SBHL-01A工業互聯網技術應用綜合平臺
一、概述
工業互聯網技術應用綜合平臺集成PLC、工業以太網、現場總線、工業機械手、RFID、傳感檢測系統、視覺檢測系統等，應至少支持工業現場總線設備、工業控制、邊緣計算、工業網絡技術、數據信息采集等工業互聯網應用場景，要求還應至少融入云平臺數據管理與ERP、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。
（圖片僅供參考、以實際配置為準）
二、工業互聯網技術應用綜合設備技術指標
1.工作臺尺寸：長×寬×高 1600mm×800mm×1800mm；
2.輸入電源：AC 220V±10% /50HZ；輸入功率：≤3kw；
3.設備重量: ≈450kg；
4.安全保護：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、工業互聯網技術應用綜合實訓設備功能與特點
1.設備的網絡拓撲構成：
設備由控制網絡單元和設備單元組成。控制網絡單元要求至少包含三層交換機、防火墻、物聯網關、PLC、變頻器、伺服、觸摸屏、工業交換機、按鈕、指示燈等器件，能夠實現工業網絡搭建、工業通訊應用、工業現場接線編程等，最終實現對設備單元的統一控制；設備單元包含RFID、視覺、伺服電機、三相異步電機、傳感器、電磁閥等器件，可實現對環形輸送線、視覺檢測單元的控制。控制網絡單元和設備單元均可拆卸更換，設備模塊相對獨立，可根據需求靈活配置、組合。
2.信息管理
1)MES制造執行單元：
系統要求根據選手所有工作任務均從個性化需求訂單及共線生產出發，允許用戶通過平臺進行任務下發，并進行共線生產的全自動化作業。從訂單加工、生產、裝配到成品的檢測，訂單制造過程的每一個環節，均可通過MES 軟件進行實時查詢與追蹤。本單元包含基礎數據、倉位管理、設備單元管理，報警參數設置、設備運行及生產訂單管理操作界面，要求如下：
（1）基礎數據界面：可進行對工廠信息、用戶信息、設備信息、生產訂單進行設置。
（2）數據管理單元：可對設備數據、輸送供料、旋轉供料、高度檢測、鋼珠裝配、入庫、分揀檢測等單元，可對其進行單站單機運行測試，并提取各設備的狀態信息，比如環境檢測、伺服狀態、生產狀態、庫位狀態等。
（3）設備數據管理界面：可對設備數據狀態進行數據采集，包括電壓、功率、溫度、濕度、大氣壓力、振動數據等信息。
（4）生產訂單界面：可對其進行訂單的創建，明細的添加，訂單下發等。
（5）報警參數設置界面：可對設備數據狀態進行閾值設置，包括電壓、功率、溫度、濕度、大氣壓力、振動數據等信息
2)信息層云平臺單元：
平臺采用國產企業級平臺，界面制作便捷，功能豐富，數據處理穩定。平臺功能包括設備接入、設備管理、數據存儲、數據展示、數據分析、用戶管理、維保工單、配方管理等功能。平臺免編程可快速便捷實現產品與系統的聯接，實現物聯平臺。可實現多樣快捷的連接監控方式（業務系統、地圖、視頻監控）， 實時、精準的數據信息來源，精準高效的數據透視（柱狀圖、趨勢圖、定制數據透視報表），設備間更緊密的組合聯動（ 多臺 PLC 構成的設備系統的集中監控）。
具體內容如下：
（1）項目配置：項目支持導入、導出、刪除、編輯，方便操作，包括設備配置、項目組態配置、報警源配置、設備狀態統計、條件賦值、報表。
（2）組態頁功能：提供不同類型可編輯的基礎元件、基礎和高級控件，通過圖形化界面呈現相關數據信息，使用戶能夠一目了然地查看整個系統的狀態信息，組態界面用戶可自定義，包括界面的布局，顏色，控件等。
（3）基礎元件：直線，圓，矩形，文本，圖片，折線，多邊形，表格等；
基礎控件：按鈕、指示燈、按鈕指示燈、數據顯示、數據輸入、數據控制、組合框輸入、滑動輸入、畫面跳轉、變量圖片等。
（4）高級控件： 環形圖、棒圖、流體、輪播動畫、歷史曲線、實時曲線、日期時間、實時事件、歷史事件、天氣、視頻控件、功能鍵、功能域。
（5）可根據需求編輯多個組態畫面同時進行組合排列顯示；
3)可視化數據管理單元：
可完成生產可視化、設備狀態可視化、設備狀態管理可視化。
4)工業網絡設備
(1)環網三層管理工業交換機:提供≥8 個10/100/1000M 自適應RJ45端口和4個千兆 SFP 端口，ERPS 環網協議，RPL 配置，寬電壓輸入：9.6V~60VDC，IEEE1588 精密時鐘同步協議，亞微秒級同步精度，多種安裝方式：導軌式安裝+壁掛安裝，三層路由協議、完備的安全防護機制和完善的 ACL\QoS 策略，兩路電源輸入，冗余備份，大大提高產品供電可靠性，EMC高防護等級，無懼各種惡劣環境。
(2)工業級防火墻：≥雙核 64 位網絡專用處理器，單核主頻≥1GHz，≥1GB DDRIV 高速內存；≥3 個10/100/1000M RJ45 端口,≥1 個 MGMT 管理口；工業級工作溫度：-40℃~75℃；EMS 高級防護，三冗余電源輸入；支持端口 bypass功能，斷電后端口直連；支持配置安全策略、審計策略、帶寬策略、NAT策略、ALG策略等；支持多種安全防護功能，防御 ARP 欺騙、ARP攻擊、DDoS 攻擊、網絡掃描、可疑包攻擊等；支持可拓展的一體化 DPI 深度安全（入侵防御、反病毒、文件過濾、惡意域名遠程查詢、應用行為控制），特征庫定期更新；支持豐富的策略對象（安全區域、地址、用戶、服務、網站、應用、黑白名單、安全配置文件、入侵防御、審計配置文件等）；支持豐富的網絡功能；多管理員角色，精細化權限管理。
(3)邊緣網關：應采用 mips架構CPU，主頻不低于300MHz，內存不低于128M DDR，16M FLASH，支持WIFI和以太網接入網絡，應能支持2路10M/100M自適應端口，應能支持RS232/RS485/RS422端口，應具有看門狗管理，應能支持數據采集、PLC遠程上下載程序、斷網續傳和交換機功能。
(4)工業級雙頻無線接入點：適應-40℃～+75℃溫度下嚴苛的工業級工作環境；冗余雙路直流供電，以及標準 PoE 供電，適應工業環境組網要求，穩定可靠；IEC/EN 61000-4 高標準工業級防護設計，適應惡劣環境；2.4GHz 和 5GHz 雙頻段并發射頻，無線速率可達 1900Mbps；獨立功放電路，提升發射功率；支持設備工作為 AP 或 Client 兩種覆蓋/傳輸模式以及 Router 上網模式，應用靈活；強雙頻漫游技術，Client 模式設備可快速漫游至信號更優的 AP；無線冗余技術，干擾下設備通信不中斷；標準 DIN 導軌/壁掛安裝，維護簡便；支持AC或商用網絡云平臺集中管理。
(5)環境傳感器：能測量濕度、溫度、大氣壓力、二氧化碳環境數據，支持RS485通訊，標準modbusRTU協議。要求設備系統配有嵌入式物聯網技術軟件，要求軟件具有完全知識產權，軟件可采集二氧化氮、PM2.5、土壤溫濕度、火焰大小等傳感器數據，具有數據傳輸、I/O控制等功能。
(6)智能電表：能實現對系統電壓、電流、功率等電量的采集和顯示，支持 RS485 通訊，采集的數據也可通過通訊傳輸給 PLC。
(7)LORA 模塊：應能支持RS232、485-LoRa 通訊，純射頻模組，支持發送、接收數據，與PLC直接通訊。
(8)協議網關：應支持Modbus-RTU/ASCII到ProfiNet協議的轉換
(9)IOT工業控制器：不低于I3-8145U/8G/128G。
3. 工業互聯網技術應用綜合設備層組成
1)設備由供料站點：傳送帶裝置、傳感器系統、視覺檢測站點、到位阻擋站點、十字滑臺、氣動控制站點等組成。
2)供料站：提供塑料材質的物料，同時物料應包含白色、紅色、黑色三種顏色。供料控制要求由一個供料氣缸完成，氣缸安裝有傳感器。物料用盡后需手動將物料加入供料庫內。
3)傳送帶裝置：要求由一條機械環形傳送帶為主體，控制由減速電機（三相電機帶減速器）來完成，減速電機減速比不低于10:1，減速電機尾部要求至少安裝一個增量式編碼器作為反饋檢測使用。
4)傳感器系統：傳感器安裝在裝置多處位置，如十字滑臺的各個極限位置及原點位置、傳送帶裝置上的到位傳感器、顏色傳感器、金屬傳感器、氣缸上的到位傳感器等。
5)視覺檢測站點：工業視覺由支架、光源、智能相機等組成，可完成物料數量、外觀、顏色等檢測：具有強大的通信功能，至少支持 MODBUS-TCP、TCP/IP 和 S7 等通訊；工業相機彩色相機，尺寸：≥29 mm×29 mm×30 mm，，分辨率：≥2592×1944，相機像素≥500 萬像素數據接口：不低于USB3.0，傳感器類型：CMOS，卷簾快門，工作溫度 0 ~ 50℃，儲藏溫度-30 ~ 70℃；視覺算法平臺軟件：要求兼容GigE Vision和USB3.0 Vision協議標準，可以接入多種品牌的相機。要求支持本地圖像處理和相機數據圖像處理光源：白色漫射 LED 環形燈。
6)到位阻擋站點：由一個阻擋氣缸和一個到位近點傳感器組成，當物料檢測通過后由近點傳感器發送信號控制阻擋氣缸伸出，幫助物料準確入庫。
7)十字滑臺：由伺服電機控制的X軸滑臺和氣動控制的Y軸滑臺組成，X軸滑臺上安裝至少三個傳感器，分別為左極限、右極限、原點傳感器，Y軸氣爪夾取物料出入物料庫。
8)氣動控制站點：由一套氣動系統組成，主要包含氣泵、電磁閥、油水分離器、各類氣動接頭、氣管等組成，負責給裝置內氣動部件提供動力。
9)電氣控制系統：
(1)主控PLC：CPU 帶有顯示屏；工作存儲器可存儲 ≥150 KB 代碼和1MB數據；位指令執行時間≤ 60 ns；4級防護機制，工藝功能：運動控制，閉環控制，計數與測量；跟蹤功能；適用于所有PROFINET 接口：傳輸協議 TCP/IP，開放式用戶安全通信，S7 通信，S7 路由，IP 轉發，Web服務器，DNS客戶端，OPC UA：服務器DA，客戶端DA，方法，配套規范；PROFINET IO控制器，支持RT/IRT，性能升級 PROFINET V2.3，雙端口。存儲卡≥4MB。
(2)執行端控制PLC：≥125 KB 工作存儲器；24VDC 電源，板載≥ DI14 x 24VDC 漏型/源型，板載 ≥DQ10 x 24VDC、AI2 和 AQ2；板載 6 個高速計數器和 4 個脈沖輸出；信號板擴展板載式 I/O；最多 3 個通信模塊用于串行通信；最多8個信號模塊用于 I/O 擴展；PROFINET IO 控制器，雙端口，智能設備，TCP/IP 傳輸協議，開放式用戶安全通信，S7 通信，Web 服務器，OPC UA：服務器 DAPROFINET 接口，用于編程、HMI 以及PLC 間數據通信，配套相應的 PLC 編程軟件。
(3)遠程 I/O：≥2 個 RJ45 接口，24VDC 供電 性能穩定、抗干擾性能強，總線協議：PROFINET 、通用線纜：五類雙絞線、傳輸距離：100m（站站距離）、傳輸速率：100Mbps、工作環境溫度：-10～55°C ；相對濕度:5%～90%(無凝露）
(4)工業交換機：8個10/100M自適應RJ45端口，導軌式安裝
(5)觸摸屏：觸摸操作,≥ 7寸TFT 顯示屏，≥800 x 480 像素，≥64K 色；按鍵和觸摸操作，≥8 個功能鍵；≥1 x PROFINET，≥1 x USB，以上器件均安裝在移動安裝盒上。
(6)變頻器系統：額定輸入：單相220-240V 18.0A 50/60Hz；額定輸出：三相AC0-240V 8.0A，頻率范圍：0 - 500Hz；功率1.5KW；載波頻率：0.8kHz - 11kHz可根據負載特性，自動調整載波頻率；控制方式：V/F控制和SVC控制；轉矩提升：自動轉矩提升；手動轉矩提升0.1% - 30.0%；輸入端子：4個數字輸入端子，其中1個支持最高20KHz的高速脈沖輸入1個模擬量輸入端子，支持 0 - 10V/0 - 20mA輸入；輸出端子：1個繼電器輸出端子，1個模擬輸出端子，支持0 ~10V電壓輸出；1路RS485接口，支持modbus rtu ，can總線等通訊；LED顯示：顯示參數；環境溫度：-10℃ 到+ 50℃；濕度：小于 95%RH，無水珠凝結；振動：小于 5.9m/s2（0.6g）；防護等級：IP20。
(7)伺服系統：支持 PROFINET 通信方式，輸入電壓200-240V，電機功率≥400W；
(8)空氣壓縮機：電源220V、額定功率≥550W、排氣量≥58L/min、排氣壓力≥0.8MPa。
四、工業互聯網技術應用綜合平臺配置清單
序號 | 名稱 | 技術參數 | 數量 | 單位 |
1 | 實訓臺 | 工作臺尺寸：長×寬×高≥1600mm×800mm×1800mm | 1 | 套 |
2 | 可編程控制器1 | ≥125 KB 工作存儲器；24VDC 電源，板載 DI14 x 24VDC 漏型/源型，板載 DQ10 x 24VDC、AI2 和 AQ2；板載 6 個高速計數器和 4 個脈沖輸出；信號板擴展板載式 I/O；最多 3 個通信模塊用于串行通信；最多 8 個信號模塊用于 I/O 擴展；PROFINET IO 控制器，雙端口，智能設備，TCP/IP 傳輸協議，開放式用戶安全通信，S7 通信，Web 服務器，OPC UA：服務器 DAPROFINET 接口，用于編程、HMI 以及PLC 間數據通信，配套相應的 PLC 編程軟件。 配有西門子CB1241通訊板1個；PROFIBUS CM 1243-5通信模塊1個。 | 1 | 套 |
3 | 可編程控制器2 | CPU 帶有顯示屏；工作存儲器可存儲≥150 KB 代碼和≥1 MB 數據；位指令執行時間 60 ns；4 級防護機制，工藝功能：運動控制，閉環控制，計數與測量；跟蹤功能；運行系統選件；等時同步模式（集中）；適用于所有 PROFINET 接口：傳輸協議 TCP/IP，開放式用戶安全通信，S7 通信，S7 路由，IP 轉發，Web 服務器，DNS 客戶端，OPC UA：服務器 DA，客戶端 DA，方法，配套規范；PROFINET IO 控制器，支持 RT/IRT，性能升級 PROFINET V2.3，雙端口，智能設備，支持 MRP、MRPD，等時同步模式。存儲卡≥4MB。 | 1 | 套 |
4 | 工業視覺 | 工業視覺由支架、光源、智能相機等組成，可完成物料數量、外觀、顏色等檢測：具有強大的通信功能，至少支持 MODBUS-TCP、TCP/IP 和 S7 等通訊； 工業相機彩色相機，尺寸：≥29 mm×29 mm×30 mm，鏡頭接口：C-Mount，分辨率：≥2592×1944，相機像素≥500 萬像素數據接口：USB3.0，傳感器類型：CMOS，卷簾快門，工作溫度 0 ~ 50℃，儲藏溫度-30 ~ 70℃；視覺算法平臺軟件：要求兼容GigE Vision和USB3.0 Vision協議標準，可以接入多種品牌的相機。要求支持本地圖像處理和相機數據圖像處理光源：白色漫射 LED 環形燈。 | 1 | 套 |
5 | 伺服系統 | 支持 PROFINET 通信方式，輸入電壓200-240V | 1 | 套 |
6 | 變頻器系統 | 驅動器要求為通用高性能電流矢量變頻器，主要用于控制和調節三相交流異步 電機的速度和轉矩，最高頻率：0 - 500Hz；載波頻率：0.8kHz - 11kHz可根據負載特性，自動調整載波頻率；控制方式：至少包含V/F控制和SVC控制；轉矩提升：自動轉矩提升；手動轉矩提升0.1% - 30.0%；輸入端子：≥4個數字輸入端子，其中1個支持最高20KHz的高速脈沖輸入1個模擬量輸入端子，支持 0 - 10V/0 - 20mA輸入；輸出端子：1個繼電器輸出端子，1個模擬輸出端子，支持0 ~10V電壓輸出；LED顯示：顯示參數；環境溫度：-10℃ 到+ 50℃；濕度：小于 95%RH，無水珠凝結；振動：小于 5.9m/s2(0.6g)；防護等級：IP20； | 1 | 套 |
7 | 遠程 I/O | 至少2 個 RJ45 接口，24VDC 供電 性能穩定、抗干擾性能強，總線協議：PROFINET 、通用線纜：五類雙絞線、傳輸距離：100m（站站距離）、傳輸速率：100Mbps、工作環境溫度：-10～55°C ；相對濕度:5%～90%(無凝露） | 1 | 套 |
8 | 工業交換機 | 提供≥8個10/100M自適應RJ45端口，導軌式安裝 | 1 | 只 |
9 | 環形輸送線 | 至少包含環形輸送線機構、三相異步電機、編碼器、RFID、掃碼器、稱重傳感器等 | 1 | 套 |
10 | 觸摸屏 | 觸摸操作,≥ 7寸TFT 顯示屏，≥800 x 480 像素，≥64K 色；按鍵和觸摸操作，≥8 個功能鍵；≥1 x PROFINET，≥1 x USB | 1 | 套 |
11 | 環網三層管理工業交換機 | 提供≥8個 10/100/1000M 自適應 RJ45 端口和 4 個千兆 SFP 端口，ERPS 環網協議，RPL 配置，寬電壓輸入：9.6V~60VDC，IEEE1588 精密時鐘同步協議，亞微秒級同步精度，多種安裝方式：導軌式安裝+壁掛安裝，三層路由協議、完備的安全防護機制和完善的 ACL\QoS 策略，兩路電源輸入，冗余備份，大大提高產品供電可靠性，EMC 高防護等級，無懼各種惡劣環境。 | 3 | 個 |
12 | 工業級防火墻 | 不低于雙核 64 位網絡專用處理器，單核主頻 1GHz，1GB DDRIV 高速內存；≥3 個10/100/1000M RJ45 端口,≥1 個 MGMT 管理口；工業級工作溫度：-40℃~75℃；EMS 高級防護，三冗余電源輸入，工作更可靠；支持端口 bypass 功能，斷電后端口直連；支持配置安全策略、審計策略、帶寬策略、NAT 策略、ALG 策略等；支持多種安全防護功能，防御 ARP 欺騙、ARP 攻擊、DDoS 攻擊、網絡掃描、可疑包攻擊等；支持可拓展的一體化 DPI 深度安全（入侵防御、反病毒、文件過濾、惡意域名遠程查詢、應用行為控制），特征庫定期更新；支持豐富的策略對象（安全區域、地址、用戶、服務、網站、應用、黑白名單、安全配置文件、入侵防御、審計配置文件等）；支持豐富的網絡功能，靜態路由、策略路由、智能均衡、VPN（IPSec/PPTP/L2TP VPN）、DDNS 等；多管理員角色，精細化權限管理。 | 1 | 個 |
13 | 邊緣網關 | 要求采用 mips架構CPU，主頻 ≥300MHz，內存≥128M DDR，≥16M FLASH， 支持 WIFI 和以太網接入網絡，支持≥2路10M/100M自適應端口，至少支持RS232/RS485/RS422端口，具有看門狗管理，支持數據采集、PLC 遠程上下載程序、斷網續傳和交換機功能。 | 1 | 個 |
14 | 工業級雙頻無線接入點 | 適應-40℃～+75℃溫度下嚴苛的工業級工作環境；冗余雙路直流供電，以及標準 PoE 供電，適應工業環境組網要求，穩定可靠；IEC/EN 61000-4 高標準工業級防護設計，適應惡劣環境；2.4GHz 和 5GHz 雙頻段并發射頻，無線速率可達 1900Mbps；獨立功放電路，提升發射功率；支持設備工作為 AP 或 Client 兩種覆蓋/傳輸模式以及 Router 上網模式，應用靈活；強雙頻漫游技術，Client 模式設備可快速漫游至信號更優的 AP；無線冗余技術，干擾下設備通信不中斷；標準 DIN 導軌/壁掛安裝，維護簡便；支持 AC 或 TP-LINK 商用網絡云平臺集中管理。 | 1 | 套 |
15 | 環境傳感器 | 可測量濕度、溫度、大氣壓力、二氧化碳環境數據，支持 RS485 通訊，標準 modbusRTU 協議。 | 1 | 個 |
16 | 智能電表 | 可實現對系統電壓、電流、功率等電量的采集和顯示，支持 RS485 通訊，采集的數據也可通過通訊傳輸給 PLC。 | 1 | 個 |
17 | LORA 模塊 | 要求支持 RS232、485-LoRa 通訊，純射頻模組，支持發送、接收數據，與PLC 直接通訊。 | 1 | 套 |
18 | 協議網關 | 要求可完成Modbus-RTU/ASCII到ProfiNet協議的轉換 | 1 | 個 |
19 | 服務器 | MES、云平臺部署服務器 | 1 | 套 |
20 | 其他器件 | 包括斷路器、導軌插座、開關電源、繼電器、器件導軌等； | 1 | 套 |
21 | 空氣壓縮機 | 電源≥220V、額定功率≥560W、排氣量≥58L/min、排氣壓力≥0.8MPa。 | 1 | 臺 |
