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工业网络智能控制与维护实训考核装置
一、总体要求
1、工业网络智能控制与维护实训考核装置要求是以物料自动化供料、传输、检测、分选、装配、入库等生产过程为应用技术场景集成PLC、工业以太网、现场总线、工业机械手、RFID、传感检测系统、增加信息化器件等，该平台融入云平台数据管理与MES管理系统，可实现对生产现场的实时监控、调度和优化等功能，同时与数字孪生融合，贴合行业发展和智能制造技术的进步。
2、要求工业网络智能控制与维护实训考核装置适合职业院校相关职业工种的技能培训、竞赛、鉴定需求。 也适合机电一体化技术、电气自动化技术、智能控制技术等专业的《可编程控制器技术》《工业数据采集与可视化》《智能线数字化设计与仿真》《工业控制网络与通信》《机器人视觉技术及应用》《智能控制原理与系统》《变频器与伺服驱动应用》《工业边缘计算技术》《工业数据分析与应用》等课程的实训、实习教学。
二、设备的技术参数
1.工作台A尺寸：长×宽×高≈1600mm×1120mm×1900mm（±50mm）；
2.工作台B尺寸：长×宽×高≈800mm×1120mm×1900mm（±50mm）；
3.工业网络控制柜尺寸：长×宽×高≈800mm×600mm×1800mm（±50mm）；
4.输入电源：AC 220V±10% /50HZ；输入功率：≤3kw；工作环境：常温、室内；温度：-10℃～+50℃ ；相对湿度：≤90%（+20℃）；海拔高度：≤4000m；
5.设备重量: ≈900kg；
6.安全保护：要求具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国际标准。采用高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型实验导线。
三、设备功能要求
1、网络拓扑
要求投标文件中提供工业网络智能控制与维护实训考核装置网络拓扑参考。
2、功能要求
（1）要求体现设备操作能力，设备模块组合灵活，各模块相对独立，模块扩展方便，可根据用户需求灵活配置、组合；同时机械装配调整部分均应在工作台上，机械及电气连接均可快速拆换，可以进行更加灵活的竞赛试题输出；设备物料输送采用并行输送形式，控制流程灵活多样化。
（2）要求体现工艺创新能力，以多种物料为载体，贴近工业生产的理念，实现自动化检测、分选、装配生产过程为应用技术场景，集成工业以太网、现场总线、工业机械手、RFID、传感检测系统、增加信息化器件等，贴合行业发展和智能制造技术的进步。使用者可利用个人创新思维对原有的生产流程进行创新和改造；在掌握基础知识的前提下，进一步提高使用者的积极性、实践能力和创新思维。
（3）要求体现系统分析能力，设备包含电气控制系统、人机界面、工业视觉、多类型传感器、安全系统、气动系统、外围机械功能单元组件等真实工业器件，可实现工件装配过程的外围配套设备布局、安装与调整、系统编程、离线编程、工艺优化、现场总线通讯调试、系统联调等功能，培养全栈化工程师。
（4）要求结合新技术、新产业、新业态、新模式，将传统工业产品融入智能传感技术、自动识别检测技术、数字孪生技术、工业网络安全技术、数字化智能管理技术等先进技术， 实现设备自动化、生产精益化、 管理数字信息化的高度统一。
（5）要求智能控制系统与数字孪生的融合，从宏观层面将各个生产环节统筹起来，进行数字仿真，将控制算法、分析算法、在仿真系统中实时运算，使数字孪生系统与实际控制系统组成一套虚实结合的智能系统，运行过程数据和控制过程数据相互关联，在仿真系统中得到最优决策，再发布到控制系统中，记录和分析控制系统的全部数据，分析控制的结果，再将结果反馈到仿真系统继续运算，实现动态最优的智能控制。
（6）要求装置所选用主要器件均选自国际、国内知名品牌，市场使用率高，其技术先进，使用可靠性、耐久性。
（7）要求整体控制系统模块化、网络化，方便工作站更换与调试。该系统从MES产品下单、云平台数据采集到到设备运行之间，通过全面网络化通讯，构筑了一条安全、稳定、低时延的通讯链路，实现真正的一网到底，整体分布式结构设计，适用于工业网络课程教学。
3、工艺流程要求
要求装置可以模拟生产工艺流程，使用者可根据任务要求自行设计工艺流程。至少可以完成以下为案例工艺流程，分别是轴承滚珠（或药品罐装或颗粒物料）智能分拣包装生产流程；汽车轮胎轮毂（或工件）自动装配生产流程；柑橘分拣生产流程；变速箱部件（或发动机部件）装配生产流程，要求投标文件中提供4种工艺的流程图。
（1）轴承滚珠（或药品罐装或颗粒物料）智能分拣包装生产流程
工艺流程要求：
（1.1）生产管理系统：部署有MES软件、数字孪生软件和云平台，可以实现订单管理、设备管理、生产管理、虚拟仿真、数据云端维护等，具有总控系统功能，实现平台所有数据上传和下发等；
（1.2）供料单元：接收订单命令后，由供料气缸推出料仓的空瓶到传输带上，RFID对空瓶进行信息写入或识别检测，之后，传输带输送到下一单元；
（1.3）检测分拣单元：传输带传输瓶体至要求的检测分拣挡停位置，根据任务要求扫码器对瓶体进行扫码信息确认（或视觉质量检测或颜色检测识别），信息确认完成后，合格产品继续传输到下一单元，不合格产品推至废料仓；
（1.4）钢珠装配单元：传输带传输瓶体至要求的钢珠装配挡停的位置，根据订单需求完成大小钢球灌装后，挡停机构复位，传输带运行将灌装后的瓶子传输至下一单元。
（1.5）搬运装配单元：传输带将物料输送到末端，搬运复合机构将物料搬运至称重单元；
（1.6）称重单元：对灌装的工件进行称重，三色灯根据称重结果进行显示（称重合格后绿灯亮，称重不合格红灯亮）并将称重合格的物料进行盒盖装配；由供料气缸推出料仓的盒盖，盒盖抓取装配复合机构抓取盒盖，在称重单元对瓶体进行盒盖的装配。
（1.7）仓储单元：装配完成的瓶子由龙门搬运机械手在称重单元进行抓取，入库前，根据任务要求将合格工件产品信息通过RFID写入标签中，根据订单要求放置在相应编号的仓储库位中。
（2）汽车轮胎轮毂（或工件）自动装配生产流程
工艺流程要求：
（2.1）生产管理系统：部署有MES软件、数字孪生软件和云平台，可以实现订单管理、设备管理、生产管理、虚拟仿真、数据云端维护等，具有总控系统功能，实现平台所有数据上传和下发等；
（2.2）供料单元：接收订单命令后，由供料气缸推出料仓轮胎（模拟）到传输带上，RFID对模拟轮胎进行信息写入或识别检测，之后，传输带输送到下一单元；
（2.3）旋转供料单元：根据任务要求，含有轮毂（模拟）物料的料仓旋转到位，由供料气缸推出料仓轮毂（模拟）到供料台，由物料抓取复合机构进行装配，之后，传输带输送到下一单元；
（2.4）高度检测单元：传输到高度检测单元，挡停气缸伸出，根据任务要求进行高度（或深度）检测，判断是否合格，并将结果传输至数据管理中心；
（2.5）检测分拣单元：传输带传输轮胎（模拟）至要求检测分拣挡停位置，根据任务要求扫码器对轮胎（模拟）进行扫码信息确认（或视觉质量检测或颜色检测识别），信息确认完成后，传输带输送到下一单元；
（2.6）搬运装配单元：传输带将物料输送到末端，搬运复合机构将物料搬运至称重单元；
（2.7）称重单元：对轮胎（模拟）进行称重，三色灯根据称重结果进行显示（称重合格后绿灯亮，称重不合格红灯亮）。
（2.8）仓储单元：装配完成的轮胎（模拟）由龙门搬运机械手在称重单元进行抓取，入库前，根据任务要求将合格工件产品信息通过RFID写入标签中，根据订单要求放置在相应编号的仓储库位中。
（3）柑橘分拣生产流程
（3.1）生产管理系统：部署有MES软件、数字孪生软件和云平台，可以实现订单管理、设备管理、生产管理、虚拟仿真、数据云端维护等，具有总控系统功能，实现平台所有数据上传和下发等；
（3.2）供料单元：接收订单命令后，由供料气缸推出料仓的空瓶到传输带上，RFID对空瓶进行信息写入或识别检测，之后，传输带输送到下一单元；
（3.3）钢珠装配单元：传输带传输瓶体至要求的钢珠装配挡停的位置，根据订单需求完成模拟柑橘的大小（黄色或绿色）珠子灌装后，挡停机构复位，传输带运行将灌装后的瓶子传输至下一单元。
（3.4）检测分拣单元：传输带传输瓶体至要求的检测分拣挡停位置，根据任务要求扫码器对瓶体进行扫码信息确认（或视觉质量检测或颜色检测识别），信息确认完成后，合格产品继续传输到下一单元，不合格产品推至废料仓；
（3.5）搬运装配单元：传输带将物料输送到末端，搬运复合机构将物料搬运至称重单元；
（3.6）称重单元：对灌装的工件进行称重，三色灯根据称重结果进行显示（称重合格后绿灯亮，称重不合格红灯亮）并将称重合格的物料进行盒盖装配；由供料气缸推出料仓的盒盖，盒盖抓取装配复合机构抓取盒盖，在称重单元对瓶体进行盒盖的装配。
（3.7）仓储单元：装配完成的瓶子由龙门搬运机械手在称重单元进行抓取，入库前，根据任务要求将合格工件产品信息通过RFID写入标签中，根据订单要求放置在相应编号的仓储库位中。
（4）变速箱部件（或发动机部件）装配生产流程
工艺流程要求：
（4.1）生产管理系统：部署有MES软件、数字孪生软件和云平台，可以实现订单管理、设备管理、生产管理、虚拟仿真、数据云端维护等，具有总控系统功能，实现平台所有数据上传和下发等；
（4.2）供料单元：接收订单命令后，由供料气缸推出变速箱部件（或发动机部件）（模拟）到传输带上，RFID对模拟轮胎进行信息写入或识别检测，之后，传输带输送到下一单元；
（4.3）旋转供料单元：根据任务要求，含有轮毂（模拟）物料的料仓旋转到位，由供料气缸推出部件零件（模拟）到供料台，由物料抓取复合机构进行装配，之后，传输带输送到下一单元；
（4.4）高度检测单元：传输到高度检测单元，挡停气缸伸出，根据任务要求进行高度（或深度）检测，判断是否合格，并将结果传输至数据管理中心；
（5.5）检测分拣单元：传输带传输物料至要求的检测分拣挡停位置，根据任务要求扫码器对变速箱部件（或发动机部件）（模拟）进行扫码信息确认（或视觉质量检测或颜色检测识别），信息确认完成后，传输带输送到下一单元；
（5.6）搬运装配单元：传输带将物料输送到末端，搬运复合机构将物料搬运至称重单元；
（5.7）称重单元：对轮胎（模拟）进行称重，三色灯根据称重结果进行显示（称重合格后绿灯亮，称重不合格红灯亮）。
（5.8）仓储单元：装配完成的变速箱部件（或发动机部件）（模拟）由龙门搬运机械手在称重单元进行抓取，入库前，根据任务要求将合格工件产品信息通过RFID写入标签中，根据订单要求放置在相应编号的仓储库位中。
也可根据教学任务调整工艺流程。
四、设备结构要求
设备要求由实训工作台单元、工业网络控制单元、工业电气控制单元、检测单元、执行单元、信息管理单元等实训辅助单元组成。
1、实训工作台单元
实训台承重主体要求为铝型材拼接而成，侧封板为钣金，正面采用双开门设计，桌面采优质专业铝型材拼接成型；为功能单元的安装提供标准的安装接口，可根据实训任务随意调整单元安装位置；预留有标准气源和电气接口安装位置，根据单元的使用情况进行功能的扩展；为功能单元、功能套件提供稳定的电源；平台上可牢固安装多种多功能多应用单元。实训台内部用于单元和工具存放。
2、工业网络控制单元
工业网络控制单元要求包含三层工业交换机、防火墙、无线接入点及客户端、工业交换机等。利用以太网通信接口实现整个生产线系统的网络通信，能够实现与其它单元的网络通信与数据传输。
3、工业电气控制单元
工业电气控制单元要求采用网孔板结构安装，至少包含空开、PLC、伺服系统、步进系统、变频器、工业级交换机、继电器、按压式接线端子排等元器件。用于接收来自检测单元的传感数据，发送控制指令，实现执行单元的动作执行，以及和信息管理单元实现数据可视化、信息化管理等功能。
4、检测单元
要求包括工业视觉、条码/二维码检测、称重检测等产品检测装置，以及对整个生产线系统的设备状态、环境参数实时监测的各类传感装置，包括温度、湿度、电能、电量等动力环境监测。
（4.1）检测单元1-高度检测单元
高度检测单元要求由测距传感器、气缸、单元底座、远程IO模块等组成。可检测工件的深度。
（4.2）检测单元2-分拣检测单元
分拣检测单元要求由工业视觉系统、颜色传感器、金属传感器、分拣机构、单元底板、远程IO模块等组成。工件经过视觉下方时进行视觉检测，可检测工件的颜色和形状，扫码器用于工件二维码的检测，配备废料库，不符合要求的由废料推料气缸推至废料库。
5、执行单元
要求包括机械手、传输带、气缸等执行元件如输送供料、旋转供料，RFID、钢珠装配、搬运装配、龙门搬运、导轨搬运、智能仓储能够实现整个生产线系统的物料入库、物料组装、物料搬运等生产执行环节。
（5.1）执行单元1-输送供料单元
输送供料单元要求由传送带、变频电机、RFID、供料单元、称重单元、单元底座、远程IO模块等组成。工件由推料气缸推出后，输送带带动工件运动，从而完成高度检测、大小钢珠装配、视觉检测、颜色检测、工件材质检测等工序。
（5.2）执行单元2-RFID单元
要求是一款集天线，放大器，控制器于一体的3合1型高频读写头，可与其他模块进行组合，实现不同的实训任务，实训任务设计可以参考教学资源中实训指导书里面的案例，用户亦可自主进行应用拓展。
（5.3）执行单元3-旋转供料单元
旋转供料单元要求由步进电机、旋转台、供料机构、传感器、单元底座、远程IO模块等组成。主要放置多类型物料等原材料，可根据工艺流程需要，由步进电机带动转盘旋转从而选择需要的工件。
（5.4）执行单元4-钢珠装配单元
钢珠装配单元要求由大小钢珠料筒、供料机构、电磁阀组、单元底座、远程IO模块等组成。小钢珠物料检测传感器检测到工件后，前后阻挡气缸伸出，小钢珠推料气缸将小钢珠推出，前后阻挡气缸缩回，随后输送带带动工件继续运行。大钢珠物料检测传感器检测到工件后，前后阻挡气缸伸出，大钢珠推料气缸将大钢珠推出，前后阻挡气缸缩回，随后输送带带动工件继续运行；
（5.5）执行单元5-搬运装配单元
搬运装配单元要求由行程气缸、夹爪气缸、供料机构、物料搬运复合机构、物料抓取装配复合机构、单元底板、远程IO模块等组成。
（5.6）执行单元6-龙门搬运单元
龙门搬运单元要求由伺服电机、龙门架、搬运机构、传感器、单元底座、远程IO模块等组成。工件装配完成后，由龙门搬运单元搬运入库，龙门搬运单元有X轴、Y轴运动，上下运动由气缸完成。
（5.7）执行单元7-智能仓储单元
智能仓储单元由传感器、仓储库位、废料仓、单元底板等组成。 智能仓储单元由九个库位组成，每个库位都配备传感器，将该库位是否有料反馈给PLC。
（5.8）执行单元8-导轨搬运单元
导轨搬运单元要求由伺服导轨、搬运复合机构、传感器、电磁阀组、单元底座、远程IO模块等组成。
6、实训辅助单元
电脑桌承重主体要求为铝型材拼接而成，侧封板为钣金，桌面采用优质板材，带丝口万向脚轮并有刹车功能；安装双屏气动显示器支架；配套椅子。
电脑工作桌显示器调节灵活、采用高度自由悬停方式，360°旋转横竖切换，适应各种操作显示需要。
7、信息管理单元
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