虚实一体智能制造工厂实验平台

京工科业-JGX-SL02 型虚实一体智能制造工厂实验平台

一、 虚实一体智能制造工厂实验平台 产品特点：

1 、形像直观：三维立体模型设计，与真实机构一模一样，可进行缩放、拖动、旋转、恢复视角等操作。特殊部件进行了透明处理、放大处理、可视化处理、慢动作处理等，相比实物机构更加形像直观。
2 、安全可靠：通过三维仿真运行，在完成与真实机构相同实验的同时，避免了如人身触电安全事故、机械运行时碰撞夹手等安全事故；没有设备长时间运行造成的磨损、故障等；没有学生误操作造成的设备损坏等；是一台永无故障、永无安全事故的实验机构。
3 、扩展性强：只需通过软件定义，不需作硬件升级，可根据学校的需要扩展其他实验项目，不需增加硬件成本，不占用实验室空间；并支持学校进行个性化功能定制。
4 、虚实完美结合：通过软件模拟易于损坏的机构，模拟肉眼不方便观察的现像，模拟具有安全事故风险的机构。既可通过纯虚的方式 PLC 编程实训、机器人示教等；也可选配数据采集输出卡，与硬件 PLC 、单片机等实物相连，动手进行实际的连线、编程、调试，保证实验的真实性和体现感，锻炼了学生的动手能力。所用编程求教环境与真实环镜完全一致，不需做任何修改就可以在真实产线上真实运行。解决了在纯软件实验做完实验后无法进行真实的调试，从没接触过任硬件设备的虚幻感；同时又避免了纯硬件模拟实验现像的不直观问题；避免了纯硬件真实模型实验机构成本高、易损坏、不直观、存在安全事故等问题。做到了虚拟与现实的完美结合。
5 、身临其境，沉浸式体验。支持佩戴 VR 头盔，可以进入到三维虚拟场景中，观看设备运行。可以对设备操作，可以在场景中进行自由的行走观看，从各个角度观看设备全方位的认识和了解设备的机构和运作的原理。

二、硬件参数：（支持扩展数据采集接口模块，实现虚实一体化实训）

（一）配套控制系统实验台 1 套

1 、本实训装置由铝合金实验台、分体式铝合金电源模块、实训桌、实训挂箱、实验模块等组成，铝合金经阳极氧化工艺处理，不易掉漆或生锈。
2 、铝合金实验台：
（ 1 ）采用铝合金框架，立柱规格≥ 10*5CM ，梯形形状设计，中间设有卡槽用于安装装饰条；下部支撑型材≥ 7*4CM ，梯形形状设计，端头采用专用圆弧型 ABS 材质注塑成型；实验台底下设有方便移动的万向轮，在不需要移动时可自由调节脚垫进行固定。
（ 2 ）上方设有 LED 照明灯，照明灯采用专用 C 型铝合金型材设计，前部设有白色漫反射盖板， 45 度角向下照明。中间设有专用型材设计的横梁，可以挂放配套的铝合金结构的实验模块。
（ 3 ）桌面为防火、防水、耐磨高密度防火板，四周弧形设计，采用 PU 封边工艺有效防止水及空气进入造成板材膨胀开裂，造型美观大方，坚固耐用，具有耐磨、耐刻刮、耐高温、耐冲击、易清洁、防火、防水、防酸碱等优点。
（ 4 ）实验桌下方设有钢制柜子，静电喷塑烤漆工艺，不少于两种颜色搭配，柜子前部边角采用弧形设计，两边设有 2 个柜子，用于存放实验模块或计算机主机等，中间设有三个抽屉，用于存放实验工具导线实验指导书等。
3 、实验台功能模块
（ 1 ）采用可拆分式“模块”结构，可以根据实验需要任意功能组合，并利于后期功能升级；同时也解决了整机维修难的问题，只要将体积小的模块或挂箱寄回厂家更换或维修；便可快速、方便、低成本的的解决售后问题；另外模块还可以做为单独电源使用，携带到教室等任何位置，方便教学和管理；实验台内侧设有 6 组多功能电源插座，用于功能模块供电。
（ 2 ）功能模块采用专用铝合金型材，型材经阳极氧化工艺处理永不生锈变色，侧面侧板安装专用 ABS 塑料连接件连接，底部采用铝塑板或铝板材质。整体美观轻便。
（ 3 ）功能模块仪器面板采用环氧树脂板材质，拒绝金属材质面板易导电造成安全事故，玻璃纤维板具有绝缘性质，有效防止漏电触电事故。面板表面采用烤漆工艺，并采用≧ 4 种颜色字符线条彩色印刷工艺，色泽美观并经久耐磨不掉色。
（ 4 ）配置与真实产线一致的 PLC 、人机界面，各 6 个站；西门子 1200 系列 PLC6 台；昆仑通态 TCP7032KT 触摸屏 6 台；机器人示教器 1 套所有端口引出至面板的安全插座上，方便实验连线。每个模块安装在挂箱上。
1 ）西门子 S7-1214 主控实训箱
内置 S7-1214 主控 CPV ，集成以太网模块 ; 集成 RS485 模块，外置接口；钢质外壳，配套便携式把手；一体化集成电路板，兼容香蕉头、 5.08 接线端子接线。
2 ）电源网关模块
内置 220V 转 24V 工业一体式开关电源 ; 内置保护电路开关，拔插式保险丝 ; 内置千兆网以太网网关，外置多路以太网接口；多路电源开源及指示灯。
3 ）人机界面
   配置 TPC7032KT ，液晶屏： 7'TFT ；背光灯： LED ；显示颜色： 65535 真彩；分辨率： 800*480 ；显示亮度： 250cd/m² ；触摸屏：电阻式；额定电压： 24±20%VDC ；额定功率： 5W ；处理器： 4 核， 800MHz ；内存： 256M ；系统存储： 128M ；组态软件： MCGSPRO ；外部接口：串口
方式 1 ： COM1 （ RS232 ）， COM2 （ RS485 ）， COM3 （ RS485 ）；方式 1 ： COM1 （ RS232 ）， COM9 （ RS422 ）； USB 接口： 1 主 1 从；以太网口： 1*10/100M 自适应；防护等级： IP65 （前面板）。
4 、云智能实验室安全管理系统
本平台将无线传输、信息处理等物联网技术应用用于自动化远程控制。设备端运行状态、数据参数等上传至云平台。物联网系统的传感层、传输层和应用层关联掌握数据与分析数据。
(1) 电压、电流等模拟量数据显示
(2) 输入开关监控，输出开关等数字量控制。
(3) 远程控制启停状态，给定输出电压值的。
(4) 显示输入输出电压值的历史数据
(5) 可按照日期、日间进行查询历史数进行查询。
(6) 报警信号为 PLC 主机模拟量采集数值或者开关量可以自由设定，如当模拟量输入超过设定电压时产生报警，通过物联网自动化应用软件将报警信号上传到云平台，通过云平台向设置的终端推送报警信号，每台设备可对应多个终端设备。
(7) 通过手机端可以实现远程控制 PLC 的输出及监视 PLC 的输入状态变化。
(8) 数据显示画面：画面显示输入电压数值，输出电压监控，开关状态输入，开关控制输出，以及云端连接二维码。
(9) 联网设置界面：设置现场数据连接云平台后台数据库管理。

（二）纯虚仿真软件（可脱离硬件实现纯虚拟仿真）：实现整条产线的纯虚拟仿真实训，支持连接西门子 PLC 官方编程软件（全集成自动化软件 TIA Portal V14+ 官方仿真器 PLCSIM V14 ）实时互联互通，实现虚拟在线调试。不需要真实 PLC 就可以实现程序的在线实时监控、调试、下载、上传等功能。可查看各种寄存器实时数据。支持连接三菱品牌 PLC ：可以与对应官方编程软件（ GX Works2 ）实时互联互通，实现虚拟在线调试。不需要真实 PLC 就可以实现程序的在线实时监控、调试、下载、上传等功能。可查看各种寄存器实时数据。实现人机界面、 PLC 、机器人等编程实训。
（三） 50 寸大屏显示器一套。

三、软件参数要求：

1 、概述
针对进阶型自动化实验教学开发的综合类虚拟实验设备，设备可以完成一个特定的生产或动作流程，实验过程以及编程内容均较为复杂，需要具有一定的编程控制能力，同时要求较高的综合分析以及规划能力，实现对设备进行自动化运行的编程控制，实验过程将涉及多种学课的知识，属于综合型的虚拟实验教学设备，完整生产线的自动化编程实验是现有实物教学环境难以支撑的一项内容，因实际产线高昂的成本以及维护维修费用，传统模式都无法将其真正用于实验教学中，虚拟实验流水线将有效的补足这一项高级实验教学的缺口。
2 、组成
主要由立体仓库、机器人、数控机床、加工中心、雕铣中心、视觉检测站、自动装配站、控制柜、传送线等组成
3 、功能
（ 1 ）立体仓库、码垛机：负责工件的存储以及将工件输送到传送带上。
（ 2 ）机器人：实现工件自动化搬运 ( 上料、下料等 ) 。
（ 3 ）数控机床：主要用于加工轴类和盘类零件。
（ 4 ）加工中心：主要用于加工箱体类和板类零件。
（ 5 ）雕铣中心：对工件进行雕铣加工。
（ 6 ）视觉检测站：测量几何形状，检测工件的缺陷等。
（ 7 ）自动装配站：实现工件的装配。
（ 8 ）控制柜：提供电源，具有过载、短路、缺相保护等功能。
（ 9 ）传送线：传送货物到每一个站点。
4 、支持实验 
（ 1 ）机电系统与运动控制实验
（ 2 ）传感器应用实验
（ 3 ）机器人基础编程实验
（ 4 ） PLC 通信实验
（ 5 ）复杂设备的控制逻辑设计实验
（ 6 ）产线流程控制设计实验
（ 7 ）产线规划分析实验以下各种虚拟设备的 PLC 编程控制实验 。