系列仿真實驗資源，支持多門課程實驗及創(chuàng)新設計實驗。

智能制造虛擬仿真設計軟——SFB-Factory是一款三維智能制造數(shù)字化設計仿真軟件，基于海量元素模型，以拖拽方式快速搭建仿真工程。虛擬設備與真實設備具有相同特性，以實際的PLC程序、機器人程序、機床數(shù)控程序等驅(qū)動虛擬設備運行，在虛擬場景中完成整個工程的調(diào)試與驗證。通過力學物理引擎、達到實際的運行效果。軟件集成了PLC仿真、機器人仿真、智能工廠仿真等功能。提供用戶自主建模與自主布局功能，并開放底層接口，支持用戶二次開發(fā)。是一套工業(yè)4.0自動化的綜合設計仿真驗證平臺，并提供了豐富的教學資源。工業(yè)領(lǐng)域應用：在生產(chǎn)線設計的初級概念階段就可以對整個系統(tǒng)進行完整的分析，包括虛擬調(diào)試、節(jié)拍驗證、風險評估，方案改進，降低項目技術(shù)風險。教育領(lǐng)域應用：通過對象虛擬化，解決了工程訓練成本高，場景少的問題。

智能制造虛擬仿真教學資源包共包括工業(yè)機器人基礎(chǔ)編程仿真資源包、工業(yè)機器人中級編程仿真資源包、工業(yè)機器人工作站編程仿真資源包、智能制造綜合資源包。工業(yè)機器人基礎(chǔ)編程仿真資源包：根據(jù)工業(yè)機器人示教與編程的初級標準，采用項目化教學開發(fā)。針對每一個實訓項目，配備了實訓指導書、程序、仿真工程、視頻等教學資源。學習機器人基礎(chǔ)功能使用，以及典型工藝編程與調(diào)試，解決工業(yè)現(xiàn)場的一般性應用。實訓項目：機器人認知、機器人點動操作、工具坐標系與標定、程序管理和原點校準、運動指令編程操作、點位示教與運動編程、工件坐標系與運動編程操作、進階指令編程操作、l/O編程操作、條件與循環(huán)編程操作、搬運操作、碼垛操作、打磨操作、寫字操作、流水線料庫操作。工業(yè)機器人中級編程仿真資源包：根據(jù)工業(yè)機器人示教與編程的中級標準，采用項目化教學開發(fā)。針對每一個實訓項目，配備了詳盡的實訓指導書、程序、仿真工程、視頻等教學資源。在工業(yè)機器人基礎(chǔ)編程仿真資源包的基礎(chǔ)上，增加機器視覺與RFID的應用，以及掌握機器人離線編程調(diào)試應用。實訓項目：總線通訊實驗、HMI模塊實驗、RFID實驗、視覺程序編程實驗、視覺識別與定位實驗、機器人視覺引導實驗、機器人視覺裝配實驗、離線編程仿真實驗。工業(yè)機器人工作站編程仿真資源包：以典型工業(yè)的工藝應用，開發(fā)了對應的工作站。在虛擬仿真環(huán)境完成工業(yè)機器人工藝編程應用開發(fā)。資源包括：培訓教材，視頻，及工程案例。實訓項目：機器人碼垛、機器人分揀、機器人機床上下料、機器人焊接。智能制造綜合資源包：集工業(yè)機器人編程與調(diào)試、數(shù)控機床系統(tǒng)編程與調(diào)試、PLC編程與調(diào)試、人機界面編程與調(diào)試、MES設置與調(diào)試于一體。針對每一個實訓項目，配備了實訓指導書、程序、仿真工程、視頻等教學資源。實訓項目：(1) 設備操作項目：設備認知、設備開關(guān)機操作、仿真軟件操作；(2) 數(shù)控車床操作與編程：數(shù)控機床操作（開機、回零、手動操作）、數(shù)控機床編程（程序編輯、對刀、運行）、簡單工件加工、換刀工件加工、DNC加工；(3) 加工中心操作與編程：數(shù)控機床操作（開機、回零、手動操作）、數(shù)控機床編程（程序編輯、對刀、運行）、簡單工件加工、換刀工件加工、DNC加工；(4) 數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)調(diào)試：數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)調(diào)試、PMC參數(shù)設置、PMC功能開發(fā)、在線檢測；(5) PLC編程與調(diào)試：PLC的軟件介紹、三相電機控制（順序啟動、星三角啟動）、七段數(shù)碼顯示管控制、十字交通燈控制、機械手控制、四層電梯控制；(6) 觸摸屏編程與調(diào)試實訓：組態(tài)軟件的介紹、組態(tài)基本控件編程、組態(tài)圖形數(shù)據(jù)顯示；(7) 工業(yè)機器人操作與編程：示教器介紹與手動控制、設置TCP參數(shù)、基礎(chǔ)平面軌跡編程、復雜空間軌跡編程、碼垛編程、上下料編程、IO及PLC交互控制等、第7軸控制；(8) RFID操作：RFID設備介紹、RFID設備操作；(9) 數(shù)據(jù)采集：Modbus通訊介紹、PLC數(shù)據(jù)采集設置、機器人數(shù)據(jù)采集設置；(10) MES操作：MES系統(tǒng)安裝、MES系統(tǒng)使用、MES系統(tǒng)調(diào)試；(11) 智能產(chǎn)線調(diào)試與操作：智能車削加工、智能銑削加工、智能制造綜合生產(chǎn)線加工、制造單元智能化改造與集成實驗。

二、實驗室建設規(guī)模

（一）儀器設備

主要購置配備的儀器設備：

序號	設備清單	單位	數(shù)量	單價（元）	總價（元）
1	虛實結(jié)合工業(yè)網(wǎng)絡自動化實驗平臺	套
2	工業(yè)機器人應用編程與系統(tǒng)集成實驗臺	套
3	工業(yè)4.0數(shù)字孿生實驗平臺	套
4	智能制造虛實結(jié)合生產(chǎn)線系統(tǒng)	套
5	智能制造虛擬仿真設計工具	套
6	智能制造虛擬仿真教學資源	套
7	學生機	臺
8	理實一體化移動示教系統(tǒng)	套
9	86寸智慧黑板	套
10	智慧多媒體講臺	套
合計

（二）配套設施

配套設施包括新建實驗室、車間、桌子、椅子、多媒體授課設施等，需求面積預計200平米。

（三）建設經(jīng)費概算

三、實驗室建設成效

（一）預期目標

通過1-2年努力，將該實驗室建設成為省內(nèi)一流的智能制造實訓室。

（二）建設水平

建設省內(nèi)一流的智能制造實訓室。

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