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工业物联网实训平台
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工业物联网实训平台

为培养符合工业4.0时代需求的人才,需要新型教学设备作为教学平台。智能工厂自动化工程综合实训平台由一条生产线以及相关的信息系统组成,不同于传统MPS自动化生产线实训装置,具有如下特点:

1) 配有大量多种类型的传感器,采集生产数据,能够产生一定规模的工业大数据。

2) 配有面向智能制造的工业智能网关,能够将现场数据收集之后上传直达云端服务器支持多种通信方式及协议;便于后续进行边缘计算数据分析与处理工作

3) 采用PROFINET工业以太网技术,提供各生产单元PLC和上层信息系统之间的实时、可靠和安全的工业级实时通讯。

4) 生产线内包含多种类型实际生产中使用到的传感器、驱动单元;生产工序抽象于实际生产过程,具有一定的通用性。

5) 教学内容丰富

机、电、气等高度集成,基础设备中包含PLC、光电传感器、色标传感器、磁性传感器、激光测距等多种类型传感器;步进、直流电机等各类执行机构;涵盖了智能制造领域尤其是信息化部分内容教学内容丰富。

6) 工业标准化设计

按工业标准设计,完全符合相应的工业产品国家或国际标准,确保设备的高精度与可靠性。同时,具有漏电保护、短路保护、急停保护、限位保护等多种保护功能。

7) 可扩展性

具有开放接口,可在原有系统基础上增添其他加工、检测、装配、配货等设备模块,全面兼容标准工业级设备且集成轻松便捷。

作精益制造方向的扩展,产线上实施连续作业生产、拉动式生产、立即暂停、可视化管理、均衡生产管理等。

系统介绍


智能工厂自动化工程综合实训平台是通过采用一套能自动进行供料、检测、组装、装卸运输的机器设备,组成高度连续、完全自动化的生产线,来实现产品的生产。它抽象自真实工业中的自动化生产线,并将其应用于学生应用实践类教学。本实训平台将各分散的学习要素集中起来,组成一个能够让学生参与设计、构建和调试,让更多老师参与研发、设计和学习,让设备不断更新、技术不断前进的系统。系统能够为学生提供了一种崭新的综合实验平台,使他们能够综合运用所学知识设计、构建各种较大规模的自动化生产系统模型。


包括以下三种系统:


1.化工生产设备


HYZ40可以模拟化工、制药等流程,我们以制药厂为例。   

某种药品需要两种原料,一种A原料,一种B原料。两种原料需要按照一定比例混合,而且要混合充分。这个混合比例可控的。两个罐子切换工作,以便让混合好的半成品流到半成品罐。如果在罐内的比例不合适,则成为废品,被流入到废品通道。注意,并不是流量的比例,而是流量的积算比例。

半成品经过热交换预热,加热进入反应罐。在反应罐中保持一定的温度和液位高度,进行反应。如果温度保持合适(30度-35度),液位(不超过35厘米),则成为正品,否则打开XV401,让产品进入废品通道。这个反应是连续的,所以如果出现废品,则让XV401在出现正品后持续打开规定时间,就可以出正品了。

液位的保持通过出口调节阀来调节。一般没有使用空压机,所以没有压力控制,而且也没有在反应罐中增加加热棒,所以温度通过变频器控制入口流量来调节。

现场系统操作

系统如图所示。包括分为四个部分的对象系统,配电柜,控制柜。采用强电弱电分离,对象强电由配电柜提供,信号连接到控制柜。信号抗干扰比较好,安全,扩展方便。工控安全系统.1.jpg


 2.电力废水处理实验系统


本系统为模拟电力综合废水处理工艺实验装置,电力废水主要由生产废水、洗煤水、脱硫除尘废水、生活污水四部分组成,根据电力废水常规处理工艺,且实现处理出水能进入循环冷却水系统要求,本设计采用格栅—初沉池—加药池—曝气生物滤池—混凝反应池—气浮(沉淀)—普通快滤池联级工艺。系统可实现全部单元装置的独立运行和任意关联单元之间的组合运行,可实现对主要控制对象参数(如DO、PH、ORP等)的远程数据在线监测、处理与控制。主要装置采用有机玻璃材质,直观可视,支架全部采用不锈钢或喷塑方钢UPVC管工程化布管穿线,整体结构紧凑、美观、实用。

电力废水.1.jpg

3.工业制造实训系统

生产线组成

201012091835962047.jpg

云生产站主要由信息系统服务器、工业交换机和安全模块组成。在信息系统服务器中运行生产管理信息系统,包括订单管理系统、生产管理系统(含生产计划、生产执行和生产监视)、库存管理系统、质量管理系统。通过工业以太网交换机,可以将4个工作站组成企业生产环形网络,提高通讯的可靠性;通过安全模块将生产部分与信息管理部分隔离开,防止互联网中计算机对生产系统中的PLC、上位机的非法访问,同时互联网中计算机能够与生产系统中设备之间实现远程、加密的安全信息传输。图11为云生产站与4个工作站联合起来组成的具有与实际企业一致的应用示例。

云生产站提供的功能如下:

(1)配有数据双向传输程序,能够将订单系统中的产品定制信息传输到生产现场的PLC中;同时能够实时采集生产现场PLC中定制变量值到信息系统服务器中。

(2)接收定制化订单,满足客户个性化的定制需求。

(3)自动排产,控制生产节拍。

(4)将定制化信息传递给产线PLC,并指导混线生产。

(5)通过采集到的半成品与成品的质量检测信息,实现质量监控;当出现不良品时自动重新排产。

(6)产线实时生产状态监视。

(7)采用PROFINET工业以太网技术,RFID、机器视觉、各个生产单元中的PLC可以实现实时数据传输。

(8)通过工业级网管型交换机,实现各个生产单元之间的冗余通讯。

(9)采用工业级安全模块,能够将生产现场层与企业管理层网络进行防火墙隔离,同时提供数据加密通讯。


工业物联网.jpg

课程内容

智能工厂自动化工程综合实训平台涉及的知识点如下:

传感器技术

气动技术

电机驱动技术

PLC技术

HMI技术

工业物联网技术

数据可视化技术

数据挖掘与数据处理

边缘计算

数据库技术

脚本语言开发

前端页面设计与开发

 

智能工厂自动化工程综合实训平台可开设的课程内容如下:

传感器应用实训(参数选型、安装、接线注意问题)

气动设备实训(选型、安装、调试等)

电机驱动编程

PLC编程

工业识别设备编程

生产管理信息系统与PLC通讯开发与应用

库存管理设计与实现

质量管理设计与实现

PLC与HMI通信连接

HMI设计与开发

Node-RED编程入门

本地PLC数据上云

搭建一个MQTT服务器

构建数据显示页面

PLC与工业智能网关的通信连接

Python高级语言编程入门







 
 
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