自动生产线拆装与调试实训装置
作者:天威教学
来源:
日期:2017-02-04 00:20:35
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文章摘要
TW-ZSX02自动生产线拆装与调试实训装置
一、系统概述:
本装置是一种最为典型的机电一体化产品,是为职业院校、职业教育培训机构而研制的,它适合机电一体、自动化等相关专业的教学和培训。该装置采用型材结构,其上安装有井式供料、切削加工、多工位装配、气动机械手搬运、皮带传送分拣等工作站及相应的电源模块、按钮模块、PLC模块、变频器及交流电机模块、步进电机驱动模块、伺服电机驱动模块和各种工业传感器等控制检测单元。在接近工业生产制造现场基础上,强化自动化生产线的安装与调试能力。
二、系统特点:
实训装置贴近工业现场要求,是典型的自动生产线,设备从选材、工艺、流程、结构、控制等各方面应从实际工业现场出发,考虑工学结合要求,融合机械、电气、气动、传感器、交流电机变频调速、步进电机驱动控制、伺服电机驱动控制、PLC控制及工业通信网络等多种技术,能开展任务驱动的项目教学法,采用PLC工业网络通信技术实现系统联动,能真实再现工业自动生产线中的供料、检测、搬运、切削加工、装配、输送、分拣过程。
整体结构采用开放式和拆装式,具有明显的动手拆装实训功能,可以拆装到各零部件及每颗细小的螺丝,能很好的服务于项目实训教学;能根据不同的任务进行更换组合模块,具有很强的可重组性,使教学或竞赛时可方便的选择需要的模块。
系统用于考核或技能竞赛时,可考察的职业能力有:
1、机械零部件的装配与调整能力
2、机电设备的安装与调试能力
3、工业现场控制系统电路安装接线能力
4、气动控制系统的安装与调试能力
5、机电一体化设备的控制程序的编写能力
6、自动控制系统的安装与调试能力
7、PLC工业现场总线网络的安装、编程与调试能力
三、技术性能
1、输入电源:三相四线(或三相五线)~380V±10% 50Hz
2、工作环境:温度-10℃~40℃ 相对湿度≤85%(25℃)海拔<4000m
3、装置容量:≤1.5kVA
4、外形尺寸:1980mm×1040mm×1300mm(不包括电脑桌)
5、安全保护:具有漏电压、漏电流保护,安全符合国家标准
四、系统组成
1、供料站:
主要由井式工件库、推料气缸、物料台、光电传感器、磁性开关、电磁阀、支架、机械零部件构成。
工作过程描述:系统启动后,推料气缸推出,把工件库中底层的工件推至物料台上。工件到位传感器检测到工件到位后,推料气缸缩回。搬运机械手伸出并抓取该工件,并将其运送至切削加工站。
2、加工站:(切削中心)
主要由物料台、物料夹紧装置、龙门式二维运动装置、主轴电机、刀具以及相应的传感器、磁性开关、电磁阀、步进电机及驱动器、主轴电机、滚珠丝杆副、支架、机械零部件构成。
工作过程描述:该站主要完成对工件的切削加工。当搬运站机械手把工件运送到该站物料台上,且光电传感器检测到工件后,机械手指夹紧工件,二维运动装置丝杆开始动作,主轴电机启动,切削加工完成后,主轴电机停止,二维运动装置丝杆带动主轴回零点,物料台重新伸出,到位后,机械手指松开,由搬运站机械手伸出并夹紧工件,将其运送至装配站。
3、装配站(三工位)
主要由井式供料单元、三工位旋转民作台、平面轴承、冲压装配单元、光电传感器、电感传感器、磁性开关、电磁阀、交流伺服电机及驱动器、支架、机械零部件构成。
工作过程描述:该站主要完成大小工件的紧合装配过程。当搬运站气动机械手把工件运送到装配站旋转工作台上后,旋转工作台顺时针旋转,将工件旋转到井式供料单元下方,井式供料单元顶料气缸伸出顶住倒数第二个工件;挡料气缸缩回,工件库中底层的工件落到待装配工件上,挡料气缸伸出到位,顶料气缸缩回物料落到工件库底层,同时旋转工作台顺时针旋转,将工件旋转到冲压装配单元下方,冲压气缸下压,完成工件紧合装配后,气缸回到原位,旋转工作台顺时针旋转到待搬运位置后,搬运站气动机械手伸出并抓取该工件,并将其运送往物料分拣站。
4、分拣站:
主要由传送带、变频器、三相交流减速电机、旋转气缸、磁性开关、电磁阀、调压过滤器、光电传感器、光纤传感器、对射传感器、计数器、支架、机械零部件构成。
工作过程描述:该站主要完成对上站传送至本站的装配完毕的工件进行分拣。系统入料口光电传感器检测到有工件,变频器启动并带动传送带运动,将工件送入分拣区,通过旋转气缸将白色工件推入1号料槽、黑色工件导入2号料槽,当对射传感器检测到有物料入槽、传输皮带停止工作,等待下一个工件,同时计数器记录工件入库个数。
5、搬运站:
主要由直线电机驱动器、直线导轨、四自由度搬运机械手、定位开关、行程开关、支架、机械零部件构成。
工作过程描述:该站主要完成向各个工作站输送工件。系统复位先回原点,当到达原点位置后,系统启动,井式供料站养料到物料台后,光电传感器检测到有工件时,搬运机械手伸出将工件搬运到切削加工站物料台上,等加工站加工完毕后,再将工件送到三位装配站完成两种不同工件装配,最后将两种工件成品送到分拣站分拣入库。
五、系统配置清单
表一:基本配置表(标配西门子系统)
序号
名称
规格
数量
单位
备注
1
工作台
1980mm×960mm×800mm
1
张
2
PLC模块
西门子CPU222(AC/DC/RLY)
2
台
8DI/600
西门子CPU224(DC/DC/DC)
2
台
14DI/10D0
西门子CPU226(DC/DC/DC)
1
台
24DI/16D0
3
变频器模块
西门子MM420 功率≥0.75KW
1
台
4
电源模块
三相电源总开关(带漏电和短路保护)1个、熔断器4只、单相三极电源插座4个、安全插座7只,DC24 5A电源
1
块
5
按钮模块
开关电源24V/6A 1组、转换开关2只、复位按钮(红、黄、绿各1只)、24V指示灯(红黄绿各2只)、急停按钮1只、蜂鸣器1只
1
块
6
步进电机驱动模块
由步进电机驱动器、指示灯、开关电源组成
1
套
7
伺服电机驱动模块
由交流伺服电机、伺服电机驱动器组成
1
套
8
触摸屏模块
昆仑通态 7英寸
1
套
9
供料机构
主要由井式工件库、推料气缸、物料台、光电传感器、磁性开关、电磁阀、支架、机械零部件构成
1
套
10
加工机构
主要由物料台、物料夹紧装置、龙门式二维运动装置、主轴电机、刀具以及相应的传感器、磁性开关、电磁阀、步进电机及驱动器、主轴电机、滚珠丝杆副、支架、机械零部件构成
1
套
11
装配机构
主要由井式供料单元、三工位旋转工作台、平面轴承、冲压装配单元、光电传感器、磁性开关、电磁阀、交流伺服电机及驱动器、支架、机械零部件构成
1
套
12
分拣机构
主要由传送带、变频器、三相交流减速电机、旋转气缸、磁性开关、电磁阀、调压过滤器、光电传感器、光纤传感器、对射传感器、计数器、支架、机械零部件构成
1
套
13
搬运机构
主要由直线电机驱动器、直线导轨、四自由度搬运机械手、定位开关、行程开关、支架、机械零部件构成
1
套
14
接线端子板
接线端子排及安全型插座
1
套
15
工件
含大小黑白工件
1
套
16
电源线
单相三芯电源线
4
根
17
实训导线
强电、弱电连接导线
1
套
18
PU气管
Φ4/Φ6若干
1
套
19
气动接头
气动快插式三通接头EPE6
5
只
20
PLC编程电缆
PC/PPI
2
根
21
配套光盘
PLC编程软件(DEMO版)、使用手册、程序等
1
套
22
配套工具
工具箱:十字长柄螺丝刀、大、中、小号一字螺丝刀,中、小号十字螺丝刀、钟表螺丝刀,剥线钳,尖嘴钳,剪刀,电烙铁,验电笔,镊子,活动扳手,内六角扳手(8把)
1
套
23
挂线架
TH-JD20
1
个
24
型材电脑桌
TH-JD21
1
张
25
静音气泵
0.4~0.8MPa
1
台
26
计算机
品牌机
1
台
用户自配
三菱:
序号
名称
型号规格
数量
1
三菱PLC
FX2N-16MR 8路数字量输入/8路继电器输出
2只
2
三菱PLC
FX2N-16MT 8路数字量输如/8路晶体管输出
1只
3
三菱PLC
FX2N-48MT 24路数字量输入/25路晶体管输出
2只
4
三菱通信模块
FX2N-485BD
5只
5
三菱变频器
FR-E740 功率≥0.75kw
1只
六、实训项目
(一)气动控制回路安装与调试
该配置配有多种类型的气缸、电磁阀,磁性开关,如:单出杆气缸、单出双杆气缸、旋转气缸等气动执行元件、单控电磁阀、双控电磁阀和磁性开关等,基于这些气动控制元件,可完成下列气动技术的安装调试训练任务:
1、气动方向控制回路的安装与调试
2、气动速度控制回路的安装与调试
3、气动旋转控制回路的安装与调试
4、气动顺序控制回路的安装与调试
5、气动机械手装置的安装与调试
6、气动系统的安装与调试
(二)电气控制电路的安装和PLC程序编写
该装置配有西门子S7-200主机模块、MM420变频器模块、伺服电机驱动模块、步进电机驱动模块和各种传感器等,基于这些模块,可完成下列PLC应用技术训练任务:
1、异步电机控制电路的连接与控制程序编写
2、异步电机调速控制电路的连接与控制程序编写
3、步进电机控制电路的连接与控制程序编写
4、交流伺服电机控制电路的连接与控制程序编写
5、气动方向控制程序编写
6、气动顺序动作控制程序编写
7、气动机械手控制程序编写
8、皮带输送控制程序编写
9、自动生产线控制程序编写
(三)PLC工业通讯网络的安装及调试
本系统选用西门子S7-200PLC作为主控制器,其本身集成RS485通信口具备PPI网络通信功能,基于本网络通信功能,可完成下列工业现场总线通信技术训练任务:
1、PPI网络的硬件连接、调试
2、PPI网络参数设置、调试
3、基于多台西门子S7-200 PLC的复杂PPI网络数据读写程序编写与调试
(四)机电设备安装与调试项目
井式供料、切削加工、多工位装配、气动机械手搬运、皮带传送分拣等工作站及相应的电源模块、按钮模块、PLC模块、变频器及交流电机模块、步进电机驱动模块、伺服电机驱动模块和各种工业传感器等控制检测单元为硬件平台,可完成下列机电设备安装和控制的训练任务:
1、井式供料机构的安装与调试
2、切削加工机构的安装与调试
3、多工位装配机构的安装与调试
4、气动机械手设备安装与调试
5、输送线设备安装与调试
6、工件分拣机构的安装与调试
7、自动生产线系统安装与调试
上一个产品:光机电一体化控制实训系统
下一个产品:模块化生产培训系统
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自动生产线拆装与调试实训装置
产品详情
表2:PLC及变频器选配表(用户可根据需要进行选配)
机电一体化实训设备最新产品
企业信息
设备名称:自动生产线实训考核装备(装配Mitsubish系统) 数量:2套
自动生产线实训考核装备(装配SIEMENS系统) 数量:2套
功能配置及技术指标要求:
设备名称 |
规格型号(技术参数、性能要求) |
数量 |
单位 |
备注 |
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自动生产线实训考核装备(装配Mitsubish系统)
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一、设备要求 设备的功能、结构及配置满足或优于全国职业技能大赛使用设备,提供实验指导书,提供相关证明文件。 要求实验指导书主要内容包括自动生产线简介、自动化生产线各单元安装与调试、自动生产线安装与调试等内容。装置将总任务分解为若干个任务进行了循序渐进的讲述。编写紧扣“准确性、实用性、先进性、可读性”的原则,力求深入浅出、图文并茂,达到提高学生学习兴趣和效率以及易学、易懂、易上手的目的。要求与三菱系统配套使用。 人机界面、组态技术的编程与调试能力,符合国家职业技术标准“可编程序设计师三级标准”。 二、设备概述 该装备由安装在铝合金导轨式实训台上的送料单元、加工单元、装配单元、输送单元和分拣单元5个单元组成。电气布局采用双抽屉式,所有其电气控制器都安装在网孔板式的抽屉上,这种机电分离的格式跟加符合了工业实际情况。其中,每一工作单元都可自成一个独立的系统,同时也都是一个机电一体化的系统。各个单元的执行机构基本上以气动执行机构为主,但输送单元的机械手装置整体运动则采取伺服电机驱动、精密定位的位置控制,该驱动系统具有长行程、多定位点的特点,是一个典型的一维位置控制系统。分拣单元的传送带驱动则采用了通用变频器驱动三相异步电动机的交流传动装置。位置控制和变频器技术是现代工业企业应用最为广泛的电气控制技术。 在该设备上应用了多种类型的传感器,分别用于判断物体的运动位置、物体通过的状态、物体的颜色及材质等。传感器技术是机电一体化技术中的关键技术之一,是现代工业实现高度自动化的前提之一。 在控制方面,标准配置采用了基于RS485串行通信的PLC网络控制方案,即每一工作单元由一台PLC承担其控制任务,各PLC之间通过RS485串行通讯实现互连的分布式控制方式。用户可根据需要选择不同厂家的PLC及其所支持的RS485通信模式,组建成一个小型的PLC网络。小型PLC网络以其结构简单,价格低廉的特点在小型自动生产线仍然有着广泛的应用,在现代工业网络通信中仍占据相当的份额。另一方面,掌握基于RS485串行通信的PLC网络技术,将为进一步学习现场总线技术、工业以太网技术等打下了良好的基础。 |
2 |
套 |
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三、功能特点 自动生产线实训考核装备需要具有以下优点: 1.基本包含了高职自动化类专业的核心知识点。 2.具有很高的灵活性和易扩展性,特别适于技能考核和竞赛。 3.很容易将485通讯模式升级为现场总线、远程I/O模式等。 4.输送站的位置控制伺服电机和步进电机很容易跟换。 5.工作站升级容易。 6.工作流程由浅入深,符合教学规律。 各个单元的基本功能如下: 1.供料单元 供料单元的基本功能: 供料单元是起始单元,在整个系统中,起着向系统中的其他单元提供原料的作用。 供料单元的具体功能: 按照需要将放置在料仓中待加工工件(原料)自动地推出到物料台上,以便输送单元的机械手将其抓取,输送到其他单元上。 供料单元的主要组成: 主要包括竖式料筒,顶料气缸,推料气缸,物料检测传感器部件,安装支架平台,材料检测装置部件,带保护接线端子单元等组成。 2.加工单元 加工单元的基本功能: 加工单元是对工件处理单元之一,在整个系统中,起着对输送站送来工件进行模拟冲孔处理或工件冲压等作用。 加工单元的具体功能: (1)把该单元物料台上的工件(工件由输送单元的抓取机械手装置供料送来)送到冲压机构下面,完成一次冲压加工动作,然后再送回到物料台上,待输送单元的抓取机械手装置取出。 (2)该单元物料台上的工件(工件由输送单元的抓取机械手装置从装配站送来)送到冲压机构下面,完成把小工件压入到大工件的工作过程,然后再送回到物料台上,待输送单元的抓取机械手装置取出。 加工单元的主要组成: 主要包括滑动料台,模拟冲头和冲床, 紧机械手,物料台伸出/缩回气缸,带保护接线端子单元及相应的传感器,电磁阀构等组成。 |
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3.装配单元 装配单元的基本功能: 装配单元是对工件处理的力一单元,在整个系统中,起着对输送站送来工件进行装配及小工件供料的作用。 装配单元的具体功能: 将该单元将料仓内的黑色或白色小圆柱工件进行送料抬上。 (1)把从加工单元已加工好的大工件进行装配(通过机械手把小工件装配到大工件内),然由输送单元的搬运机械手搬向分解单元。 (2)把从供料单元的大工件进行装配(通过机械手把小工件装配到大工件内),然由输送单元的搬运机械手搬加工单元进行冲压的加工。 装配单元的主要组成: 主要包括供料机构,旋转送料单元,机械手装配单元,放料台,带保护接线端子单元等组成。 4.分拣单元 分拣单元的基本功能: 完成将上一单元送来的已加工、装配的工件进行分拣,使不同颜色的工件从不同的料槽分流、分别进行组合的功能。 分拣单元的主要组成: 主要包括传送带机构,三相电机动力单元,分拣气动组件,传感器检测单元,高进度反馈和定位机构,带保护接线端子单元等组成。 5.输送单元 输送单元的基本功能: 该单元通过到指定单元的物料台精确定位,并在该物料台上抓取工件,把抓取到的工件输送到指定地点然后放下的功能。 输送单元的主要组成: 主要包括四自由度机械手,直线输单元,比例传送机构,多功能安装支架,同步轮,同步带, 带保护接线端子单元等组成。 |
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四、配套电气控制整体解决软件 1.软件介绍: 软件提供直观的设计、动画演示、模拟和分析电路。和用户友好的环境。它与控制系统、传感器与执行机构的交互极其方便。用它做设计、仿真模拟、调试以至维修及故障判别会非常有用,可大大提高效率。教师能够在较短的时间内向学生呈现更多的内容,提高学生理解概念和排除故障,更好的理解理论知识,吸收应用知识。 除了上述实现的基本的功能外,用户还可以自定义宏,元件库以及模板,用标准的组件、灵活的绘图工具来实现用户的理论教学仿真。同时通过仿真教学软件自带动态的,实时的可视化仿真。在仿真过程中,组件采用动画的方式呈现,线和管路根据实时的状态采用色标方式呈现。在仿真构成中用户也可以修改,断开线路和管路进行测量或更换部件的解决系统故障、实时进行整个回路。仿真过程中可以帮助老师解释系统当前操作和对课堂讲解的理论知识探究,同时允许坚持系统参数的变化,例如压力、流量、位移、任一点上的电流电压等。仿真可被设定为多种模式进行控制仿真的速度。同时也可以通过剖面图动画仿真,进一步深入了解其机构。 在仿真教学软件中也可以进行建立虚拟的被控对象,通过外部接口,外部设备与其通信操作。同时老师也可以对其仿真的组件进行设置故障,辅助更好的进行教学实验。 软件要求与供应商现有的实训设备进行进一步的整合,融合进入供应商的实训设备的课程体系中,开发自动化生动课堂,点破理论与实际设备应用中的教学界限,学生在理论中学习,在虚拟实验室中进行直接验证,最后到实际设备中得到成果。 2.软件参数 (1)系统功能 在自动化仿真软件围绕仿真、动画、系统的设计的三大功能来实现系统的仿真教学。目前已经建立好的模块有:l ☆液压&比例液压 l ☆气动 ☆电气控制 ☆电工 ☆PLC逻辑梯形图l ☆顺序功能图l ☆电工单线图 ☆数字电子技术 ☆2d/3d人机界面(HMI) ☆控制面板 |
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☆机械连接 ☆OPC客户端& OPC服务器 ☆创建教学用视听材料 用户通过这些模块可以灵活的选择使用仿真,科研,教学,演示。本次采购的为其中的电气技术软件培训整体解决方案包。 (2)用户对象 该软件适合中、高等院校进行教学课程设计、教师备课、教师与学生互动、学生考核、培训等教学活动。通过软件实现在课堂中验证所学理论,以全彩方式动态展示系统行为,加强对不同系统相互作用的理解,直观地测试所有类型的系统,使多种系统集成展示更便利,在虚拟系统上加强教学和学习,容易地集成到课程内容中,可以容易地被老师和学生使用 。 (3)系统环境 硬件运行环境: CPU: Intel Core 2 双核 1.83 GHz 或相当。 内存: 2 GB 或多于系统所需量。 显卡: 显存 512 MB 或更高,最低屏幕分辨率1024×768 。 硬盘空间: 3 GB 可用空间。 软件运行环境 操作系统: Windows Vista SP2、7 SP1、8 or 8.1专业版(32位or64位) 五、系统特点 (一)功能库选型 1.液压与气动模块 (1)液压库 其符合ISO 1219 - 1和1219 - 2标准,液压库(工业和比例)提供了所需的所有组件符号来创建移动和工业液压系统和功能。 组件是预先配置的。此外仿真性能曲线等参数,外部负载、泄漏、粘度、热特性可以根据需要配置。 (2)气动库 气动库包括所有的符号创造必要的气动,电控气动和逻辑气动所需要的组件。与液压库一样,气动元件的参数也可以根据用户需求配置。 2.电气控制模块 电气控制库元可以与其他的所有组件之间进行交互,在自动化仿真环境里组成电控系统。其集成IEC 和JIC标准。 3.电工电子模块 (1)电工库 电工库提供了一个广泛的组件创建的交流和直流电路,从基础到高级的应用。它支持IEC和NEMA标准。 电机软启动器和变频驱动器,它提供了符合制造商实际模型,比如西门子™组件,Allen Brad Ley™,等真实摩西构建的组件。配电柜和接线盒工具可以快速实现和设计相关功能模组。并支持安装导轨与管路设计组件。 |
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(2)数字电路库 数字电子电路图库提供完备的标准配件,包含反相器、逻辑门、触发器、计数器、移位寄存比较器、开关、LED、7段数码管显示、解码器、多路传输器等,从简单到复杂的逻辑元件一一俱全。 4.可编程控制器与传感器应用模块 (1)PLC逻辑库 仿真软件提供三种PLC逻辑梯形图编程:Allen Brad Ley™,西门子™和IEC61131-3。很容易创建和模拟控制一个自动化系统的一部分。 (2)功能图(SFC/GRAFCET)库 顺序功能图库是实现控制结构的首选工具。除了使用宏步骤外,Famic自动化仿真软件也支持使用等级封装步骤来建立。 5.供配电模块 这个元件库为各电压等级的发电、输电和配电提供了采用单线的方式表示设计组件。 6.2D/3D人机界面(HMI)模块 该模块提供了便携课时强的设计工具,可以形象的设计动画和控制面板,通过Automation Studio™提供的3D编辑器可以实现3D动画的仿真。支持STEP, STL 以及 IGES三种格式3D零件的导入.在仿真中实现各种机器设备的操作行为与过程。 7.机械连接 使用机械管理器、机械机构可以与流体动力执行机构来模拟和动画效果。 (二)软件的特色 1.OPC客户端与OPC服务器 软件提供OPC客户端和OPC服务器模块。 OPC客户端是一个标准的软件接口,允许软件™交换数据与任何公司或其他控制设备的OPC服务器是可用的,反之亦然。 2.使用现场总线(CAN BUS)连接虚拟设备 软件可以与任何兼容OPC/CAN BUS的控制设备进行通信。 3.导出功能 在软件中允许用户导出SFC.GRAFCET到XML格式或者到SIEMENS STEP7,并且支持用户下载到SIEMENS S7-300系列PLC中,这是其他仿真软件所不具备的。 4.故障诊断 创建组件故障或启动一个预定义组件故障可以训练学生排除故障的能力,学生在“假设”的场景中学习快速查找和解决系统潜在问题。可以设置两种条件自动或手动。 5.教学视频课件制作 用户在仿真自动化平台提供的工作流程管理里面制作相对应的教学课件,方便老师进行教学管理,理论讲解。 6.创建用户自定义宏和模板 选用标准组件,灵活的绘图工具,以及分组功能,用户可以创建自定义自己的库和模板。 |
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(四)可完成的实训项目 1.有机融合了机械技术(包括气动技术)、传感器技术、交流电动机变频调速和步进电机驱动控制、触摸屏技术、PLC控制及通信网络等技术,体现了现代制造业生产过程的特征。 1) 供料单元的安装与调试的实训; 2) 加工单元的安装与调试的实训; 3) 装配单元的安装与调试的实训; 4) 分拣单元的安装与调试的实训; 5) 输送单元的安装与调试的实训; 6) 自动生产线控制的安装与调试的实训。 2.整体结构采用开放式和拆装式,能方便地更换模块,按具有生产性功能和整合学习功能的原则确定模块内容,使教学或竞赛时可方便的选择需要的模块。设备的扩展性和升级性强,要求: 1)可扩展工作单元; 2)电气升级为现场总线; 3)定位模块来控制伺服电机等。 3.用于教学,可按工作过程导向,工学结合的模式规划教学活动,完成以下工作任务:符合循序渐进的教学规律 (1)气动系统的安装与调试项目 选用该装备配置的单出杆气缸、单出双杆气缸、旋转气缸等气动执行元件和单控电磁换向阀、双控电磁换向阀和磁性开关等气动控制元件,可完成下列气动技术的工作任务: 1) 气动方向控制回路的安装; 2) 气动速度控制回路的安装; 3) 摆动控制回路的安装; 4) 气动顺序控制回路的安装; 5) 气动机械手装置的安装; 6) 气动系统安装与调试; 7) 气动综合系统的设计与安装。 |
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(2)电气控制电路的安装和PLC程序编写项目 选用该装置配置的PLC模块、变频器模块和伺服驱动模块、传感器等,可完成下列PLC应用技术工作任务: 1) 三相电动机正反转控制电路的连接与控制程序编写; 2) 三相电动机控制电路的连接与控制程序编写; 3) 电动机调速控制电路的连接与控制程序编写; 4) 变频器模拟量控制的连接与控制程序编写; 5) 伺服电机控制电路的连接与参数设置; 6) PLC控制网络控制技术; 7) 气动方向控制程序编写; 8) 气动顺序动作控制程序编写; 9) 气动机械手控制程序编写; 10) 皮带输送机控制程序编写; 11) 机电一体化设备控制程序编写; 12) 自动生产线控制程序编写。 (3)PLC通讯网络的安装、程序编制及调试 PLC控制技术---485通信技术的编程和调试 4)机电设备安装与调试项目 选用该装置配置的机电一体化设备部件、PLC模块、变频器模块和指令开关、传感器等,可完成下列机电设备安装和机电一体化技术的工作任务: 1) 传动装置同轴度的调整; 2) 供料单元的机械安装与调整; 3) 加工单元的机械安装与调整; 4) 装配单元的机械安装与调整; 5) 分拣单元的机械安装与调整; 6) 输送单元的机械安装与调试; 7) 自动生产线设备安装与调试。 |
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4.该装备用于考核或技能竞赛,可考察的职业能力: 1) 机械构件的装配与调整能力; 2) 机电设备的安装与调试能力; 3) 电路安装能力; 4) ★气动系统的安装与调试能力; 5) ★变频器在自动生产线的使用能力; 6) 伺服电机在自动生产线的使用能力; 7) ★PLC模拟量控制在自动生产线的使用能力; 8) ★机电一体化设备的控制程序的编写能力; 9) 自动控制系统的安装与调试能力。 10) ★PLC网络的安装、编程与调试能力。 11) ★人机界面、组态技术的编程与调试能力 ★符合国家职业技术标准“可编程序设计师三级标准” 配置清单
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附表一 工具配置
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附表二 PLC配置 Mitsubish系统
技术指标: 1.交流电源:三相五线 AC 380 V±10% 50Hz; 2.温度:-10~50℃;环境湿度:≤90%无水珠凝结; 3.外形尺寸:长×宽×高=2100mm×1000mm×1500mm; 4.整机功耗:≤1.5 kVA; 5.安全保护措施:实训台桌面采用高绝缘、高强度、耐高温的高密度板。具有接地保护、漏电保护功能,安全性符合相关的国标标准。采用高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型实验导线 附录:自动化生产线教学资源库建设 一、 建设内容要求 开发可用于自动化专业学生课堂教学与拓展学习使用的数字化教学资源,包括提供供料单元等图片、动画、视频、程序等系列课程素材资源。
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二、 素材资源技术指标 1.图片 图片内容包括各单元的外观图、结构图、I/O接线电路图、气动图、各组件图。图片像素为72分辨率(800px×600px),对于过大的图片需要进行优化且必须保证图片清晰,使用相关的优化图片工具进行优化;后缀名全部为小写,文件的格式为jpg。 2.动画 动画格式是Flash动画。动画内容包括:漫射式光电开关工作原理动画;磁性开关工作原理动画;电感接近开关工作原理动画;双电控电磁转换向阀工作原理动画;笔形气缸工作动画。 3.视频 采用视频压缩工具对原始视频进行压缩转换,保证试听效果前提下尽量压缩文件,所有视频(vob.ifo.(DVD).mpg.mepg.dat.mp4.3gp.mov.rm.ram.rmvb.wmv.asf.avi)都需要转换成flv格式。 注意:转换是需要保持原始录制尺寸。录屏视频尺寸建议800*600,最大不能超过1000-560,否则在一些笔记本(1366*768)或电脑(1024*768)上面不能完全显示。 视频内容要求:供料单元结构安装视频;供料单元工作视频;供料单元各部分调试视频;笔形气缸磁性开关调整视频;物料检测光电开关调整视频;加工单元结构安装视频;加工单元工作视频;加工单元各部分调试视频;装配单元结构安装视频;装配单元工作视频;装配单元各部分调试视频;分拣单元结构安装视频;分拣单元工作视频;分拣单元各部分调试视频;输送单元结构安装视频;输送单元工作视频;输送单元各部分调试视频。 4. 程序 提供各单元控制程序 |
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设备名称 |
规格型号(技术参数、性能要求) |
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自动生产线实训考核装备(装配SIEMENS系统) |
一、设备要求 设备的功能、结构及配置满足或优于全国职业技能大赛使用设备,提供实验指导书,提供相关证明文件。 要求实验指导书包括教学设计、自动线简介、自动化生产线核心技术应用、自动化生产线各单元安装与调试、自动生产线安装与调试、生产线技术拓展知识等内容。其主要特点是以全国职业院校技能大赛自动线安装与调试指定的典型工作任务为载体,将总任务分解为若干个任务进行循序渐进的讲述。编写紧扣“准确性、实用性、先进性、可读性”原则,将学习、工作融于轻松愉悦的环境中,力求达到提高学生学习兴趣和效率以及易学、易懂、易上手的目的。本书适合作为高职高专相关课程的教材,并可作为相关工程技术人员研究自动化生产线的参考书。与西门子系统配套使用。 人机界面、组态技术的编程与调试能力,符合国家职业技术标准“可编程序设计师三级标准”。 二、设备概述 该装备由安装在铝合金导轨式实训台上的送料单元、加工单元、装配单元、输送单元和分拣单元5个单元组成。电气布局采用双抽屉式,所有其电气控制器都安装在网孔板式的抽屉上,这种机电分离的格式跟加符合了工业实际情况。其中,每一工作单元都可自成一个独立的系统,同时也都是一个机电一体化的系统。各个单元的执行机构基本上以气动执行机构为主,但输送单元的机械手装置整体运动则采取伺服电机驱动、精密定位的位置控制,该驱动系统具有长行程、多定位点的特点,是一个典型的一维位置控制系统。分拣单元的传送带驱动则采用了通用变频器驱动三相异步电动机的交流传动装置。位置控制和变频器技术是现代工业企业应用最为广泛的电气控制技术。 在该设备上应用了多种类型的传感器,分别用于判断物体的运动位置、物体通过的状态、物体的颜色及材质等。传感器技术是机电一体化技术中的关键技术之一,是现代工业实现高度自动化的前提之一。 在控制方面,标准配置采用了基于RS485串行通信的PLC网络控制方案,即每一工作单元由一台PLC承担其控制任务,各PLC之间通过RS485串行通讯实现互连的分布式控制方式。用户可根据需要选择不同厂家的PLC及其所支持的RS485通信模式,组建成一个小型的PLC网络。小型PLC网络以其结构简单,价格低廉的特点在小型自动生产线仍然有着广泛的应用,在现代工业网络通信中仍占据相当的份额。另一方面,掌握基于RS485串行通信的PLC网络技术,将为进一步学习现场总线技术、工业以太网技术等打下了良好的基础。 |
2 |
套 |
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三、功能特点 自动生产线实训考核装备需要具有以下优点: 1. 基本包含了高职自动化类专业的核心知识点。 2. 具有很高的灵活性和易扩展性,特别适于技能考核和竞赛。 3. 很容易将485通讯模式升级为现场总线、远程I/O模式等。 4. 输送站的位置控制伺服电机和步进电机很容易更换。 5. 工作站的升级也非常的容易。 6. 工作流程由浅入深,符合教学规律。 各个单元的基本功能如下: 1.供料单元 供料单元的基本功能: 供料单元是起始单元,在整个系统中,起着向系统中的其他单元提供原料的作用。 供料单元的具体功能: 按照需要将放置在料仓中待加工工件(原料)自动地推出到物料台上,以便输送单元的机械手将其抓取,输送到其他单元上。 供料单元的主要组成: 主要包括竖式料筒,顶料气缸,推料气缸,物料检测传感器部件,安装支架平台,材料检测装置部件,带保护接线端子单元等组成。 2.加工单元 加工单元的基本功能: 加工单元是对工件处理单元之一,在整个系统中,起着对输送站送来工件进行模拟冲孔处理或工件冲压等作用。 加工单元的具体功能: (1)把该单元物料台上的工件(工件由输送单元的抓取机械手装置供料送来)送到冲压机构下面,完成一次冲压加工动作,然后再送回到物料台上,待输送单元的抓取机械手装置取出。 (2)该单元物料台上的工件(工件由输送单元的抓取机械手装置从装配站送来)送到冲压机构下面,完成把小工件压入到大工件的工作过程,然后再送回到物料台上,待输送单元的抓取机械手装置取出。 加工单元的主要组成: 主要包括滑动料台,模拟冲头和冲床, 紧机械手,物料台伸出/缩回气缸,带保护接线端子单元及相应的传感器,电磁阀构等组成 |
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3.装配单元 装配单元的基本功能: 装配单元是对工件处理的力一单元,在整个系统中,起着对输送站送来工件进行装配及小工件供料的作用。 装配单元的具体功能: 将该单元将料仓内的黑色或白色小圆柱工件进行送料抬上。 (1)、把从加工单元已加工好的大工件进行装配(通过机械手把小工件装配到大工件内),然由输送单元的搬运机械手搬向分解单元。 (2)、把从供料单元的大工件进行装配(通过机械手把小工件装配到大工件内),然由输送单元的搬运机械手搬加工单元进行冲压的加工。 装配单元的主要组成: 主要包括供料机构,旋转送料单元,机械手装配单元,放料台,带保护接线端子单元等组成。 4.分拣单元 分拣单元的基本功能: 完成将上一单元送来的已加工、装配的工件进行分拣,使不同颜色的工件从不同的料槽分流、分别进行组合的功能。 分拣单元的主要组成: 主要包括传送带机构,三相电机动力单元,分拣气动组件,传感器检测单元,高进度反馈和定位机构,带保护接线端子单元等组成。 5.输送单元 输送单元的基本功能: 该单元通过到指定单元的物料台精确定位,并在该物料台上抓取工件,把抓取到的工件输送到指定地点然后放下的功能。 输送单元的主要组成: 主要包括四自由度机械手,直线输单元,比例传送机构,多功能安装支架,同步轮,同步带, 带保护接线端子单元等组成。 |
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四、配套电气控制整体解决软件 1.软件介绍 软件提供直观的设计、动画演示、模拟和分析电路。和用户友好的环境。它与控制系统、传感器与执行机构的交互极其方便。用它做设计、仿真模拟、调试以至维修及故障判别会非常有用,可大大提高效率。教师能够在较短的时间内向学生呈现更多的内容,提高学生理解概念和排除故障,更好的理解理论知识,吸收应用知识。 除了上述实现的基本的功能外,用户还可以自定义宏,元件库以及模板,用标准的组件、灵活的绘图工具来实现用户的理论教学仿真。同时通过仿真教学软件自带动态的,实时的可视化仿真。在仿真过程中,组件采用动画的方式呈现,线和管路根据实时的状态采用色标方式呈现。在仿真构成中用户也可以修改,断开线路和管路进行测量或更换部件的解决系统故障、实时进行整个回路。仿真过程中可以帮助老师解释系统当前操作和对课堂讲解的理论知识探究,同时允许坚持系统参数的变化,例如压力、流量、位移、任一点上的电流电压等。仿真可被设定为多种模式进行控制仿真的速度。同时也可以通过剖面图动画仿真,进一步深入了解其机构。 在仿真教学软件中也可以进行建立虚拟的被控对象,通过外部接口,外部设备与其通信操作。同时老师也可以对其仿真的组件进行设置故障,辅助更好的进行教学实验。 软件要求与供应商现有的实训设备进行进一步的整合,融合进入供应商的实训设备的课程体系中,开发自动化生动课堂,点破理论与实际设备应用中的教学界限,学生在理论中学习,在虚拟实验室中进行直接验证,最后到实际设备中得到成果。 2.软件参数 (1)系统功能 在自动化仿真软件围绕仿真、动画、系统的设计的三大功能来实现系统的仿真教学。目前已经建立好的模块有: ☆液压&比例液压 ☆气动 ☆电气控制 ☆电工 ☆PLC逻辑梯形图l ☆顺序功能图l ☆电工单线图 ☆数字电子技术 |
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☆2d/3d人机界面(HMI) ☆控制面板 ☆机械连接 ☆OPC客户端& OPC服务器 ☆创建教学用视听材料 用户通过这些模块可以灵活的选择使用仿真,科研,教学,演示。本次采购的为其中的电气技术软件培训整体解决方案包。 (2)用户对象 该软件适合中、高等院校进行教学课程设计、教师备课、教师与学生互动、学生考核、培训等教学活动。通过软件实现在课堂中验证所学理论,以全彩方式动态展示系统行为,加强对不同系统相互作用的理解,直观地测试所有类型的系统,使多种系统集成展示更便利,在虚拟系统上加强教学和学习,容易地集成到课程内容中,可以容易地被老师和学生使用 。 (3)系统环境 硬件运行环境 CPU: Intel Core 2 双核 1.83 GHz 或相当。 内存: 2 GB 或多于系统所需量。 显卡: 显存 512 MB 或更高, 最低屏幕分辨率1024×768 。 硬盘空间: 3 GB 可用空间。 软件运行环境: 操作系统: Windows Vista SP2、7 SP1、 8 or 8.1 专业版 (32 位 or 64 位) 五 、系统特点 (一)功能库选型 1.液压与气动模块 (1)液压库 其符合ISO 1219 - 1和1219 - 2标准,液压库(工业和比例)提供了所需的所有组件符号来创建移动和工业液压系统和功能。 组件是预先配置的。此外仿真性能曲线等参数,外部负载、泄漏、粘度、热特性可以根据需要配置。 (2)气动库 气动库包括所有的符号创造必要的气动,电控气动和逻辑气动所需要的组件。与液压库一样,气动元件的参数也可以根据用户需求配置。 2.电气控制模块 电气控制库元可以与其他的所有组件之间进行交互,在自动化仿真环境里组成电控系统。其集成IEC 和JIC标准。 |
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3.电工电子模块 (1)电工库 电工库提供了一个广泛的组件创建的交流和直流电路,从基础到高级的应用。它支持IEC和NEMA标准。 电机软启动器和变频驱动器,它提供了符合制造商实际模型,比如西门子组件,Allen Brad Ley,等真实摩西构建的组件。配电柜和接线盒工具可以快速实现和设计相关功能模组。并支持安装导轨与管路设计组件。 (2)数字电路库 数字电子电路图库提供完备的标准配件,包含反相器、逻辑门、触发器、计数器、移位寄存比较器、开关、LED、7段数码管显示、解码器、多路传输器等,从简单到复杂的逻辑元件一一俱全。 4.可编程控制器与传感器应用模块 (1)PLC逻辑库 仿真软件提供三种PLC逻辑梯形图编程:Allen Brad Ley™,西门子™和IEC61131-3。很容易创建和模拟控制一个自动化系统的一部分。 (2)功能图(SFC/GRAFCET)库 顺序功能图库是实现控制结构的首选工具。除了使用宏步骤外,Famic自动化仿真软件也支持使用等级封装步骤来建立。 5.供配电模块 这个元件库为各电压等级的发电、输电和配电提供了采用单线的方式表示设计组件。 6.2D/3D人机界面(HMI)模块 该模块提供了便携课时强的设计工具,可以形象的设计动画和控制面板,通过Automation Studio™提供的3D编辑器可以实现3D动画的仿真。支持STEP, STL 以及 IGES三种格式3D零件的导入.在仿真中实现各种机器设备的操作行为与过程。 7.机械连接 使用机械管理器、机械机构可以与流体动力执行机构来模拟和动画效果。 (二)软件的特色 1.OPC客户端与OPC服务器 软件提供OPC客户端和OPC服务器模块。 OPC客户端是一个标准的软件接口,允许软件™交换数据与任何公司或其他控制设备的OPC服务器是可用的,反之亦然。 2.使用现场总线(CAN BUS)连接虚拟设备 软件可以与任何兼容OPC/CAN BUS的控制设备进行通信。 3.导出功能 在软件中允许用户导出SFC.GRAFCET到XML格式或者到SIEMENS STEP7,并且支持用户下载到SIEMENS S7-300系列PLC中,这是其他仿真软件所不具备的。 |
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4.故障诊断 创建组件故障或启动一个预定义组件故障可以训练学生排除故障的能力,学生在“假设”的场景中学习快速查找和解决系统潜在问题。可以设置两种条件自动或手动。 5.教学视频课件制作 用户在仿真自动化平台提供的工作流程管理里面制作相对应的教学课件,方便老师进行教学管理,理论讲解。 6.创建用户自定义宏和模板 选用标准组件,灵活的绘图工具,以及分组功能,用户可以创建自定义自己的库和模板。 (四)可完成的实训项目 1.有机融合了机械技术(包括气动技术)、传感器技术、交流电动机变频调速和步进电机驱动控制、触摸屏技术、PLC控制及通信网络等技术,体现了现代制造业生产过程的特征。 1) 供料单元的安装与调试的实训; 2) 加工单元的安装与调试的实训; 3) 装配单元的安装与调试的实训; 4) 分拣单元的安装与调试的实训; 5) 输送单元的安装与调试的实训; 6) 自动生产线控制的安装与调试的实训。 |
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2.整体结构采用开放式和拆装式,能方便地更换模块,按具有生产性功能和整合学习功能的原则确定模块内容,使教学或竞赛时可方便的选择需要的模块。设备的扩展性和升级性强,要求: 1)可扩展工作单元; 2)电气升级为现场总线; 3)定位模块来控制伺服电机等。 3.用于教学,可按工作过程导向,工学结合的模式规划教学活动,完成以下工作任务:符合循序渐进的教学规律 (1)气动系统的安装与调试项目 选用该装备配置的单出杆气缸、单出双杆气缸、旋转气缸等气动执行元件和单控电磁换向阀、双控电磁换向阀和磁性开关等气动控制元件,可完成下列气动技术的工作任务: 1) 气动方向控制回路的安装; 2) 气动速度控制回路的安装; 3) 摆动控制回路的安装; 4) 气动顺序控制回路的安装; 5) 气动机械手装置的安装; 6) 气动系统安装与调试; 7) 气动综合系统的设计与安装。 (2)电气控制电路的安装和PLC程序编写项目 选用该装置配置的PLC模块、变频器模块和伺服驱动模块、传感器等,可完成下列PLC应用技术工作任务: 1) 三相电动机正反转控制电路的连接与控制程序编写; 2) 三相电动机控制电路的连接与控制程序编写; 3) 电动机调速控制电路的连接与控制程序编写; 4) 变频器模拟量控制的连接与控制程序编写; 5) 伺服电机控制电路的连接与参数设置; 6) PLC控制网络控制技术; 7) 气动方向控制程序编写; 8) 气动顺序动作控制程序编写; |
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9) 气动机械手控制程序编写; 10) 皮带输送机控制程序编写; 11) 机电一体化设备控制程序编写; 12) 自动生产线控制程序编写。 (3)PLC通讯网络的安装、程序编制及调试 PLC控制技术---485通信技术的编程和调试 (4)机电设备安装与调试项目 选用该装置配置的机电一体化设备部件、PLC模块、变频器模块和指令开关、传感器等,可完成下列机电设备安装和机电一体化技术的工作任务: 1) 传动装置同轴度的调整; 2) 供料单元的机械安装与调整; 3) 加工单元的机械安装与调整; 4) 装配单元的机械安装与调整; 5) 分拣单元的机械安装与调整; 6) 输送单元的机械安装与调试; 7) 自动生产线设备安装与调试。 4.该装备用于考核或技能竞赛,可考察的职业能力: 1) 机械构件的装配与调整能力; 2) 机电设备的安装与调试能力; 3) 电路安装能力; 4) 气动系统的安装与调试能力; 5) 变频器在自动生产线的使用能力; 6) 伺服电机在自动生产线的使用能力; 7) PLC模拟量控制在自动生产线的使用能力; 8) 机电一体化设备的控制程序的编写能力; 9) 自动控制系统的安装与调试能力。 10) PLC网络的安装、编程与调试能力。 11) 人机界面、组态技术的编程与调试能力 符合国家职业技术标准“可编程序设计师三级标准”。 |
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配置清单
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附表一:工具配置
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附表二:PLC配置 SIEMENS系统
技术指标: 1.交流电源:三相五线 AC 380 V±10% 50Hz; 2.温度:-10~50℃;环境湿度:≤90%无水珠凝结; 3.外形尺寸:长×宽×高=2100mm×1000mm×1500mm; 4.整机功耗:≤1.5 kVA; 5.安全保护措施:实训台桌面采用高绝缘、高强度、耐高温的高密度板。具有接地保护、漏电保护功能,安全性符合相关的国标标准。采用高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型实验导线。 |
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附录:自动化生产线教学资源库建设 六、建设内容要求 开发可用于自动化专业学生课堂教学与拓展学习使用的数字化教学资源,包括提供供料单元等图片、动画、视频、程序等系列课程素材资源。
七、素材资源技术指标 1. 图片 图片内容包括各单元的外观图、结构图、I/O接线电路图、气动图、各组件图。图片像素为72分辨率(800px*600px),对于过大的图片需要进行优化且必须保证图片清晰,使用相关的优化图片工具进行优化;后缀名全部为小写,文件的格式为jpg。 2. 动画 动画格式是Flash动画。动画内容包括:漫射式光电开关工作原理动画;磁性开关工作原理动画;电感接近开关工作原理动画;双电控电磁转换向阀工作原理动画;笔形气缸工作动画。 3. 视频 采用视频压缩工具对原始视频进行压缩转换,保证试听效果前提下尽量压缩文件,所有视频(vob.ifo.(DVD).mpg.mepg.dat.mp4.3gp.mov.rm.ram.rmvb.wmv.asf.avi)都需要转换成flv格式;注意:转换是需要保持原始录制尺寸。录屏视频尺寸建议800*600,最大不能超过1000-560,否则在一些笔记本(1366*768)或电脑(1024*768)上面不能完全显示。 视频内容要求:供料单元结构安装视频;供料单元工作视频;供料单元各部分调试视频;笔形气缸磁性开关调整视频;物料检测光电开关调整视频;加工单元结构安装视频;加工单元工作视频;加工单元各部分调试视频;装配单元结构安装视频;装配单元工作视频;装配单元各部分调试视频;分拣单元结构安装视频;分拣单元工作视频;分拣单元各部分调试视频;输送单元结构安装视频;输送单元工作视频;输送单元各部分调试视频。 4. 程序 提供各单元控制程序 |
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