工業4.0智能制造生產線教學平臺是對工業現場大型設備進行提煉和濃縮的一款小型智能制造生產線實訓設備，專門為職業院校、教育培訓機構等而研制的，它適合機械制造及其自動化、機電一體化、電氣工程及自動化、控制工程、測控技術、計算機控制、自動化控制等相關專業的教學和培訓。
一、工業4.0智能制造生產線教學平臺介紹
工業4.0智能制造生產線教學平臺主要應用于學生應用實踐類教學。它將各分散的學習要素集中起來，組成一個能夠讓學生參與設計、構建和調試，讓更多老師參與研發、設計和學習，讓設備不斷更新、技術不斷前進的系統。所要研發的系統能夠為學生提供了一種嶄新的綜合實驗平臺，使他們能夠綜合運用所學知識設計、構建各種較大規模的自動化生產系統模型。這種全新的實驗模式十分經濟地擴展了實驗設備，對培養和提高大學生的創新精神和創新能力具有非常重要的價值。工業智能制造示范線以模塊化大大的提高了其靈活性，更貼近現實生產實際過程，讓學生在學校就能夠了解實際生產實踐的細節，填補了產學同步的空白。綜合了現代實際生產中較流行、較先進的各種實用技術知識點，其中包括PLC編程技術，網絡通訊技術，電氣控制技術，氣動應用技術，傳感器技術，伺服驅動控制技術，機器人應用技術等。
采用了模塊化的設計，學生可以發揮自己的創新思維，對原有的生產流程進行創新改造。在掌握基礎知識的前提下，進一步提高學生的積極性、動手能力和創新思維。
二、智能制造生產線實訓方案特點
智能制造生產線實驗平臺，是對工業現場大型設備進行提煉和濃縮的一款小型智能制造生產線實訓設備，專門為職業院校、教育培訓機構等而研制的，它適合機械制造及其自動化、機電一體化、電氣工程及自動化、控制工程、測控技術、計算機控制、自動化控制等相關專業的教學和培訓。融合了數控機床加工、光、電、氣，包含了PLC、機器人、傳感器、氣動、工業控制網絡、電機驅動與控制、計算機等諸多技術領域，對柔性制 造技術的工作過程進行研究，監控系統、主控PLC和下位PLC通過網絡通訊技術構成一個完整的多級計算機控制系統，通過訓練，使學生了解智能制造生產線的基本組成和基本原理，讓學生全面掌握機電一體化技術的應用開發和集成技術，幫助學生從系統整體角度去認識。為信息學院自動化和電氣工程自動化本科及其控制科學與工程研究生均提供了實驗和科研的平臺。
六自由度工業機器人、抓取機構、氣爪等組成，主要完成對工件的提取及搬運到各數控加工單元、AGV小車搬運單元及工件視覺檢測單元等。包含旋轉（S軸），下臂（L軸）、上臂（U軸）、手腕旋轉（R軸）、手腕擺動（B軸）和手腕回轉（T軸）,6個關節合成實現末端的6自由度動作。
立體倉庫單元的主要功能是為系統提供加工工件原材料和儲存成品件兩大倉儲功能，采用三層貨架儲存單元貨物，用相應的物料搬運設備進行貨物入庫和出庫作業的倉庫。
AGV小車無人搬運車由機器人輸送加工后的零件或從庫房特定庫架抓取零件，AGV智能小車并依據方位計劃運動途徑，運行至裝卸站,準停，主動將零件放置到裝卸站緩沖區，由四軸坐標機器人卸貨至立體倉庫成品區或原材料區。
環型流水線單元主要由鋁合金型材基體、環行傳輸線、自動導向機構、變頻調速系統、自動定位機構等組成。可完成對工件在不同速度下的輸送，不同工位的自動定位，從而大大提高了自動環形傳輸線的工作效率。
數控車床加工中心單元采用小型化，占地小，用于整個工件的軸類部份的加工，采用自動門、自動裝夾、四工位自動刀架、并有工件冷卻加工系統，現實機加工件無人化DNC自動加工，配置伺服電機、工業級數控系統，精度高。
立式數控加工中心單元采用小型化，占地小，用于整個工件三軸聯動加工。可用于雕刻、數控鉆、數控銑等加工工藝，采用自動門、自動裝夾等，現實機加工件無人化DNC自動加工，配置伺服電機、工業級數控系統，精度高。
三、系統組成簡介
（1）、自動化立體倉庫單元
立體倉庫單元的主要功能是為系統提供加工工件原材料和儲存成品件兩大倉儲功能，采用三層貨架儲存單元貨物，用相應的物料搬運設備進行貨物入庫和出庫作業的倉庫。
（2）、協作機器人單元
協作機器人、抓取機構、氣爪等組成，與AGV和視覺定位系統協同工作，主要完成對工件的精準提取及搬運到各個工作單元。
（3）、柔性數控車床本體加工單元
數控車床加工中心單元采用小型化，占地小，用于整個工件的軸類部份的加工，采用自動門、自動裝夾、四工位自動刀架、并有工件冷卻加工系統，現實機加工件無人化DNC自動加工，配置伺服電機、工業級數控系統，精度高。
（4）、車削工業級數控系統
帶網口支持MES系統通過Modbus通訊協議讀取系統坐標、運行狀態、運行速度、鉆速、數控程序等信息；支持遠程文件調用加工、U盤等多種通訊方式； RS232：零件程序、參數等文件雙向傳輸，支持PLC 程序、系統軟件串口升級、 USB：U 盤文件操作、U 盤文件直接加工，支持PLC 程序、系統軟件U 盤升級。
（5）、柔性五軸銑削加工本體單元
五軸立式銑削加工單元采用小型化，占地小，用于整個工件五軸聯動加工。可用于雕刻、數控鉆、數控銑等加工工藝，采用自動門、自動裝夾等，現實機加工件無人化DNC自動加工，工業級數控系統，精度高。
（6）、五軸聯動數工業級數控系統
五軸五聯動控制，支持RTCP刀尖跟隨功能、帶網口支持MES系統通過Modbus通訊協議讀取系統坐標、運行狀態、運行速度、鉆速、數控程序等信息；支持遠程文件調用加工、U盤等多種通訊方式。
（7）、激光雕刻打碼單元
采用集成化、模塊化設計，支持MES系統通過Modbus通訊協議讀取設備信息；支持U盤、 RS232，可打標日期、二維碼、數字、文字、圖形，配備高速振鏡、優質光學透鏡，高能光纖激光器；可打印多種材質材料。
（8）、視覺檢測單元
檢測單元的主要功能是對工件的精度、外觀形狀品質是否合格，通過攝像頭獲取工件的圖像，由圖像處理器完成工件合格與否的判斷，將不合格工件剔除，將合格的工件傳送至下一單元，而將不合格的工件推送至廢料槽。
（9）、視覺定位單元
視覺定位單元的主要功能配合協作機器人、AGV移動單元進行零部件位置的精準取放功能。
（10）、四軸坐標機器人
?? 四軸坐標機器人主要負責立體倉庫的原材料入庫與出庫、成品零件的入庫。夠實現自動控制的、可重復編程的、多功能的、多自由度的、運動自由度間成空間直角關系、多用途的操作機。他能夠搬運物體、操作工具，以完成各種作業，具有高速性的最大化吞吐量,超長的工作運行時間,節省地面空間。
(11)、RFID系統單元
RFID系統單元是一種非接觸式的自動識別系統，它通過射頻無線信號自動識別目標對象，用于對工件材料的信息記錄，加工路徑記錄、產品追溯化管理，由RFID標簽和RFID讀寫器組成，標簽安裝在工件放置的工裝板上-記錄該工裝板上放置零件信息，RFID讀寫器安裝在工裝板經過的每一個工位上，當工件到達該工位時系統可通過讀寫器，識別到該工件的運輸及加工途徑。每個傳輸工裝板上都安裝有RFID標簽，在每個加工工位物料都需要進行識讀操作，并將信息通過網絡傳輸給服務器，實時的跟蹤物料位置信息和倉儲位置信息，做到物料、成品、半成品的可追溯性管理。
(12)、AGV小車搬運單元
AGV小車無人搬運車搭載協作機器人，搬運移動各個單元之前的配合工作，如各單元的零件加工或從庫房特定庫架抓取零件，AGV智能小車并依據方位計劃運動途徑，運行至裝卸站,準停，主動將零件放置到裝卸站緩沖區，由四軸坐標機器人卸貨至立體倉庫成品區或原材料區。實現線邊設備和自動倉儲的自動上下料功能，采用激光通訊傳感器通訊，信號傳輸快捷方便；行走模組采用PLC控制，AGV的PLC通訊，PLC發送任務碼給機器人，實現點位控制；主控通訊，AGV整體與主控PLC通訊。
(13)、總控臺
? ?總控平臺主要由單相電網電壓指示、電源控制部分、控制主機、狀態指示燈、10.4英寸工業彩色觸摸屏S7-315主機，電腦等組成，采用工業自動化主流PLC，可隨意擴展，配備觸摸屏、具備物聯網接口，鋁合金型材構成，連接牢固。主要完成監視各分站的工作狀態并協調各站運行，完成工業控制網絡的集成。它帶有電源總控制系統、視頻監控系統，產線處的有數據均可從總控制臺收集獲取，可通過總控調度分配各個模塊的工作職能。電源系統實施強弱電分開管理，待機休息及檢修時要求強電關閉，控制、信號燈弱點部分完全獨立運行。
(14)、零部件周轉拖盤
用于原材料及成品件的輸送周轉用，配合RFID系統及智能倉庫、環型流水線中應用。實現送料，取料，輸送周轉功能；實現智能化工作與管理，并對每個環節的時間點、責任人等關鍵數據進行實時采集，匯集到統一的信息平臺，最大限度的提高存儲貨物的能力。
(15)、視覺檢測PC
處理視覺測查出來的數據分析
(16)、前端顯示器
用于遠程顯示加工數據信息，如系統坐標、運行狀態、運行速度、鉆速、數控程序等信息。
(17)、安全防護鋼化圍欄
用于防護整套系統的運行及學生的操作安全
（18）、其它輔助設備
