QA-RX01工业4.0模拟培训考核系统
一、培训考核装置的结构和工作过程
铝合金轨道式实训平台配有大型工件出料装置、伺服搬运机械手、模拟冲床加工、小型工件送料装配、自动输送分拣、6自由度工业机械手搬运、智能仓储入库等工作站。，形成典型的机电一体化设备的机械平台；电气控制采用串行通信实现分布式控制，从而形成自动化加工装配生产线，真正呈现自动化生产线的柔性加工过程。每个工作站的结构和功能如下:
(1)进料站
喂料站主要由料仓和料槽、推料缸和料台以及相应的传感器和电磁阀组成，如图1所示。
该工位的工作过程如下:系统启动后，推出推料气缸，将滑槽中最下面的工件推到料台上的工件抓取位置。工件就位传感器检测到工件就位后，气缸推出并缩回。处理站的机械手伸出抓住工件，并将其输送到加工站。
(2)加工站
加工工位主要由料台、夹紧机械手、料台伸缩气缸、加工(冲压)气缸以及相应的传感器和电磁阀组成。
该工位的功能是完成工件的冲压过程，其过程如下:
搬运站机械手将工件输送至料台→机械手夹紧工件→料台返回加工区冲压气缸下部→冲压气缸向下伸出冲压工件→完成冲压动作后向上回缩→冲压气缸回缩到位→料台再次伸出→机械手到位后松开→搬运站机械手伸出夹紧工件并输送至装配站。
(3)装配站
组装站主要由进料单元、吸盘组装单元、出料台、相应的传感器和电磁阀组成。
这个工位的作用是完成装配过程，即将黑色或白色的小圆柱形工件嵌入大工件中。
当搬运工位的机械手将工件运送到装配工位的料台上时，推动气缸伸出，使槽内底层的小圆柱形工件落到旋转送料台上，然后进行吸盘装配。机构伸出吸盘→抓住小圆筒→抬起手爪→伸出手臂→放下手爪→松开手爪，将小圆筒工件顺利装入大工件。处理站的机械手伸出抓住工件，并将其输送到材料分解站。
(4)分拣站
分拣站主要由传送带、变频器、三相电机、推料气缸、电磁阀、定位光电传感器和区分黑白的光纤传感器组成。
该站的功能是对从装配站发送的装配好的工件进行分类。当载物台送来工件放在传送带上，被进料口的光电传感器检测到时，变频器启动，工件开始送入分拣区；如果进入分拣区的工件是金属，则检测金属的感应传感器作为1号槽推进气缸的启动信号，将黑色物料推进1号槽；如果进入分拣区的工件为白色，检测到白色物料的光纤传感器将作为2号槽推料气缸的启动信号，将白色物料推入2号槽；如果进入分类区的工件是黑色的， 检测到黑色物料的光纤传感器将作为3号槽推进气缸的启动信号，将黑色物料推进3号槽。。自动生产线的加工结束了。
⑸伺服输送机构
伺服输送机构主要由伺服电机、伺服电机驱动器、同步带直线导轨、四自由度搬运机械手、电磁阀和原点定位开关组成。
该工位的功能是完成工件向各工作单元的输送。该系统分为两部分:四自由度抓取机械手单元和直线位移位置精确控制单元。系统上电后，首先执行返回原点的操作。系统启动时，当送料工位的料台检测传感器检测到有工件时，先将整个机械手提升到位，然后将手爪伸出夹紧，手爪开始收缩。整个机械手就位后，步进电机开始工作，按照设定的脉冲量到达加工工位。加工工位到位后，机械手整体提升，提升到位后，机械手整体下降。在下降之后， 工件已经被放置在加工站的材料台上，然后释放夹具，并且收回机械手。加工工位完成后，工件被送到装配工位和分拣工位，完成整个自动化生产线加工过程。
(6)六自由度工业机械手搬运
它由6自由度工业机械手本体(RV-2F-1D-S11)、工业机械手驱动器(-D)、手爪I/O电缆、I/O通信模块、控制电缆、示教装置、与夹紧机械手对应的传感器和电磁阀组成。六轴机器人将检验分拣单元检验合格的工件搬运到智能仓储单元进行存储。
(7)智能立体仓库
立体仓库装置为四层十六仓仓库，主要由机械部分、电气控制部分和上位机配置组成。具有三维运动控制功能(X、Z轴完成位置定位，Y轴完成物料进出)；
机械部分为可拆卸模块化结构，由底板(由工业组合铝型材组成)、仓体(全铝结构)、堆料机(全铝结构)、蜗轮传动部分、滚珠丝杠、光杆、异形铝材、气缸、手指、按钮角板组成。
电气元件由西门子PLC( DC/DC/DC，也可选用其他常用PLC)、步进电机、步进电机驱动器、单相漏电保护器、熔断器、开关电源、继电器、感应接近开关、微型光电开关、行程开关、按钮、工程拖链、综合电缆连接系统组成。
触摸屏组态监控采用触摸屏，可以在上位机设置和选择各种功能，可以实时监控仓库的状态。
二、系统控制方案
根据机械平台的上述工艺流程，通过串行通信实现分布式控制系统。
采用RS-485总线的PLC互连网络。
采用触摸屏人机界面，每个通信网络根据不同的主流PLC厂商有不同的配置，描述如下:
1.基于RS-485总线的PLC互联网络控制方案。
本控制方案的目标是使学生掌握RS-485通信技术和PLC互连技术，通过广播在PLC之间交换信息。作为PLC通信网络的基础技术，鉴于RS-485总线的PLC互联网络在小型分布式控制系统中的广泛应用，高职学生熟练掌握这一技能至关重要。
该设备分别有西门子S7-200系列和三菱FX2N系列的PLC配置，用户也可以选择其他厂家的控制器系统。
1)西门子S7-200系列
该方案采用PPI(点对点接口)协议实现通信，装卸站的触摸屏()和PLC(S7-226)作为智能仓库站控制系统。
2)三菱FX2N系列:
本方案采用FX2N N: N通信网络。所有工作站均插有FX2N-485-BD通信板，处理站PLC(FX2N-48MT)为主站，其他站为从站，组成n: n通信网络。触摸屏连接到主站的编程端口，分拣站的FR-D700变频器也作为第5个从站连接到网络。同时安装了伺服控制器的定位模块。各站PLC型号见配置表。