名 称

平台产品技术参数要求

GZ089

环境检测与监测

污染源污水监测采样

包含污水采样箱、采水器、水样瓶、溶解氧瓶、玻璃滴管、安全帽、安全绳、安全隔离带等全套至少8套，或提供相应资金。

环境空气二氧化氮测定

包含根据国标进行实验相应的试剂，满足至少40位选手需求，或提供相应资金。

名 称

平台产品技术参数要求

GZ019 机电一体化技术

一、平台总体要求

产品采用模块化设计，主要由颗粒上料单元、加盖拧盖单元、检测分拣单元、工业机器人搬运单元、智能仓储单元、三维工业设计软件和数字孪生系统软件组成，是一套完整的智能产线模拟装置。可实现空瓶上料、颗粒物料上料、颗粒填装、加盖、拧盖、物料检测、瓶盖检测、成品分拣、机器人搬运入盒、盒盖包装、贴标、入库等智能生产全过程。每个单元可以单独安装、调试、自动运行，完成相关的教学实训任务。可以从模块到整个单元、从单机到联机、从简单到复杂地学习各种机电一体化技术。设备必须在功能、结构及配置上，完全满足2023年全国职业院校技能大赛高职组“机电一体化项目”的赛项规程要求，符合“机电一体化项目”赛项技术平台要求，同时满足首届世界职业院校技能大赛“机电一体化项目”的赛项规程要求，可完成单站和整个生产线的安装、编程、调试、故障排查及生产线优化设计等完整的综合工作任务,完成赛项的所有任务及专业教学要求。

二、技术性能要求

1.交流电源：单相三线～220 V±10% 50Hz

2.工作环境：温度-10～50℃ 环境湿度≤90% 无水珠凝结

3.整体外形尺寸约：4000mm×1040mm×1600mm（长×宽×高）

4.装置容量：≤2.2kVA

5.安全保护功能：急停按钮，漏电保护，过流保护。

6.PLC主机：型号：FX5U-32MR/FX5U-64MR/FX5U-64MT

7.触摸屏型号：TPC7062Ti（7 寸彩屏）

8.六轴工业机器人：型号：IRB 120，3kg，580mm,控制器 IRC5 Compact

9.RFID：CK-FR08-E00

10.步进系统和伺服系统：驱动器与电机配套，满足系统控制要求

11.变频器：FR-D720S-0.4K-CHT

12.软件：三维设计软件要求满足支持三维设计和二维设计。数字孪生软件要求满足支持三维模型导入，支持modbus、Siemens S7、OPC UA、SMIT、ABB Robot、FANUC Robot等协议。配套PLC软件、机器人软件、触摸屏软件。

三、产品结构及功能组成要求

（一）颗粒上料单元

1.单元组成介绍

颗粒上料单元主要由工作实训台、圆盘输送模块、上料输送带模块、主输送带模块、颗粒上料模块、颗粒装填模块、触摸屏及其控制系统等组成。工作实训台整体尺寸约800mm×1040mm×850mm，主体框架采用铝型材结构。控制系统布置于电气控制挂板上，配置有PLC系统、交流变频系统等。

2.单元功能介绍

通过圆盘输送模块将空瓶逐个输送到上料输送带上，上料输送带逐个将空瓶输送至主输送带上；同时颗粒上料模块中料筒推出物料，将物料输送至取料槽；当空瓶到达填装位后，定位夹紧机构将空瓶固定；吸取机构将分拣到的颗粒物料吸取并放到空瓶内；瓶内颗料物料达到设定的数量后，定位夹紧机构松开，主输送带启动，将瓶子输送到下一个工位。

（二）加盖拧盖单元

1.单元组成介绍

主要由工作实训台、加盖模块、拧盖模块、主输送带模块、触摸屏及其控制系统等组成，工作实训台整体尺寸约800mm×1040mm×850mm，主体框架采用铝型材结构。控制系统布置于电气控制挂板上，配置有PLC系统等器件。

2.单元功能介绍

瓶子被输送到加盖模块后，加盖定位夹紧机构将瓶子固定，加盖模块启动加盖程序，将盖子加到瓶子上；加上盖子的瓶子继续被送往拧盖机构，到拧盖机构下方，拧盖定位夹紧机构将瓶子固定，拧盖机构启动，将瓶盖拧紧后输送到下一站。瓶盖分为白色和蓝色两种颜色，加盖时盖子颜色随机。

（三）检测分拣单元

1.单元组成介绍

检测分拣单元由工作实训台、检测模块、主输送带模块、分拣模块、分拣输送带模块、RFID识别模块、视觉检测模块、触摸屏及其控制系统等部分组成。工作实训台整体尺寸约800mm×1040mm×850mm。控制系统布置于电气控制挂板上，配置有PLC系统以及与控制要求配套的低压控制器件。

2.单元功能介绍

拧盖后的瓶子经过此单元进行检测，进料传感器检测是否有物料进入；瓶子进入检测模块后，回归反射传感器检测瓶盖是否拧紧，光纤对射传感器检测瓶子内部颗粒是否符合要求，同时对瓶盖颜色进行区分；拧盖或颗粒不合格的瓶子被分拣机构推送到分拣输送带模块；不合格品分拣模块可以分别对颗粒数量不合格、瓶盖未拧紧、颗粒和瓶盖均不合格的物料进行分拣；拧盖与颗粒均合格的瓶子被输送到主输送带末端，等待机器人搬运；配有彩色指示灯。

（四）工业机器人搬运单元

1.单元组成介绍

工业机器人搬运单元主要由工作实训台、工业机器人、物料升降模块、装配模块、标签库、触摸屏及其控制系统等组成。工作实训台整体尺寸约800mm×1040mm×850mm，主体框架采用铝型材结构。工业机器人载重量≥2Kg，工业机器人配置有气动手抓+真空吸盘复合夹具。控制系统布置于电气控制挂板上，配置有PLC系统、步进驱动等。

2.单元功能介绍

工业机器人搬运单元，料盒补给升降模块与料盖补给升降模块分别将料盒与料盖提升起来，装配台挡料气缸伸出，料盒补给升降模块上推料气缸将料盒推出至装配台上，装配台夹紧气缸将物料盒固定定位，工业机器人前往前站搬运瓶子至装配台物料盒内，待工业机器人将料盒放满四个瓶子后，工业机器人将盒盖吸取并将前往装配台进行装配，装完盒盖后工业机器人前往标签台，依次按照瓶盖上的颜色吸取对应的标签并进行依次贴标。

（五）智能仓储单元

1.单元组成介绍

智能仓储单元主要由工作实训台、立体仓库模块、堆垛机模块、触摸屏及其控制系统等组成。工作实训台整体尺寸约800mm×1040mm×850mm。单元配置了两个立体仓库模块，由两座3×3的仓库组成，共18个库位，每仓位均安装有检测传感器，可实时反应仓位状态。控制系统布置于电气控制挂板上，配置有PLC系统、交流伺服系统等器件。

2.单元功能介绍

堆垛机构把机器人单元物料台上的包装盒体叉取出来，然后按要求依次放入仓储相应仓位，可在两座仓库件对产品进行出库、入库、移库等操作。

四、相关软件介绍

（一）三维工业自动化设计软件（标准版）

三维工业自动化设计软件是工业级正版三维一体化设计软件。

（1）强大的兼容性和扩展性：支持UG、solidedge、Pro/e、SOLIDWORKS、inverntor主流3D原生和通用文件的导入，支持与Solidedge商业版软件文件格式的互通，并可对数据进行直接编辑进行设计变更。可导出各环节所需的3D及2D数据，支持与主流的PLM/PDM系统的集成。

（2）智能参数建模技术：智能参数建模技术可更快、更轻松地创建和编辑3D模型。融合直接建模的速度和简便性、及参数化设计的灵活性和可控性。

（3）同步建模技术：同步建模技术无需刻意去创建草图，系统会自动捕捉草图平面。整个操作过程，可在全三维环境下完成，也可切换到二维平面视图。

（4）直观的用户界面和主流的操作习惯：基于Windows操作环境开发，高效的人机交互界面设计。

（5）集成PLC 3D仿真功能

软件中构建了3D虚拟环境，实现自动封盖、自动装箱、温度压力控制、码垛堆积、加工中心刀库、电镀生产线、多种液体混合、水塔水位控制、机械手控制等二十五个实训项目。支持利用采集卡采集PLC的输入输出信号，实现PLC与计算机的通讯，从而控制软件中的3D模型的动作，使虚拟仿真技术实时展现PLC 的运行状态。

（6）集成电机仿真功能

软件实验的电机类型包含最常见的几类电机：直流电机、异步电机、同步电机和变压器，对于电机运用等效电路的方式给出了工作特性曲线和机械特性曲线。对每一种电机均给出了电气和机械参数。学生可以通过选择对应的电机与运行方式获得电机的转速、转矩、电流等信息，十分便捷。暂停/停止后会自动显示游标，挪动游标可以在右侧获取当前点的值，有助于后续的计算与分析。

（二）数字孪生系统软件

数字孪生系统软件是工业级正版软件，用于机电一体化智能实训平台的虚拟调试与虚实联动。

1.一体化工业仿真平台，能在同一3D环境下进行装配仿真、人机仿真、自动化仿真、物流仿真、设备联机等功能实现。

2.具备内嵌组件库，支持国内外知名品牌设备或机器人的参数化模型不低于2000个，工业机器人成熟动态模型，应包含工厂常见应用组件、各大品牌商的机器人、工装夹具和产线设备组件、自动化常用组件等，如包含ABB，KUKA，Fanuc，川崎，安川等品牌，除机器人外，还应提供大量的自动化常用组件，如：传送带，加工机床，龙门架，变位机，地轨元素等。

3.支持外部模型导入/导出：如3Dmax、AutoCAD、CATIA、SolidWorks、UG/NX等软件模型，支持主流中间格式，如IGES、JT、STEP/STP等。

4.支持非标设备组件开发，快速添加参数化尺寸、颜色等静态属性，并定义运行逻辑、运动规则等动态属性。可依需建立公有云/私有云/本地化组件库，项目组成员按权限访问；允许客户建立自己的数字化工厂和知识库。

5.支持通过OPCUA协议、西门子S7协议、Beckhoff ADS等协议与现场设备进行数据交互及虚拟调试，均可对现场PLC控制器的数据点进行读模式、订阅模式和写模式实现数字孪生在仿真环境可监视现场设备状态、设备运动情况也可下发命令至设备，让产线启动或停止。

6.支持与ABB、FANUC、UR品牌的工业机器人控制器直连，实现虚实联动。

7.支持主流机器人等品牌轨迹规划离线编程、碰撞检测、可达性分析、代码导出；组件库内置1400多个机器人组件，内置KUKA/ABB/安川/川崎等各主流机器人协议；图形式示教可快速进行机器人姿态设计、运动路径干涉检查和姿态合理性分析；机器人姿态和轨迹的离线编程与虚拟调试，与现场设备的实时联机。

8.可进行装配顺序规划，对装配过程与装配路径进行预仿真，找出最优装配过程，以及避免干涉；动态装配安全距离分析，包括装配顺序，结构干涉检查，间隙检查，运动过程仿真。能利用完整的设计模型数据开展工艺虚拟验证，虚拟工艺装配和运动仿真，在工艺规划过程中进行虚拟验证，解决产品装配干涉，间隙检查，结构运动仿真，包括产线整体运动模拟，解决工艺过程验证问题。

9.支持装配线的产能、瓶颈、缓存区利用率、生产和运输设备利用率、人力资源利用率、工时平衡、物料配送策略分析，对产线、设备、物流、库存、节拍、瓶颈、人员和利用率等进行全面评估、综合分析和优化提升。支持多种图表输出分析，折线图、饼图、柱状图等自定义报表，定制化输出；亦可设备头顶实时显示运行参数，3D化组态看板，支持导出Excel所有数据可导出Excel表格。

10.可进行人机工程学可达性、可视性、间隙检查等评估；提供人体姿态调整及运动序列定义，系统可自动根据任务和工件位置分解人体动作；支持评估装配和维修的复杂人体姿态，支持疲劳强度分析、工作姿态分析，通过rule分析实时评估人体疲劳状态；支持工时分析，统计人员利用率。

11.支持与Unity 3D的实时直播，模型组件、设备动作、设备联机信号的全面集成。

12.支持三菱PLC、汇川PLC、三菱机器人、KUKA机器人等专有协议及标准Modbus通讯协议，将仿真环境与现实世界控制系统连接起来，实现与PLC的数据交互，同种协议可同时添加多个设备同时进行连接。

13.支持多种渲染效果输出，阴影、射线、边线等。

14.拥有惯性、碰撞、重力、摩擦等物理行为仿真，支持柔性线束电缆仿真。

15.支持 VR 设备实时交互、基于VR虚拟现实的工业仿真展示，沉浸式动态展示具体的生产装配过程、支持VR虚拟产线互动，像游戏一样操作产线设备、控制工厂运行。

16.复杂的物流逻辑、设备逻辑可以使用Python等高级语言编写，不接受软件自定义语言。

17.具备二次开发能力以及多种仿真优化工具，可支持.net等通用语言开发。

18.可提供与全国职业院校技能大赛机电一体化技术竞赛平台一致的数字孪生场景。

五、配套工具

工具箱1个、数字万用表2个、尖嘴钳1把、斜口钳1把、老虎钳1把、螺丝刀大十字2把、螺丝刀大一字1把、螺丝刀小十字2把、螺丝刀小一字2把、内六角扳手把、卡簧钳内卡1把、卡簧钳外卡1把、钢直尺2把、游标卡尺1把、卷尺1把、水平尺1把、剥线钳1把、压线钳1把、PU气管剪刀1把、橡胶锤1把、钟表起子2套、活动扳手1把。