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      LGHL-03型 工業互聯網自動化控制實訓平臺

      品牌:理工偉業 咨詢電話:010-82827827 82827835

      一、產品簡介
          LGHL-03型 LGHL-03型 工業互聯網自動化控制實訓平臺涵蓋電氣控制技術、PLC編程技術、嵌入式接口技術、AI機器視覺技術、智能網關技術、平臺運維技術等,可以支撐工業互聯網、電氣自動化、機電一體化等專業學生的工業設備認知,電氣控制設計,工業設備過程控制、運動控制,工業機器人、視覺檢測等課程實訓。

          LGHL-03型 工業互聯網自動化控制實訓平臺依托工業背景,具有較完整的模塊化產線,包括感知設備、執行機構、可編程邏輯控制器、HMI觸摸屏、工業網關、工業物聯網云平臺等,能夠開展絲桿滑臺直線運動控制、轉臺旋轉運動控制、機械手坐標調試及多自由度運動控制、傳送帶控制及調速、工件到位檢測、氣缸分揀控制、機器視覺殘次品檢測、加工軸轉速溫度振動多參數監測、氣動壓力檢測、工業設備狀態監測數據上云、工件殘次品統計分析等工業控制應用實訓項目,為相關專業升級和改革提供教學、實驗和科研支撐。產品外觀如圖所示。
      二、產品功能
      1.直線運動控制:可以控制立體倉庫堆垛機的x、y、z三軸絲桿進行直線往復運動、行程定點控制。與庫位狀態檢測傳感器結合,實現庫存信息動態感知和工件上下架。
      2.旋轉運動控制:可控制加工轉臺按加工順序轉動,定點停止,控制主軸電機高速旋轉模擬加工,具有上料、加工、檢測、下料不停歇并行加工功能。
      3.多自由度運動控制:可控制機械臂和末端抓手相互配合,具有旋轉、伸縮、抓放等多個自由度控制和精準抓放,實現自動化裝配、搬運。
      4.流水線傳輸控制:可控制電機帶動皮帶轉動,具有調速器,可旋轉旋鈕調節傳輸速度并顯示轉速,實時檢測接近開關信號,判斷工件是否到位。
      5.AI機器視覺檢測:利用AI技術實現對當前加工件形狀、顏色等不同維度進行殘次品檢測,實時發布工件的檢測結果。
      6.殘次品分揀:傳送帶安裝擋料氣缸、推料氣缸等執行機構,可驅動擋料氣缸阻斷工件傳送,推料氣缸負責將殘次品推入次品筐。
      7.設備運行狀態監測:網關實時讀取堆垛機、加工臺、機械手、傳送帶等設備的運行狀態及加工主軸的轉速、溫度、振動,氣缸壓力等參數,并顯示,同時上傳到平臺。
      8.數值分析功能:可對實訓臺傳感器的歷史數據進行曲線趨勢分析、性能統計分析、傅立葉變換、最小二乘曲線擬合等。
      9.多協議網關解析:支持工業現場總線、工業以太網組網及平臺接入協議的組包、及協議轉換。
      10.平臺可視化展示:動態顯示庫位占用情況、設備運行狀態、設備監測傳感器數據曲線、工件的殘次品統計餅狀圖等。
      11.工藝流程:實時檢測原料庫,有料——>堆垛機自動運行,取料,放入加工臺上料位——>加工臺轉動,模擬加工——>加工臺轉動,機器視覺檢測——>加工臺轉動,下料位,機械手抓料——>放到傳送帶——>分揀,次品推入次品筐,成品堆垛機存入成品庫,完成整個工藝流程。
      三、產品功能
      1.直線運動控制:可以控制立體倉庫堆垛機的x、y、z三軸絲桿進行直線往復運動、行程定點控制。與庫位狀態檢測傳感器結合,實現庫存信息動態感知和工件上下架。
      2.旋轉運動控制:可控制加工轉臺按加工順序轉動,定點停止,控制主軸電機高速旋轉模擬加工,具有上料、加工、檢測、下料不停歇并行加工功能。
      3.多自由度運動控制:可控制機械臂和末端抓手相互配合,具有旋轉、伸縮、抓放等多個自由度控制和精準抓放,實現自動化裝配、搬運。
      4.流水線傳輸控制:可控制電機帶動皮帶轉動,具有調速器,可旋轉旋鈕調節傳輸速度并顯示轉速,實時檢測接近開關信號,判斷工件是否到位。
      5.AI機器視覺檢測:利用AI技術實現對當前加工件形狀、顏色等不同維度進行殘次品檢測,實時發布工件的檢測結果。
      6.殘次品分揀:傳送帶安裝擋料氣缸、推料氣缸等執行機構,可驅動擋料氣缸阻斷工件傳送,推料氣缸負責將殘次品推入次品筐。
      7.設備運行狀態監測:網關實時讀取堆垛機、加工臺、機械手、傳送帶等設備的運行狀態及加工主軸的轉速、溫度、振動,氣缸壓力等參數,并顯示,同時上傳到平臺。
      8.數值分析功能:可對實訓臺傳感器的歷史數據進行曲線趨勢分析、性能統計分析、傅立葉變換、最小二乘曲線擬合等。
      9.多協議網關解析:支持工業現場總線、工業以太網組網及平臺接入協議的組包、及協議轉換。
      10.平臺可視化展示:動態顯示庫位占用情況、設備運行狀態、設備監測傳感器數據曲線、工件的殘次品統計餅狀圖等。
      11.工藝流程:實時檢測原料庫,有料——>堆垛機自動運行,取料,放入加工臺上料位——>加工臺轉動,模擬加工——>加工臺轉動,機器視覺檢測——>加工臺轉動,下料位,機械手抓料——>放到傳送帶——>分揀,次品推入次品筐,成品堆垛機存入成品庫,完成整個工藝流程。
      四、硬件結構
      1、工業設備簡介
      實訓臺由立體倉儲單元、轉臺模擬加工單元、視覺檢測單元、搬運單元、流水線單元、次品分揀單元、電氣控制箱等組成。配備PLC主控模塊、HMI觸摸屏、電源模塊、驅動模塊、人機交互模塊等,包含步進電機驅動、減速電機驅動器、變頻器、氣缸,及光電傳感器、金屬接近傳感器、編碼器等各類常用傳感器。
      (1)立體倉儲單元
      由立體倉庫、堆垛機、電氣控制模塊組成,用于工件原料與成品的存取。立體庫采用20mm*20mm鋁合金型材框架設計,2行6列,共包含 12 個料位,每個庫位安裝有光電傳感器,用于檢測庫位有無物料。堆垛機由三組絲桿滑臺、180°旋轉氣缸和夾料氣缸組成,分別由三個步進電機驅動模塊、氣泵驅動模塊控制滑塊直線往復運動、末端裝置運動。
      (2)轉臺模擬加工單元
      由轉臺間歇機構減速電機、扭矩電機加工主軸、X軸進階加工電機、Y軸進階加工電機組成,用于原料的模擬加工。加工轉臺直徑260mm,采用400w電機加渦輪蝸桿減速機驅動,具有4個物位,分別是上料、加工、檢測、下料,通過金屬接近開關信號進行90度旋轉控制,每個物位安裝有光電傳感器,檢測是否有物料。X軸行程≥50mm,Y軸行程≥50mm。加工主軸安裝有溫度、振動、轉速傳感器,可以進行加工狀態監測。
      (3)機器視覺檢測單元
      由工業攝像頭、視覺檢測系統組成,可對物料進行殘次品(根據形狀、顏色)檢測,實時發布檢查結果。在保證外網連接暢通的基礎上,視覺檢測系統可以接入華為Modelarts平臺進行物體識別殘次品檢測。
      (4)機械手單元
      由工業機械臂、末端抓手、嵌入式控制器組成,實現工件的物位搬運、精準抓放。機械臂主要由全鋁合金機械臂,行星減速步進電機、AB相光電編碼器、鋁合金聯軸器、軸承等組成。電機帶有編碼器,具有位置閉合控制,重復精度大大提高。機械臂負載能力:500g,機械臂重量:3.14Kg。機械手采用舵機控制機械手張開閉合。手爪采用兩面帶齒結構,抓取物件更牢固穩當。電控板采用Cortex-M4內核微控制器,4路LV8731V驅動模塊驅動機械臂電機,板載OLED顯示屏,支持串口控制、RS485控制、按鍵控制等方式。
      (5)流水線分揀單元
      由傳送帶、電機控制模塊、調速器、擋料/推料氣缸裝置組成,機械手將工件從加工轉臺抓取放到流水傳送帶上,完成工件傳送、到位檢測、次品擋料及推料功能。
      (6)實訓臺體
      鋁合金型材組成。雙開門設計,可全部打開,方便對電氣控制箱學習。
      框架尺寸:1200mm×1000mm×800mm
      供電電源:AC220V±10%(50Hz)
      電流:≤16A
      重量:≤100kg
      2、工業控制器
      (1)PLC控制器
      位于電氣控制箱內,具有多通道高頻率高速輸入輸出端口,36個輸入,24個輸出,60點晶體管輸出,外擴1個4通道電壓電流輸入模塊,1個16點繼電器輸出擴展模塊,1個以太網擴展模塊。
      (2)HMI人機交互終端
      人機交互終端采用10寸觸摸屏,與PLC控制器之間通過ModbusRTU工業總線協議進行交互??梢酝ㄟ^交互終端校準立體庫位坐標,控制系統手動運行、自動運行,觀察設備運行狀態。
      (3)嵌入式測控終端
      由Cortex-M4內核和1.8寸TFT顯示屏組成,具有8路模擬量輸入通道,可配置電壓電流類型,4路數字量輸入通道,4路PWM輸出通道,1路繼電器輸出通道,具有RS485接口,支持ModbusRTU協議;具有RJ45網絡接口,支持網絡通信。
      (4)工業網關
      由Cortex-A9以上內核主板和7寸以上電容觸摸屏組成,具有RS485、CAN、以太網接口,板載WiFi模塊,運行Android、Linux雙操作系統,可一鍵切換,支持ModbusRTU、ModbusTCP工業網絡協議,MQTT、HTTP平臺接入協議等。
      五、軟件系統
            本平臺系統主要由基礎信息化設備(服務器、路由器、交換機、顯示終端等)、工業控制器軟件、工業網關應用軟件、工業互聯網平臺、數值分析應用軟件幾部分組成。以下進行詳細說明。
      1、工業控制器軟件
      包含PLC可編程控制器軟件和HMI人機交互軟件,相互配合完成工業產線從取料、加工、檢測、分揀、次品推料、成品上架等完整工藝流程。HMI人機交互具有調整模式和自動模式。調整模式支持工業設備參數調整,可單獨調試某一個設備,比如庫位占用狀態、堆垛機控制、加工臺模擬加工控制、傳送帶控制等;自動模式支持模擬加工流水線自動運行,無需人工干預。

      (1)工業網關應用軟件
      Android應用APP,用于和工業控制單元主控設備交互,獲取工業設備運行狀態并顯示,同時進行協議轉換。主界面如下圖所示,包含六大分區:原料/成品區,加工區,傳輸區,檢驗區,聯網狀態,系統設置。
      (2)工業互聯網平臺
      工業互聯網平臺構建在ubuntu系統服務器中,服務器內置Mysql數據庫,MQTT代理服務器,主要由以下模塊組成。
      接入協議管理模塊。該模塊是核心模塊,用于建立與工業網關等物聯網終端的連接和數據收集處理;建立與數據庫的連接,將相關數據寫入數據庫。
      數據庫模塊。采用MYSQL構建關系型數據庫,用于存儲服務器地址信息,網關設備的ID、地址信息,庫位的狀態信息,工件的殘次品數據等。
      可視化展示模塊。采用曲線圖、餅狀圖、柱狀圖、數字圖文等常用插件進行。平臺主頁顯示設備運行狀態、主軸運行參數曲線、總單量及加工量、庫位狀態、最近5日的訂單加工統計圖以及加工合格率統計。如圖所示。
      具有以下功能:
      生產管理:下達訂單、監控生產過程情況。
      設備管理:監測設備運行狀態等
      庫存管理:查看庫存狀態,成品、廢品數量。
      質量管理:查看產品質量,合格率占比。
      可訪問攝像頭對實訓臺作業進行遠程視頻監控。
      (3)數值分析應用軟件
      該軟件運行在上位機,可與工業現場控制器通信,獲取現場傳感器監測數據存入本地計算機的數據庫中,進行實時采集、歷史曲線、統計學分析、傅里葉變換、曲線擬合等數據分析。歷史曲線顯示效果。對數據進行傅里葉變換。
      六、配置清單

      序號

      類別

      名稱

      單套數量

      備注

      1

      網關

      Android工業以太網網關

      1

      7寸電容觸摸屏

      2

      控制器

      嵌入式測控終端

      1

      1.8寸顯示屏

      3

      PLC采集控制器

      1

      位于電箱內

      4

      HMI觸摸屏

      1

      10寸

      5

      工業設備

      立體倉庫

      1

      26列,含庫位檢測傳感器

      6

      立體倉庫堆垛機

      1

      含三組絲桿滑臺

      7

      立體倉庫堆垛機控制器

      1

       

      8

      加工轉臺裝置

      1

       

      9

      AI機器視覺檢測儀

      1

      含工業攝像頭

      10

      工業柔性機械手

      1

      含機械手控制器

      11

      傳送帶

      1

      含到位檢測傳感器

      12

      氣缸推桿裝置

      1

      含擋料氣缸、推料氣缸

      13

      三色警燈

      1

       

      14

      空氣壓縮機

      1

       

      15

      工業傳感器

      溫度傳感器

      1

       

      16

      轉速變送器

      1

       

      17

      加速度振動傳感器

      1

       

      18

      壓力傳感器

      1

       

      19

      通用設備

      WiFi網絡攝像頭

      1

       

      20

      無線路由器

      1

      位于實訓臺內

      21

      平臺框架

      網板鈑金實訓臺

      1

       

      22

      電氣控制箱

      1套

      含漏電保護器、斷路器、繼電器、接地塊、變頻器、步進驅動器、電機控制器、穩壓電源、連接器等

      23

      電源開關

      1

       

      24

      急停開關

      1

       

      25

       

      附件

      直連網線

      4

       

      26

      加工工件

      6

       

      27

      TF Card

      1

       

      28

      TF Card讀卡器

      1

       

      29

      J-LINK仿真器

      1

      20芯排線

      30

      下載調試板

      1

      10芯排線

      31

      4P-2.54排線

      1

      15cm

      32

      12V穩壓電源

      1

       

      33

      20CM連接線

      12

      (黑紅藍綠黃白各2根)

      34

      Mini USB線

      1

      燒寫PLC和觸摸屏程序

      35

      USB延長線

      1

       

      36

      螺絲刀

      1

       

      37

      產品說明書

      1

       

      38

      合格證

      1

       

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