JG-JDJS柔性灌裝自動(dòng)化生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

1.1 灌裝自動(dòng)化生產(chǎn)線系統(tǒng)概述

設(shè)備由灌裝上料工作站、加蓋擰蓋工作站、檢測分揀工作站、工業(yè)機(jī)器人包裝工作站、成品自動(dòng)入庫工作站組成，包括了智能裝配生產(chǎn)系統(tǒng)、自動(dòng)包裝系統(tǒng)、自動(dòng)化立體倉庫及智能入庫系統(tǒng)、自動(dòng)檢測機(jī)質(zhì)量控制系統(tǒng)、生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)等，是一個(gè)完整的智能工廠模擬裝置，應(yīng)用了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、 PLC 控制技術(shù)、步進(jìn)控制技術(shù)、伺服控制技術(shù)、工業(yè)傳感器技術(shù)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)等工業(yè)自動(dòng)化相關(guān)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)空瓶自動(dòng)上料、顆粒物料多樣上料、物料自動(dòng)分揀、顆粒可選填裝、自動(dòng)加蓋、自動(dòng)擰蓋、成品檢測、成品分揀、機(jī)器人抓取入盒、盒蓋包裝、自動(dòng)入庫等智能生產(chǎn)全過程。

1.2灌裝自動(dòng)化生產(chǎn)線技術(shù)參數(shù)

系統(tǒng)電源： 220V

設(shè)備重量： 360kg

額定電壓： AC220V ± 5%

額定功率： 3.6KW

環(huán)境濕度：≤ 90%

設(shè)備尺寸： 420cm × 72cm × 150cm( 長×寬×高 )

安全保護(hù)功能：急停按鈕，漏電保護(hù)，過流保護(hù)。

PLC:西門子 S7-1200

伺服：西門子 V90/ 電機(jī) SIMOTICS S-1FL6

觸摸屏： MT8101IE+MT-FX3M

步進(jìn)電機(jī)：驅(qū)動(dòng)器 SR2/ 電機(jī) AM17HD6426-06N

機(jī)器人： ABB IRB120 機(jī)器人

1.3灌裝上料工作站

1.3.1 工作站介紹

上料皮帶逐個(gè)將空瓶輸送到主輸送皮帶；同時(shí)顆粒上料機(jī)構(gòu)將料筒內(nèi)的物料推出；顆粒分揀機(jī)構(gòu)對(duì)顆粒物料根據(jù)顏色進(jìn)行分揀；當(dāng)空瓶到達(dá)填裝位后，皮帶停止，定位夾緊機(jī)構(gòu)將空瓶固定；吸取機(jī)構(gòu)將分揀到位的顆粒物料吸取放到空瓶內(nèi)；瓶子內(nèi)物料到達(dá)設(shè)定的顆粒數(shù)量后，定位夾緊機(jī)構(gòu)松開，皮帶啟動(dòng)，將瓶子輸送到下一個(gè)工位。此單元可以設(shè)定多樣化的填裝方式，可從物料顏色（ 2 種）、顆粒數(shù)量（最多 4 粒）進(jìn)行不同的組合，產(chǎn)生 8 種填裝方式。

1.3.2主要技術(shù)參數(shù)

CPU（ 1214C DCDCDC ）：品牌西門子， 14 點(diǎn)集成 24 V 直流數(shù)字量輸入， 10 點(diǎn)集成數(shù)字量輸出， 2 點(diǎn)集成模擬量輸入， 0 至 10 V ， 2 點(diǎn)脈沖輸出 (PTO) ，頻率高達(dá) 100 kHz ，脈沖寬度調(diào)制輸出 (PWM) ，頻率高達(dá) 100 kHz ，集成以太網(wǎng)接口（ TCP/IP native 、 ISO-on-TCP ），所有模塊上均為可拆卸的端子。

直流減速電機(jī)（ Z2D1024GN-18S-2GN75K ）： 24VDC ；減速比 1/75 ； 1800Rpm ； 0.45Kg.cm ； 0.69A ； GN 齒輪軸型。

旋轉(zhuǎn)氣缸（ HRQ10 ）：品牌亞德客，雙活塞齒輪齒條式復(fù)動(dòng)型；缸徑 10 ；回轉(zhuǎn)角度范圍 0-190 °；重復(fù)精度 0.2 °；力矩 1.1Nm ；接管口徑 M4*0.8 ；油壓緩沖。

光纖放大器（ E3X-HD41 ） :? 品牌歐姆龍， PNP 輸出； VR 調(diào)節(jié)（粗 / 微調(diào)）；響應(yīng)時(shí)間 1ms 以下； 12-24VDC 供電；紅色 LED 光源；各類線纜長度 2m ；尺寸 15*39*73mm 。

光纖頭（ E32-ZD200 ）：品牌歐姆龍，擴(kuò)散反射型，螺紋形， M6 ，端視圖 0.005560100 ，標(biāo)準(zhǔn)型 2 m 自由裁切，適用于定位 M8 ( 約 18 g)

光纖頭（ E32-ZD200E ）：品牌歐姆龍，擴(kuò)散反射型，螺紋形， M3 ，端視圖附有鏡頭 0.005 200 32 不斷裂強(qiáng)韌撓性 1 m ，自由裁切 M3, 若搭配 F-2HA 使用光點(diǎn)直徑 0.4( 約 6 g)

開關(guān)電源（西門子開關(guān)電源 5A ）：雙組輸出 24VDC ；額定 150W/6.2A 。

斷路器（ EA9AN2C10A ） :2 極；額定 10A ； C 型脫扣特性。

感應(yīng)開關(guān)：兩線式；有接點(diǎn)磁簧管型；常開型；線長 2m ； 5-30VDC 供電；紅色 LED 指示；適用范圍 G 型（用于 MD 、 MK 、 TR 、 TC 、 ACP 、 ACQ 、 STM 、 TWH （ M ）、 TWQ 、 SDA 氣缸）

1.4加蓋擰蓋工作站

1.4.1 工作站介紹

接收上一工作站填裝好顆粒的瓶子，當(dāng)瓶子被輸送到加蓋機(jī)構(gòu)后，主輸送皮帶停止，夾蓋定位夾緊機(jī)構(gòu)將瓶子固定，加蓋機(jī)構(gòu)啟動(dòng)加蓋流程，將蓋子加到瓶子上；加好蓋子后主輸送皮帶啟動(dòng)，加上蓋子的瓶子繼續(xù)被送往擰蓋機(jī)構(gòu)，到擰蓋機(jī)構(gòu)下方，主輸送皮帶停止，擰蓋定位夾緊機(jī)構(gòu)將瓶子固定，擰蓋機(jī)構(gòu)啟動(dòng)，將瓶蓋擰緊，主輸送皮帶啟動(dòng)，將擰好蓋子的物料瓶輸送到下一工位。瓶蓋分為白色和黑色兩種。

1.4.2主要技術(shù)參數(shù)

CPU（ 1214C DCDCDC ）：品牌西門子， 14 點(diǎn)集成 24 V 直流數(shù)字量輸入， 10 點(diǎn)集成數(shù)字量輸出， 2 點(diǎn)集成模擬量輸入， 0 至 10 V ， 2 點(diǎn)脈沖輸出 (PTO) ，頻率高達(dá) 100 kHz ，脈沖寬度調(diào)制輸出 (PWM) ，頻率高達(dá) 100 kHz ，集成以太網(wǎng)接口（ TCP/IP native 、 ISO-on-TCP ），所有模塊上均為可拆卸的端子。

CPU擴(kuò)展（ SM1221 ）：品牌西門子， 16 × 24VDC 輸入 電流吸收 / 電流源。

CPU擴(kuò)展（ SM1222 ）：品牌西門子， 8 × 24VDC 輸出 電流源。

直流減速電機(jī)（ Z2D1024GN-18S-2GN75K ）： 24VDC ；減速比 1/75 ； 1800Rpm ； 0.45Kg.cm ； 0.69A ； GN 齒輪軸型。

擰蓋電機(jī)（ ZGX45RGG DC24V ）： 24VDC ；減速比 1/22.5 ；直徑 45 ；額定轉(zhuǎn)速： 2.4 、（ rpm ） r/min ； 0.47A ；永磁直流行星齒輪減速電機(jī)。

筆型氣缸（ PB-10X80-S-U ）：品牌亞德客，復(fù)動(dòng)型；缸徑Ф 10 ；行程 80mm ；附磁石；徑向進(jìn)氣型；軸向固定架；內(nèi)螺紋 M5*0.8 ；防撞墊緩沖。

光纖放大器（ E3X-HD41 ） :? 品牌歐姆龍， PNP 輸出； VR 調(diào)節(jié)（粗 / 微調(diào)）；響應(yīng)時(shí)間 1ms 以下； 12-24VDC 供電；紅色 LED 光源；各類線纜長度 2m ；尺寸 15*39*73mm 。

光纖頭（ E32-ZD200 ）：品牌歐姆龍，擴(kuò)散反射型，螺紋形， M6 ，端視圖 0.005560100 ，標(biāo)準(zhǔn)型 2 m 自由裁切，適用于定位 M8 ( 約 18 g)

開關(guān)電源（西門子開關(guān)電源 5A ）：雙組輸出 24VDC ；額定 150W/6.2A 。

斷路器（ EA9AN2C10A ） :2 極；額定 10A ； C 型脫扣特性。

感應(yīng)開關(guān)：兩線式；有接點(diǎn)磁簧管型；常開型；線長 2m ； 5-30VDC 供電；紅色 LED 指示；適用范圍 G 型（用于 MD 、 MK 、 TR 、 TC 、 ACP 、 ACQ 、 STM 、 TWH （ M ）、 TWQ 、 SDA 氣缸）

1.5檢測分揀工作站

1.5.1 工作站介紹

主皮帶運(yùn)行，接收上一站擰好蓋后的物料瓶子，當(dāng)物料瓶經(jīng)過檢測機(jī)構(gòu)時(shí)：回歸反射傳感器檢測瓶蓋是否擰緊；檢測機(jī)構(gòu)檢測瓶子內(nèi)部顆粒是否符合要求；對(duì)擰蓋與顆粒均合格的瓶子進(jìn)行瓶蓋顏色判別區(qū)分；擰蓋或顆粒不合格的瓶子被分揀機(jī)構(gòu)推送到廢品皮帶上（短皮帶）；擰蓋與顆粒均合格的瓶子被輸送到皮帶末端，等待機(jī)器人搬運(yùn)。

1.5.2主要技術(shù)參數(shù)

雙軸氣缸（ TR-16X125-S ）：復(fù)動(dòng)型；缸徑Ф 12 ；行程 125mm ；附磁石；銅套軸承；內(nèi)螺紋 M5*0.8 ；防撞墊緩沖。

調(diào)壓過濾器：介質(zhì)空氣；內(nèi)螺紋 PT1/4 ；差壓排水式； Mpa 刻度；濾水杯容量 15CC

氣體電磁閥：五口二位；先導(dǎo)式；雙位置雙電控；內(nèi)螺紋 M5 ；工作電壓 24VDC ； DIN 插座式；鋁合金；壓力范圍 0.15-0.8Mpa ；介質(zhì)空氣。

CPU（ 1214C DCDCDC ）：品牌西門子， 14 點(diǎn)集成 24 V 直流數(shù)字量輸入， 10 點(diǎn)集成數(shù)字量輸出， 2 點(diǎn)集成模擬量輸入， 0 至 10 V ， 2 點(diǎn)脈沖輸出 (PTO) ，頻率高達(dá) 100 kHz ，脈沖寬度調(diào)制輸出 (PWM) ，頻率高達(dá) 100 kHz ，集成以太網(wǎng)接口（ TCP/IP native 、 ISO-on-TCP ），所有模塊上均為可拆卸的端子。

CPU擴(kuò)展（ SM1221 ）：品牌西門子， 16 × 24VDC 輸入 電流吸收 / 電流源。

CPU擴(kuò)展（ SM1222 ）：品牌西門子， 8 × 24VDC 輸出 電流源。

直流減速電機(jī)（ Z2D1024GN-18S-2GN75K ）： 24VDC ；減速比 1/75 ； 1800Rpm ； 0.45Kg.cm ； 0.69A ； GN 齒輪軸型。

光纖放大器（ E3X-HD41 ） :? 品牌歐姆龍， PNP 輸出； VR 調(diào)節(jié)（粗 / 微調(diào)）；響應(yīng)時(shí)間 1ms 以下； 12-24VDC 供電；紅色 LED 光源；各類線纜長度 2m ；尺寸 15*39*73mm 。

光纖頭（ E32-ZD200 ）：品牌歐姆龍，擴(kuò)散反射型，螺紋形， M6 ，端視圖 0.005560100 ，標(biāo)準(zhǔn)型 2 m 自由裁切，適用于定位 M8 ( 約 18 g)

光纖頭（ E32-ZD200E ）：品牌歐姆龍，擴(kuò)散反射型，螺紋形， M3 ，端視圖附有鏡頭 0.005 200 32 不斷裂強(qiáng)韌撓性 1 m ，自由裁切 M3, 若搭配 F-2HA 使用光點(diǎn)直徑 0.4( 約 6 g)

開關(guān)電源（西門子開關(guān)電源 5A ）：單組輸出 24VDC ；額定 150W/6.2A 。

斷路器（ EA9AN2C10A ） :2 極；額定 10A ； C 型脫扣特性。

感應(yīng)開關(guān)：兩線式；有接點(diǎn)磁簧管型；常開型；線長 2m ； 5-30VDC 供電；紅色 LED 指示；適用范圍 G 型（用于 MD 、 MK 、 TR 、 TC 、 ACP 、 ACQ 、 STM 、 TWH （ M ）、 TWQ 、 SDA 氣缸）

256色指示燈（ BNI0072 ）： 256 種顏色指示燈，可做為設(shè)備運(yùn)行指示及遠(yuǎn)程 IO 學(xué)習(xí)。

1.6工業(yè)機(jī)器人包裝工作站

1.6.1 工作站介紹

AB兩個(gè)升降臺(tái)分別存儲(chǔ)包裝盒底和包裝盒蓋；工業(yè)機(jī)器人包裝工作站啟動(dòng)后， A 升降臺(tái)將包裝盒底推向物料臺(tái)上， A 升降臺(tái)隨之上升一個(gè)盒底位；等待上一站檢測合格的物料瓶到位，當(dāng)上一站合格物料瓶到位，啟動(dòng)工業(yè)機(jī)器人將瓶子抓取，并放入物料臺(tái)上的包裝盒底內(nèi)；當(dāng)包裝盒底 4 個(gè)工位放滿瓶子，工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)從 B 升降臺(tái)上吸取盒蓋，蓋在包裝盒上， B 升降臺(tái)隨之上升一個(gè)盒蓋位，并通知成品自動(dòng)入庫工作站入庫。

1.6.2主要技術(shù)參數(shù)

機(jī)器人（ IRB120 ）： ABB 品牌，水平伸展距離 580mm ，最大負(fù)載 3kg ，本體重量 25kg ，自重負(fù)載比 4.8 ，連接控制柜電纜長度 7m ，自由度 6 自由度，重復(fù)定位精度 ± 0.01mm ，工作范圍最大速度： J1 ≧± 165? （ 250?/s) J2 ≧ +110?~-110? （ 250?/s) J3 ≧ +70?~-90? （ 250?/s) J4 ≧± 160? （ 320?/s) J5 ≧± 120? （ 320?/s) J6 ≧± 400? （ 420?/s)

機(jī)器人控制器： ABB 品牌 IRC5 型號(hào)，尺寸（長寬高） 258 x450 x 565mm ，重量 27.5kg ，外部接口：輸入 / 輸出：標(biāo)準(zhǔn) 16/16 （最多 8192 ）數(shù)字： 24 V DC 或繼電器信號(hào) , 模擬： 1 × 0-10 V, 串行通道： 1 × RS 232 （ RS422 帶適配器） , 網(wǎng)絡(luò) : 以太網(wǎng)（ 10/100 MB/s ） , 兩條通道： 服務(wù)和 LAN, 現(xiàn)場總線（主）： DeviceNet ， PROFINET ， PROFIBUS DP ， Ether net/IP, 現(xiàn)場總線（從）： PROFINET ， PROFIBUS DP ， Ether net/IP ， Interbus ， Allen-Bradley 遠(yuǎn)程 I/O ， CC-link, 處理編碼器 最多 6 通道 , 供電電源 200~240VAC ， 50~60Hz ，等。

示教器： ABB 品牌，重 1 kg ， 6.5 ＂圖形化彩色觸摸屏，操縱桿，緊急停，支持慣用左 / 右手切換，支持 U 盤，維護(hù) , 診斷軟件，恢復(fù)程序，帶時(shí)間標(biāo)記登錄，支持遠(yuǎn)程服務(wù)。

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器：輸入電壓 12-48VDC ；輸入信號(hào)電壓 4-28VDC ；輸入電流 0.3-2.2A ；步進(jìn)脈沖頻率 2-2MHz ； 3 位撥碼開關(guān)； 8 種電流細(xì)分選擇

CPU（ 1214C DCDCDC ）：品牌西門子， 14 點(diǎn)集成 24 V 直流數(shù)字量輸入， 10 點(diǎn)集成數(shù)字量輸出， 2 點(diǎn)集成模擬量輸入， 0 至 10 V ， 2 點(diǎn)脈沖輸出 (PTO) ，頻率高達(dá) 100 kHz ，脈沖寬度調(diào)制輸出 (PWM) ，頻率高達(dá) 100 kHz ，集成以太網(wǎng)接口（ TCP/IP native 、 ISO-on-TCP ），所有模塊上均為可拆卸的端子。

CPU擴(kuò)展（ SM1221 ）：品牌西門子， 16 × 24VDC 輸入 電流吸收 / 電流源。

CPU擴(kuò)展（ SM1222 ）：品牌西門子， 8 × 24VDC 輸出 電流源。

開關(guān)電源（西門子開關(guān)電源 5A ）：單組輸出 24VDC ；額定 150W/6.2A 。

斷路器（ EA9AN2C10A ） :2 極；額定 10A ； C 型脫扣特性。

感應(yīng)開關(guān)：兩線式；有接點(diǎn)磁簧管型；常開型；線長 2m ； 5-30VDC 供電；紅色 LED 指示；適用范圍 G 型（用于 MD 、 MK 、 TR 、 TC 、 ACP 、 ACQ 、 STM 、 TWH （ M ）、 TWQ 、 SDA 氣缸）

調(diào)壓過濾器：介質(zhì)空氣；內(nèi)螺紋 PT1/4 ；差壓排水式； Mpa 刻度；濾水杯容量 15CC

氣體電磁閥：五口二位；先導(dǎo)式；雙位置雙電控；內(nèi)螺紋 M5 ；工作電壓 24VDC ； DIN 插座式；鋁合金；壓力范圍 0.15-0.8Mpa ；介質(zhì)空氣。

1.7成品自動(dòng)入庫工作站

1.7.1 工作站介紹

由一個(gè)弧形立體倉庫和 2 軸伺服堆垛機(jī)構(gòu)組成，當(dāng)工業(yè)機(jī)器人工作站完成包裝任務(wù)，接收信號(hào)把機(jī)器人工作站物料臺(tái)上的包裝盒體吸取出來，然后按要求依次放入倉儲(chǔ)相應(yīng)倉位。 2 × 3 的倉庫每個(gè)倉位均安裝一個(gè)檢測傳感器，堆垛機(jī)構(gòu)水平軸為精密分度盤機(jī)構(gòu)，垂直機(jī)構(gòu)為渦輪絲桿升降機(jī)構(gòu)，均由西門子 V90 精密伺服電機(jī)進(jìn)行高精度控制。

1.7.2主要技術(shù)參數(shù)

V90伺服控制：品牌西門子，集成全部控制模式：外部脈沖位置控制 內(nèi)部設(shè)定值位置控制 速度控制 扭矩控制，集成抱閘繼電器， 1MHz 高速脈沖輸入， 20 位分辨率絕對(duì)值編碼器，可通過 SD 卡參數(shù)復(fù)制等。

V90伺服電機(jī)：品牌西門子，額定速度 2000rpm, 額定扭矩 1.27NM ，絕對(duì)編碼器 20 位分辨，保護(hù)等級(jí) IP65 自冷卻。

真空發(fā)生器：直接配管型（無消聲器）；噴嘴直徑Ф 0.5 ；最高真空度 +88kPa ； SUP 接口 Rc1/8 ； VAC 接口 Rc1/8 ； EXH 接口 Rc1/8

吸盤：垂直真空口接管；不帶緩沖；Ф 10 平行吸盤；丁晴橡膠；接管方式外螺紋；螺紋直徑 M5*0.8

CPU（ 1214C DCDCDC ）：品牌西門子， 14 點(diǎn)集成 24 V 直流數(shù)字量輸入， 10 點(diǎn)集成數(shù)字量輸出， 2 點(diǎn)集成模擬量輸入， 0 至 10 V ， 2 點(diǎn)脈沖輸出 (PTO) ，頻率高達(dá) 100 kHz ，脈沖寬度調(diào)制輸出 (PWM) ，頻率高達(dá) 100 kHz ，集成以太網(wǎng)接口（ TCP/IP native 、 ISO-on-TCP ），所有模塊上均為可拆卸的端子。

CPU擴(kuò)展（ SM1221 ）：品牌西門子， 16 × 24VDC 輸入 電流吸收 / 電流源。

CPU擴(kuò)展（ SM1222 ）：品牌西門子， 8 × 24VDC 輸出 電流源。

開關(guān)電源（西門子開關(guān)電源 5A ）：單組輸出 24VDC ；額定 150W/6.2A 。

斷路器（ EA9AN2C10A ） :2 極；額定 10A ； C 型脫扣特性。

感應(yīng)開關(guān)：兩線式；有接點(diǎn)磁簧管型；常開型；線長 2m ； 5-30VDC 供電；紅色 LED 指示；適用范圍 G 型（用于 MD 、 MK 、 TR 、 TC 、 ACP 、 ACQ 、 STM 、 TWH （ M ）、 TWQ 、 SDA 氣缸）

調(diào)壓過濾器：介質(zhì)空氣；內(nèi)螺紋 PT1/4 ；差壓排水式； Mpa 刻度；濾水杯容量 15CC

氣體電磁閥：五口二位；先導(dǎo)式；雙位置雙電控；內(nèi)螺紋 M5 ；工作電壓 24VDC ； DIN 插座式；鋁合金；壓力范圍 0.15-0.8Mpa ；介質(zhì)空氣。

1.8人機(jī)界面

4.8.1 人機(jī)界面介紹

7寸寬屏觸摸被安裝在成品入倉單元，與灌裝自動(dòng)化生產(chǎn)組各站控制器 PLC 連接通訊，顯示設(shè)備所需要的參數(shù)設(shè)置，設(shè)備啟停，顯示各站間的 IO 信號(hào)，硬件 IP 等。

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