1、工业滑台加工单元：滑台加工单元，基于步进电机的滑台结构，实现工件模拟位移加工；在加工过程中，通过行程、限位、原点传感器，实现对滑台位置的感知和限定；通过激光测距、红外测温、编码测度等，对工件进行生产加工实时监测。车间环境监控单元：车间环境监控单元，主要用以对生产车间的工作环境进行是感知和控制；监控单元采用有线传感网络的通信方式，保证实时性和可靠性。工业原料传送单元：工业原料传送单元以直流电机传送带为核心，能够模拟工件原材料在传送带上运动的情况和状态；在运动过程中，通过颜色传感器、接近开关、光电反射等数字量IO输出型传感器对原材料的材质、数量等进行实时监控；通过热敏电阻、霍尔电流传感器等模拟量输
2、出型传感器对传送带系统的运行情况进行监控。厂区环境监测单元：厂区环境监测基于无线技术，构建无线传感网络。基于无线传感网络技术和传感器技术，无线节点将传感器测量的厂区环境的数据发回实训平台；通过云推送服务，将物联网数据发到云端，实现云端存储和远程读取。l 平台层：智能制造实训平台平台层基于工业互联云平台技术，提供数据的处理、运维、计算和决策，包括三大单元：工业互联云平台、多协议工业网通、高性能边缘计算。工业互联云平台：实训平台提供基于工业互联云平台技术的智云物联数据中间件平台，支持海量工业数据的接入、分类存储、数据决策、数据分析及数据挖掘。多协议工业网通：实训平台内置多网协议网关服务，为工业异构
3、网络提供认证服务、数据接入、地址解析、数据推送和网络配置等服务，通过MQTT数据服务与工业互联云平台通信。高性能边缘计算：实训平台集成高性能NPU AI计算单元，能够在本地运行神经网络模型，提供机器视觉等AI人工智能算法应用。l 应用层：智能制造实训平台应用层提供丰富的互联网和大数据应用，支持远程异地使用，包括三大单元：可视化运维应用、工业互联网应用、大数据分析应用。可视化运维应用：采用H5可视化图表进行生产数据的直观展现和控制，能够实时进行数据的更新和预警。工业互联网应用：基于工业互联网新思维设计的工业互联网应用。大数据分析应用：基于工业云平台存储的海量工业数据，通过大数据分析和推断，为管理
4、人员提供生产依据，为运维人员提供早期的预警和预测。l 课程资源：智能制造实训平台提供企业级教材和相关教学资源，能够完成工业自动化控制、物联网应用技术、机器视觉技术、物联网通信技术、物联网综合设计等课程的实验和实训需求。1.2.4 产品特性工业互联网之框架智能制造实训平台采用全新的工业互联网四层架构设计，将物联网、人工智能、大数据、移动应用等技术应用到传统生产制造过程中。l 物联网通信实训平台提供多协议网关实现各种异构网络的互联互通，并最终与工业云平台进行数据交互。网关内置智联网多网协议网关服务，通过MQTT数据服务与工业互联云平台通信。针对工业现场的不同应用场景，不仅支持PLC、Modbus、
5、RS485、RS232、profinet等传统有线网络的数据接入，同时可接入ZigBee、LoRa、NB-IoT、Wi-Fi、LTE等无线传感网数据，为异构网络提供认证服务、数据接入、地址解析、数据推送和网络配置等服务。 支持智慧云轻量级物联网通信协议，不仅支持PLC、Modbus、RS485、RS232、Ethernet等传统有线网络的数据接入，同时可接入ZigBee、LoRa、NB-IoT、Wi-Fi、LTE等无线传感网数据，提供传感网与互联网云数据中心的接入服务，能够容纳多种协议标准，同时支持多达1000+个节点的接入； 提供本地数据消息推送即时通讯协议，支持用户应用的本地服务的探测，能
6、够实现内外网服务的自动切换功能（在外地通过外网对设备进行远程控制，在内网自动切换到内网本地控制）； 支持多客户端的同时接入，能够实现消息的同步更新与传输（当设备状态发生改变，多个客户端能够同步更新设备状态；某个客户端控制设备状态发生变化，其他客户端也会同时收到消息更新设备状态）； 支持项目ID/KEY设置，可以二维码扫描自动录入，提供数据中心的服务接入，包含数据推送服务和数据存储服务，可以自定义数据中心服务地址，提供多网协议网关配置工具； 集成工业云中间件服务，提供工业网络数据解析服务，长短地址缓存服务，MQTT推送服务，提供基于JSON格式的通信数据包服务，配置服务提供内外网数据切换，二维码
7、添加ID/KEY授权。l 工业云平台实训平台提供基于工业互联云平台技术的智云物联数据中间件平台，支持海量工业数据的接入、分类存储、数据决策、数据分析及数据挖掘，主要软件功能模块包括：消息推送、数据存储、数据分析、触发逻辑、应用数据、位置服务、短信通知、视频传输等。 消息推送：提供传感实时数据、执行控制命令、地理位置信息、SMS短信消息等数据消息实时连接推送服务 数据存储：提供数据云服务，支持查询历史传感器数据，通过可视化图表/曲线/仪表来展示 触发逻辑：编辑复杂的控制逻辑，可以实现：数据更新、设备状态查询、定时硬件系统控制、定时发送短消息、根据各种变量触发某个复杂控制策略实现系统复杂控制等等开
8、放 应用数据：提供私有的数据库使用权限，实现多客户端间共享的私有数据进行存储、查询和使用 摄像监控：支持摄像头视频采集、拍照、录制，可以远程控制云台转动，实现摄像头360度移动侦测 GPS/GSM：提供GPS位置定位服务，GSM短信通知服务 开放接口：底层硬件数据接口及上层数据服务接口完全开放l 可视化应用实训平台采用最新的H5可视化应用技术，实现工厂全局数据的监控和管理。基于工业云平台，可视化应用可以进行直观的图表进行动态的数据展示和实时更新，同时支持远程异地进行监控和管理。同时工业云平台海量存储的工业历史数据为大数据分析和决策提供了充分了数据，为智能生产和柔性生产提供参考依据。有线无线异构
9、组网工业物联网实训平台是一个真正的物联网实训平台，其在通信方式上，既有传统的无线传感网络组网通信，又有工业有线传感网络通信；是一个多种异构网络混合组网的实训平台。l 无线传感网络工业物联网实训平台支持ZigBee、WiFi、BLE三种短距离无线通信技术和LoRa、NB-IOT、LTE 3种长距离无线传感网络通信技术，实训平台可同时使用其中一种或数种无线传感网络进行组网通信。工业物联网实训平台使用了TCP/IP、profinet、CAN-Open、MODBUS、数字量IO、模拟量IO共六种工业有线传感网络通信技术l 平台网络拓扑图下图为物联网实训平台的网络拓扑图，不同的颜色的线表示不同的通信协议
10、。人工智能技术落地人工智能与工业的融合，本质上是解决制造业设计、研发、生产、经营、管理、决策种的核心效率问题，通过数据智能、技术集成、平台智能全面提升生产效率。智能制造实训平台在生产的过程中，提供视觉、语音、机械臂智能、大数据分析等实训内容。l 智能视觉采用智能视觉技术，实现工业生产中的动态任务调配、缺陷分拣、精准定位、目标识别等任务。智能制造中典型的机器视觉系统如下图所示：由光控电路控制的光学镜头在光源下获取目标图像，经传感器于信号存储电路之中保存，之后通过信号放大电路以及计算机的图像处理，最终获得目标的视觉信息。1）尺寸测量：机器视觉测量技术是一种基于光学成像、数字图像处理、计算机图形学的
11、无接触的测量方式，拥有严密的理论基础，测量范围更广，而且相对于传统测量方式而言，拥有更高的测量精度和效率。 2）精准定位：传统工业机器人严格按照示教生成的程序进行操作，一旦目标物体的初始位置和姿态与示教程序不符，机器人将无法准确定位目标物体，以完成预定操作。基于机器视觉的目标物体精准定位，可以动态调整机器人末端的位姿，适应目标物体的状态，大大提高机器人的运行效能。3）质量检测：质量检测是机器视觉技术在工业生产中最重要的应用之一，在制造生产的过程中，几乎所有的产品都面临着质量检测。质量检测包括存在性检测和表面缺陷检测，通过前期的图像采集和处理后，需要依靠显著目标检测算法来进行识别，从而得出显著目
12、标是否存在的结论。表面缺陷检测的对象为二维平面上的元素，包括孔洞、污渍、划痕、裂纹、亮点、暗点等常见的表面缺陷，这些缺陷特别是孔洞和裂纹等，可能严重影响产品质量和使用的安全性，准确识别缺陷产品非常重要。 4）目标识别：目标识别利用机器视觉技术中的图像处理、分析和理解功能，准确识别出一类预先设定的目标或者物体的模型。基于深度学习的目标识别算法，已经极大提高了多目标识别的准确性和实时性，可以大规模应用于工业制造场景。l 大数据分析通过工业大数据和行业经验知识，建立合适智能工厂、车间、计划调度控制执行、仓储模型，对所需的实时数据，动态智能决策。在智能动态计划排产基础上，对仓储物料进行大数据计算，随时
13、对物料进行FMR（使用频率分析）及实时数据、历史数据分析。1） 个性化柔性制造：打通互联网与企业生产网，用户可根据个人偏好在线下单，智能制造平台根据用户订单，自动安排生产计划，采购相关物料，并完成生产和物流交付。2） 品质实时监控：采用人工智能和物联网技术，对生产品质进行实时监控，即时发现品质异常，挖掘海量品质数据，进行品质不良因子分析和相关分析，确定影响品质的因素，并持续进行改善。3） 客户使用跟踪：利用物联网通信和识别技术，结合移动互联网，对客户使用产品的情况进行实时跟踪，分析用户对产品的使用模式，反馈给研发部门，优化产品设计。4） 设备预测性维护：工业制造设备如工程机械、电梯、泵机、工业
14、机器人等的维护，本身却面临着巨大的挑战，设备计划外停机，维护难、维护贵等不仅严重影响了制造效率和质量，也给制造商带来高额的维护保养成本。利用物联网、大数据、边缘计算等技术，对设备运行状态进行实时监测，通过工业数据建模和分析来识别设备故障模式，预测设备未来的故障时间，提前制定维护计划，降低计划外停机时间以及由此带来的停工损失。设备剩余寿命曲线（RUL）和预测性维护工业型嵌入式系统智能制造实训平台内置PLC和ARM两套控制系统，支持设备的自定义切换，用于学习各种不同类型的主控开发。执行电机也提供了主流的不同类型，包括：交流变频电机、伺服电机、直流电机等。智能生产中的传感器通过PLC或者ARM进行数
15、据采集，环境设备采用物联网无线技术进行数据采集和控制。l 多种电机生产单元执行部件采用不同种类的电机，用于学习不同的电机工作原理和相关程序开发，包括：交流变频电机、直流电机等。l PLC&ARM双控制系统生产单元的主控可选择传统的PLC工业控制，支持PLC可视化编程和控制，同时也支持ARM工业控制器进行控制，为未来升级拓展提供更大的空间。1.2.5 产品详解工业物联网实训平台主要由5大单元构成，分别是工业主控监控单元、工业滑台加工单元、车间环境监控单元、工业原料传送单元、厂区环境监测单元。工业主控监控单元工控主机、工控PLC、工控网关、远程IO模块、HMI工控屏、高清球机、CAN网关；l 工控
16、主机工控主机部署在本地，用以本地实时采集和控制实训系统传感器数据和指标；工控主机内置云服务功能，能够将本地数据推送到物联网云平台。设备名称主要技术指标工控主机1）工控主机尺寸不大于240*140*60mm；2）CPU采用Intel i7，双核四线程；3）运行内存8G内存，120G固态硬盘；4）具有WiFi上网和以太网上网功能；5）内置云服务功能，能够将本地物联网数据推送到云端l 工控PLC工控PLC选用西门子PLC，使用梯形图编程，用以对步进电机滑台和各类数字量IO和模拟量IO信号进行检测。工控PLC1）采用西门子高端PLC，型号S7-1200 1215C；2）工作存储器125KB，装载存储器
17、4MB，保持性存储器10KB，位存储器8192个字节；4）本体集成IO，数字量：14点输入，10点输出；模拟量：2路输入/2路；5）通信接口，两路以太网接口，支持Profinet通信协议l 工控网关工控网关采用ARM处理器，用以进行工业控制和采集。工控网关1）宽供电电压：9V-30VDC；2）10M/100M以太网自适应；3）板载32位工业级AT91SAM9x25作为核心，工作稳定；4）支持一键恢复出厂设置；5）可软件配置工作参数，如传感器参数，通道，无线通道，模式等，使用方便；6）开机自动连接云服务器，数据实时上传与下发；7）支持DHCP，动态获取IP地址；8）支持MODBUS-RTU主机模
18、式，符合标准modbus-rtu的采集或控制设备无缝接入；9）支持心跳包，无限次自动重连；10）采用标准导轨式设计，端子可插拔，接线更方便；l 远程IO模块远程IO模块采用profinet工业总线协议通信，用以控制直流减速电机传送带，同时用以采集传送带状态监控的各类数字量和模拟量传感器数据。远程IO模块1）通信方式profinet工业总线协议；2）支持16路数字量输入，带光耦隔离，NPN/PNP自适应；3）支持14路数字量输出，信号为继电器输出，25V/250V 1A；4）4路模拟量输入，分辨率12位，精度1%,0-10V量程； 5）1路RS485接口，支持modbus协议。l HMI工控屏H
19、MI屏用以本地对PLC和远程IO模块连接的控制机构和采集设备进行本地化实时控制和数据显示，HMI屏支持以太网TCP/IP协议组网联网。HMI工控屏1） 显示尺寸7英寸；2） 分辨率800*480；3） 触摸面板：4线高精度触摸；l CAN网关CAN网络使用CANOpen协议与物联网硬件节点进行通信，同时通过TCP/IP网络将数据发送到实训平台和工业物联网云平台。CAN网关1） 供电电压9-30v；2） CAN标准：符合ISO11898标准，支持CAN2.0A/B帧格式3） 工作模式:TCP Server/TCP Client/UDPl 高清球机高清球机用以对车间环境进行实时视频监测，支持有线和
20、无线两种通信方式。高清球机1） 摄像头像素：400万；2） 云台旋转：水平360，垂直-15-90；3） 支持夜间拍摄，红外拍摄距离100m；工业滑台加工单元l 滑台滑台由滑台丝杆结构和步进电机及其驱动器构成，通过步进电机的转动，带动滑台工作台的位置移动。滑台1）总长410mm，行程260mm，螺距4mm，行程带标准刻度尺；2）采用42步进电机驱动，步距角1.83）一体化原点、行程、限位开关，集成编码测速传感器；滑台驱动器1） 能够驱动42/57/86型的2相4相（4/6/8线）步进电机；2） 9-24v工作电压，8种工作电流最大4A可选；3） 输入信号带光耦隔离保护；l 移位传感器位移传感器
21、包括限位开关、行程开关、原点开关，用以对滑台动作太的位置进行定位、限定和测量。行程开关1） 宽电压10-30v；2） 感应距离4mm；3） 检测属性：金属；限位开关1） 工作电压10-30v；2） 输出方式NPN常开；3） 静态电流：300mA；原点开关1） 额定电压24v；2） 安装孔距7.5MM3） 工作方式：电容感应；l 滑台检测传感器滑台工件检测传感器包括激光测距传感器、红外测温传感器、编码测速传感器，分别对工作台移动距离、步进电机温度、步进电机转速进行实时测量。激光测距传感器1） 输出信号0-5v；2） 测量距离10-100mm；3） 测距方式：激光；红外测温传感器1） 测量范围0-
22、300；2） 重复测量精度0.5；3） 物距比：1.6:1；编码测速传感器1） 工作电压DC5-24v；2） 工作方式:增量式600线；3） 相数：AB两相；车间环境监控单元l 紧急报警传感器紧急报警传感器包括震动传感器、对射光栅、急停按钮、报警灯，主要用以对紧急危险情况进行实时监控和报警，以便于保护人身和设备安全。对射光栅1） 检测范围0-30M；2） 光轴：40间距，2光轴；3） 工作电压：DC12-24V；震动传感器1） 通信类型：CAN总线；2） 输出数据：三维（加速度、陀螺仪、欧拉角、磁场）四元数、时间；3） 量程：加速度：6g，陀螺仪：2000/S，角度：X Z180，Y 90急停
23、按钮1） 材质：ABS工程塑料；2） 防护：带防水罩结构3） 复位：旋转复位报警灯1） 工作电压24v；2） 报警声音85分贝；3） 报警颜色RGB三色；l 排风扇排风扇用以对车间进行定时通风换气，保证人员和设备工作于适宜环境。排风扇1）工作电压：12v2）工作电流：200mA3）转速:3000rpm4）最大风量：20CFMl 电子横幅用以显示当前设备介绍、环境情况、欢迎词等，可在线编辑文字。电子横幅1） 尺寸99*19*3.8cm；2） 显示内容：在线自定义；3） 通信方式：RS458；l 电能计量能够对平台当前电压、电流、有功功率、无功功率等用电情况进行实时监测。电能计量表1） 工作相数：
24、1-3相；2） 测量指标：电压、电流、有功功率、无功功率、3） 通信接口：RS485;工业原料传送单元l 传送带传送带由直流减速电机驱动，配合机械机构和皮带，能够用来传送原材料。传送带是工业原料传送单元的核心。传送带系统1） 尺寸87*465mm；2） 带速50-400mm/s3） 负载：3-8kg；l 数字量IO型传感器数字量IO型传感器包括颜色传感器、接近开关、光电反射传感器，能够对颜色，金属，反射等特征进行检测。颜色传感器1） 光源红色，4元素发光二极管；2） 检测方式：光强度检测MARK及颜色自动匹配检测C以及颜色+光亮检测值CI；3） 工作电源：DC12-24v10%；接近开关1）感应方式：电感式；2）工作电压：DC6V-36V；3）检测距离：10MM；4）输出电流200mA；5）输出形式：NPN直流三线常开；光电反射传感器1） 工作电压DC5V；2） 工作原理：漫反射；3） 检测距离18cm可调；l 模拟量IO型传感器模拟量IO型传感器包括热敏传感器、霍尔电流传感器，主要用以对减速电机的温度和传送带系统的工作电流进行实时监测。热敏传感器1） 测量范围：0-400；2） 测量精度：1.5；霍尔电流传感器1） 量程0-50A;2） 工作电压24v；3） 负载能力电压输出：5mA；电流输出：6V;
