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工業網絡智能控制與維護實訓考核裝置
一、總體要求
1、工業網絡智能控制與維護實訓考核裝置要求是以物料自動化供料、傳輸、檢測、分選、裝配、入庫等生產過程為應用技術場景集成PLC、工業以太網、現場總線、工業機械手、RFID、傳感檢測系統、增加信息化器件等，該平臺融入云平臺數據管理與MES管理系統，可實現對生產現場的實時監控、調度和優化等功能，同時與數字孿生融合，貼合行業發展和智能制造技術的進步。
2、要求工業網絡智能控制與維護實訓考核裝置適合職業院校相關職業工種的技能培訓、競賽、鑒定需求。 也適合機電一體化技術、電氣自動化技術、智能控制技術等專業的《可編程控制器技術》《工業數據采集與可視化》《智能線數字化設計與仿真》《工業控制網絡與通信》《機器人視覺技術及應用》《智能控制原理與系統》《變頻器與伺服驅動應用》《工業邊緣計算技術》《工業數據分析與應用》等課程的實訓、實習教學。
二、設備的技術參數
1.工作臺A尺寸：長×寬×高≈1600mm×1120mm×1900mm（±50mm）；
2.工作臺B尺寸：長×寬×高≈800mm×1120mm×1900mm（±50mm）；
3.工業網絡控制柜尺寸：長×寬×高≈800mm×600mm×1800mm（±50mm）；
4.輸入電源：AC 220V±10% /50HZ；輸入功率：≤3kw；工作環境：常溫、室內；溫度：-10℃～+50℃ ；相對濕度：≤90%（+20℃）；海拔高度：≤4000m；
5.設備重量: ≈900kg；
6.安全保護：要求具有接地保護、漏電保護功能，安全性符合相關的國際標準。采用高絕緣的安全型插座及帶絕緣護套的高強度安全型實驗導線。
三、設備功能要求
1、網絡拓撲
要求投標文件中提供工業網絡智能控制與維護實訓考核裝置網絡拓撲參考。
2、功能要求
（1）要求體現設備操作能力，設備模塊組合靈活，各模塊相對獨立，模塊擴展方便，可根據用戶需求靈活配置、組合；同時機械裝配調整部分均應在工作臺上，機械及電氣連接均可快速拆換，可以進行更加靈活的競賽試題輸出；設備物料輸送采用并行輸送形式，控制流程靈活多樣化。
（2）要求體現工藝創新能力，以多種物料為載體，貼近工業生產的理念，實現自動化檢測、分選、裝配生產過程為應用技術場景，集成工業以太網、現場總線、工業機械手、RFID、傳感檢測系統、增加信息化器件等，貼合行業發展和智能制造技術的進步。使用者可利用個人創新思維對原有的生產流程進行創新和改造；在掌握基礎知識的前提下，進一步提高使用者的積極性、實踐能力和創新思維。
（3）要求體現系統分析能力，設備包含電氣控制系統、人機界面、工業視覺、多類型傳感器、安全系統、氣動系統、外圍機械功能單元組件等真實工業器件，可實現工件裝配過程的外圍配套設備布局、安裝與調整、系統編程、離線編程、工藝優化、現場總線通訊調試、系統聯調等功能，培養全棧化工程師。
（4）要求結合新技術、新產業、新業態、新模式，將傳統工業產品融入智能傳感技術、自動識別檢測技術、數字孿生技術、工業網絡安全技術、數字化智能管理技術等先進技術， 實現設備自動化、生產精益化、 管理數字信息化的高度統一。
（5）要求智能控制系統與數字孿生的融合，從宏觀層面將各個生產環節統籌起來，進行數字仿真，將控制算法、分析算法、在仿真系統中實時運算，使數字孿生系統與實際控制系統組成一套虛實結合的智能系統，運行過程數據和控制過程數據相互關聯，在仿真系統中得到最優決策，再發布到控制系統中，記錄和分析控制系統的全部數據，分析控制的結果，再將結果反饋到仿真系統繼續運算，實現動態最優的智能控制。
（6）要求裝置所選用主要器件均選自國際、國內知名品牌，市場使用率高，其技術先進，使用可靠性、耐久性。
（7）要求整體控制系統模塊化、網絡化，方便工作站更換與調試。該系統從MES產品下單、云平臺數據采集到到設備運行之間，通過全面網絡化通訊，構筑了一條安全、穩定、低時延的通訊鏈路，實現真正的一網到底，整體分布式結構設計，適用于工業網絡課程教學。
3、工藝流程要求
要求裝置可以模擬生產工藝流程，使用者可根據任務要求自行設計工藝流程。至少可以完成以下為案例工藝流程，分別是軸承滾珠（或藥品罐裝或顆粒物料）智能分揀包裝生產流程；汽車輪胎輪轂（或工件）自動裝配生產流程；柑橘分揀生產流程；變速箱部件（或發動機部件）裝配生產流程，要求投標文件中提供4種工藝的流程圖。
（1）軸承滾珠（或藥品罐裝或顆粒物料）智能分揀包裝生產流程
工藝流程要求：
（1.1）生產管理系統：部署有MES軟件、數字孿生軟件和云平臺，可以實現訂單管理、設備管理、生產管理、虛擬仿真、數據云端維護等，具有總控系統功能，實現平臺所有數據上傳和下發等；
（1.2）供料單元：接收訂單命令后，由供料氣缸推出料倉的空瓶到傳輸帶上，RFID對空瓶進行信息寫入或識別檢測，之后，傳輸帶輸送到下一單元；
（1.3）檢測分揀單元：傳輸帶傳輸瓶體至要求的檢測分揀擋停位置，根據任務要求掃碼器對瓶體進行掃碼信息確認（或視覺質量檢測或顏色檢測識別），信息確認完成后，合格產品繼續傳輸到下一單元，不合格產品推至廢料倉；
（1.4）鋼珠裝配單元：傳輸帶傳輸瓶體至要求的鋼珠裝配擋停的位置，根據訂單需求完成大小鋼球灌裝后，擋停機構復位，傳輸帶運行將灌裝后的瓶子傳輸至下一單元。
（1.5）搬運裝配單元：傳輸帶將物料輸送到末端，搬運復合機構將物料搬運至稱重單元；
（1.6）稱重單元：對灌裝的工件進行稱重，三色燈根據稱重結果進行顯示（稱重合格后綠燈亮，稱重不合格紅燈亮）并將稱重合格的物料進行盒蓋裝配；由供料氣缸推出料倉的盒蓋，盒蓋抓取裝配復合機構抓取盒蓋，在稱重單元對瓶體進行盒蓋的裝配。
（1.7）倉儲單元：裝配完成的瓶子由龍門搬運機械手在稱重單元進行抓取，入庫前，根據任務要求將合格工件產品信息通過RFID寫入標簽中，根據訂單要求放置在相應編號的倉儲庫位中。
（2）汽車輪胎輪轂（或工件）自動裝配生產流程
工藝流程要求：
（2.1）生產管理系統：部署有MES軟件、數字孿生軟件和云平臺，可以實現訂單管理、設備管理、生產管理、虛擬仿真、數據云端維護等，具有總控系統功能，實現平臺所有數據上傳和下發等；
（2.2）供料單元：接收訂單命令后，由供料氣缸推出料倉輪胎（模擬）到傳輸帶上，RFID對模擬輪胎進行信息寫入或識別檢測，之后，傳輸帶輸送到下一單元；
（2.3）旋轉供料單元：根據任務要求，含有輪轂（模擬）物料的料倉旋轉到位，由供料氣缸推出料倉輪轂（模擬）到供料臺，由物料抓取復合機構進行裝配，之后，傳輸帶輸送到下一單元；
（2.4）高度檢測單元：傳輸到高度檢測單元，擋停氣缸伸出，根據任務要求進行高度（或深度）檢測，判斷是否合格，并將結果傳輸至數據管理中心；
（2.5）檢測分揀單元：傳輸帶傳輸輪胎（模擬）至要求檢測分揀擋停位置，根據任務要求掃碼器對輪胎（模擬）進行掃碼信息確認（或視覺質量檢測或顏色檢測識別），信息確認完成后，傳輸帶輸送到下一單元；
（2.6）搬運裝配單元：傳輸帶將物料輸送到末端，搬運復合機構將物料搬運至稱重單元；
（2.7）稱重單元：對輪胎（模擬）進行稱重，三色燈根據稱重結果進行顯示（稱重合格后綠燈亮，稱重不合格紅燈亮）。
（2.8）倉儲單元：裝配完成的輪胎（模擬）由龍門搬運機械手在稱重單元進行抓取，入庫前，根據任務要求將合格工件產品信息通過RFID寫入標簽中，根據訂單要求放置在相應編號的倉儲庫位中。
（3）柑橘分揀生產流程
（3.1）生產管理系統：部署有MES軟件、數字孿生軟件和云平臺，可以實現訂單管理、設備管理、生產管理、虛擬仿真、數據云端維護等，具有總控系統功能，實現平臺所有數據上傳和下發等；
（3.2）供料單元：接收訂單命令后，由供料氣缸推出料倉的空瓶到傳輸帶上，RFID對空瓶進行信息寫入或識別檢測，之后，傳輸帶輸送到下一單元；
（3.3）鋼珠裝配單元：傳輸帶傳輸瓶體至要求的鋼珠裝配擋停的位置，根據訂單需求完成模擬柑橘的大小（黃色或綠色）珠子灌裝后，擋停機構復位，傳輸帶運行將灌裝后的瓶子傳輸至下一單元。
（3.4）檢測分揀單元：傳輸帶傳輸瓶體至要求的檢測分揀擋停位置，根據任務要求掃碼器對瓶體進行掃碼信息確認（或視覺質量檢測或顏色檢測識別），信息確認完成后，合格產品繼續傳輸到下一單元，不合格產品推至廢料倉；
（3.5）搬運裝配單元：傳輸帶將物料輸送到末端，搬運復合機構將物料搬運至稱重單元；
（3.6）稱重單元：對灌裝的工件進行稱重，三色燈根據稱重結果進行顯示（稱重合格后綠燈亮，稱重不合格紅燈亮）并將稱重合格的物料進行盒蓋裝配；由供料氣缸推出料倉的盒蓋，盒蓋抓取裝配復合機構抓取盒蓋，在稱重單元對瓶體進行盒蓋的裝配。
（3.7）倉儲單元：裝配完成的瓶子由龍門搬運機械手在稱重單元進行抓取，入庫前，根據任務要求將合格工件產品信息通過RFID寫入標簽中，根據訂單要求放置在相應編號的倉儲庫位中。
（4）變速箱部件（或發動機部件）裝配生產流程
工藝流程要求：
（4.1）生產管理系統：部署有MES軟件、數字孿生軟件和云平臺，可以實現訂單管理、設備管理、生產管理、虛擬仿真、數據云端維護等，具有總控系統功能，實現平臺所有數據上傳和下發等；
（4.2）供料單元：接收訂單命令后，由供料氣缸推出變速箱部件（或發動機部件）（模擬）到傳輸帶上，RFID對模擬輪胎進行信息寫入或識別檢測，之后，傳輸帶輸送到下一單元；
（4.3）旋轉供料單元：根據任務要求，含有輪轂（模擬）物料的料倉旋轉到位，由供料氣缸推出部件零件（模擬）到供料臺，由物料抓取復合機構進行裝配，之后，傳輸帶輸送到下一單元；
（4.4）高度檢測單元：傳輸到高度檢測單元，擋停氣缸伸出，根據任務要求進行高度（或深度）檢測，判斷是否合格，并將結果傳輸至數據管理中心；
（5.5）檢測分揀單元：傳輸帶傳輸物料至要求的檢測分揀擋停位置，根據任務要求掃碼器對變速箱部件（或發動機部件）（模擬）進行掃碼信息確認（或視覺質量檢測或顏色檢測識別），信息確認完成后，傳輸帶輸送到下一單元；
（5.6）搬運裝配單元：傳輸帶將物料輸送到末端，搬運復合機構將物料搬運至稱重單元；
（5.7）稱重單元：對輪胎（模擬）進行稱重，三色燈根據稱重結果進行顯示（稱重合格后綠燈亮，稱重不合格紅燈亮）。
（5.8）倉儲單元：裝配完成的變速箱部件（或發動機部件）（模擬）由龍門搬運機械手在稱重單元進行抓取，入庫前，根據任務要求將合格工件產品信息通過RFID寫入標簽中，根據訂單要求放置在相應編號的倉儲庫位中。
也可根據教學任務調整工藝流程。
四、設備結構要求
設備要求由實訓工作臺單元、工業網絡控制單元、工業電氣控制單元、檢測單元、執行單元、信息管理單元等實訓輔助單元組成。
1、實訓工作臺單元
實訓臺承重主體要求為鋁型材拼接而成，側封板為鈑金，正面采用雙開門設計，桌面采優質專業鋁型材拼接成型；為功能單元的安裝提供標準的安裝接口，可根據實訓任務隨意調整單元安裝位置；預留有標準氣源和電氣接口安裝位置，根據單元的使用情況進行功能的擴展；為功能單元、功能套件提供穩定的電源；平臺上可牢固安裝多種多功能多應用單元。實訓臺內部用于單元和工具存放。
2、工業網絡控制單元
工業網絡控制單元要求包含三層工業交換機、防火墻、無線接入點及客戶端、工業交換機等。利用以太網通信接口實現整個生產線系統的網絡通信，能夠實現與其它單元的網絡通信與數據傳輸。
3、工業電氣控制單元
工業電氣控制單元要求采用網孔板結構安裝，至少包含空開、PLC、伺服系統、步進系統、變頻器、工業級交換機、繼電器、按壓式接線端子排等元器件。用于接收來自檢測單元的傳感數據，發送控制指令，實現執行單元的動作執行，以及和信息管理單元實現數據可視化、信息化管理等功能。
4、檢測單元
要求包括工業視覺、條碼/二維碼檢測、稱重檢測等產品檢測裝置，以及對整個生產線系統的設備狀態、環境參數實時監測的各類傳感裝置，包括溫度、濕度、電能、電量等動力環境監測。
（4.1）檢測單元1-高度檢測單元
高度檢測單元要求由測距傳感器、氣缸、單元底座、遠程IO模塊等組成。可檢測工件的深度。
（4.2）檢測單元2-分揀檢測單元
分揀檢測單元要求由工業視覺系統、顏色傳感器、金屬傳感器、分揀機構、單元底板、遠程IO模塊等組成。工件經過視覺下方時進行視覺檢測，可檢測工件的顏色和形狀，掃碼器用于工件二維碼的檢測，配備廢料庫，不符合要求的由廢料推料氣缸推至廢料庫。
5、執行單元
要求包括機械手、傳輸帶、氣缸等執行元件如輸送供料、旋轉供料，RFID、鋼珠裝配、搬運裝配、龍門搬運、導軌搬運、智能倉儲能夠實現整個生產線系統的物料入庫、物料組裝、物料搬運等生產執行環節。
（5.1）執行單元1-輸送供料單元
輸送供料單元要求由傳送帶、變頻電機、RFID、供料單元、稱重單元、單元底座、遠程IO模塊等組成。工件由推料氣缸推出后，輸送帶帶動工件運動，從而完成高度檢測、大小鋼珠裝配、視覺檢測、顏色檢測、工件材質檢測等工序。
（5.2）執行單元2-RFID單元
要求是一款集天線，放大器，控制器于一體的3合1型高頻讀寫頭，可與其他模塊進行組合，實現不同的實訓任務，實訓任務設計可以參考教學資源中實訓指導書里面的案例，用戶亦可自主進行應用拓展。
（5.3）執行單元3-旋轉供料單元
旋轉供料單元要求由步進電機、旋轉臺、供料機構、傳感器、單元底座、遠程IO模塊等組成。主要放置多類型物料等原材料，可根據工藝流程需要，由步進電機帶動轉盤旋轉從而選擇需要的工件。
（5.4）執行單元4-鋼珠裝配單元
鋼珠裝配單元要求由大小鋼珠料筒、供料機構、電磁閥組、單元底座、遠程IO模塊等組成。小鋼珠物料檢測傳感器檢測到工件后，前后阻擋氣缸伸出，小鋼珠推料氣缸將小鋼珠推出，前后阻擋氣缸縮回，隨后輸送帶帶動工件繼續運行。大鋼珠物料檢測傳感器檢測到工件后，前后阻擋氣缸伸出，大鋼珠推料氣缸將大鋼珠推出，前后阻擋氣缸縮回，隨后輸送帶帶動工件繼續運行；
（5.5）執行單元5-搬運裝配單元
搬運裝配單元要求由行程氣缸、夾爪氣缸、供料機構、物料搬運復合機構、物料抓取裝配復合機構、單元底板、遠程IO模塊等組成。
（5.6）執行單元6-龍門搬運單元
龍門搬運單元要求由伺服電機、龍門架、搬運機構、傳感器、單元底座、遠程IO模塊等組成。工件裝配完成后，由龍門搬運單元搬運入庫，龍門搬運單元有X軸、Y軸運動，上下運動由氣缸完成。
（5.7）執行單元7-智能倉儲單元
智能倉儲單元由傳感器、倉儲庫位、廢料倉、單元底板等組成。 智能倉儲單元由九個庫位組成，每個庫位都配備傳感器，將該庫位是否有料反饋給PLC。
（5.8）執行單元8-導軌搬運單元
導軌搬運單元要求由伺服導軌、搬運復合機構、傳感器、電磁閥組、單元底座、遠程IO模塊等組成。
6、實訓輔助單元
電腦桌承重主體要求為鋁型材拼接而成，側封板為鈑金，桌面采用優質板材，帶絲口萬向腳輪并有剎車功能；安裝雙屏氣動顯示器支架；配套椅子。
電腦工作桌顯示器調節靈活、采用高度自由懸停方式，360°旋轉橫豎切換，適應各種操作顯示需要。
7、信息管理單元
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