TYK-MEW01型 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)操作應(yīng)用實(shí)驗(yàn)平臺
一、平臺概述
TYK-MEW01型 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)操作應(yīng)用實(shí)驗(yàn)平臺架構(gòu)基于數(shù)字雙胞胎，可進(jìn)行水平擴(kuò)充，滿足智能制造的典型應(yīng)用場景；并能有豐富的數(shù)據(jù)接口，可以與MES、ERP、WMS等系統(tǒng)無縫對接。平臺支持移動APP、大屏網(wǎng)頁、支持實(shí)時監(jiān)視、遠(yuǎn)程控制、邊緣計算、數(shù)據(jù)分析等。
在教學(xué)實(shí)訓(xùn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺基礎(chǔ)上可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)室的數(shù)字化改造，把原來實(shí)訓(xùn)室智能制造生產(chǎn)設(shè)備接入到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，進(jìn)行工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)、實(shí)訓(xùn)、科研。
同時，可搭建一個涵蓋工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù)智能實(shí)訓(xùn)室，囊括OT、IT、DT等多領(lǐng)域知識。包括物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、工業(yè)總線技術(shù)、協(xié)議轉(zhuǎn)換、邊緣計算、數(shù)據(jù)傳輸、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、設(shè)備建模、工廠建模、手機(jī)APP開發(fā)、大屏開發(fā)、遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、遠(yuǎn)程運(yùn)維、數(shù)字駕駛艙、數(shù)字工位、生產(chǎn)管理MES等，滿足基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用技術(shù)操作實(shí)訓(xùn)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用服務(wù)。
二、主要功能
1、硬件配置功能
常見通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換（Modbus-RTU、TCP、UDP，西門子S7、PPI；三菱計算機(jī)鏈接、MC、編程口，歐姆龍F(tuán)INS Hostlink，松下Mewtocol協(xié)議，GE Controlnet、Ethernet/IP、DH+、DH協(xié)議，以及自由通訊協(xié)議非標(biāo)協(xié)議）；
（1）常見工業(yè)總線搭建，包含物理鏈路RS485、CAN、以太網(wǎng)，通訊協(xié)議特點(diǎn)等；
（2）常見無線通訊網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，WiFi、433M、lora、zigbee、4G、5G等；
（3）常見工業(yè)控制執(zhí)行單元，DIDO、AIAO、電機(jī)、變頻、儀器儀表、傳感器等；
（4）邊緣計算單元，數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)邏輯計算、常見邊緣算法等；
（5）數(shù)字工位單元，人機(jī)交互、生產(chǎn)協(xié)同、生產(chǎn)管理、邊緣協(xié)同等；
（6）手機(jī)APP搭建，基于工具化的二次開發(fā)軟件，快速構(gòu)建手機(jī)APP，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遠(yuǎn)程監(jiān)視，遠(yuǎn)程控制、實(shí)時數(shù)據(jù)、實(shí)時曲線、歷史曲線、數(shù)據(jù)分析；
（7）大屏網(wǎng)頁搭建，設(shè)備建模、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遠(yuǎn)程監(jiān)視，遠(yuǎn)程控制、實(shí)時數(shù)據(jù)、實(shí)時曲線、歷史曲線、數(shù)據(jù)分析；
2、主要軟件包括：
圖3-2-1 平臺工具軟件
實(shí)訓(xùn)室數(shù)字化改造功能
該平臺可對原有實(shí)訓(xùn)室生產(chǎn)線進(jìn)行數(shù)字化改造，把傳統(tǒng)設(shè)備升級為數(shù)字化設(shè)備，對數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、PLC和自動化生產(chǎn)線等實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行智能化改造。利用傳感器、邊緣計算、大數(shù)據(jù)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改造實(shí)訓(xùn)室的實(shí)訓(xùn)設(shè)備和教學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視、遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程維護(hù)、多設(shè)備協(xié)同、生產(chǎn)管理等功能。在每臺設(shè)備上加裝一套數(shù)字化改造套裝，有邊緣計算網(wǎng)關(guān)和數(shù)字工位量部分組成。
圖3-3-2 實(shí)訓(xùn)室數(shù)字化改造架構(gòu)圖
3、基于數(shù)字雙胞胎的教育實(shí)訓(xùn)云平臺
利用目前先進(jìn)的邊云協(xié)同架構(gòu)，為實(shí)訓(xùn)室搭建一套大數(shù)據(jù)云平臺，此平臺可進(jìn)行日常教學(xué)、實(shí)訓(xùn)、科研、競爭以及產(chǎn)學(xué)研合作等。該平臺自帶一套工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云操作系統(tǒng)，包含4個系列硬件，9套工具化SaaS軟件，構(gòu)建成一個IT、OT、DT融合的工具平臺。平臺能力單組服務(wù)器可支撐100萬設(shè)備100ms的實(shí)時性，支持水平擴(kuò)充，是目前國內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。該平臺目前注冊開發(fā)者2.3萬多人，在建項(xiàng)目1600多個，累計額連接設(shè)備數(shù)量10萬多臺，應(yīng)用企業(yè)1000多家，平臺積累的設(shè)備模型3萬多個。
圖3-3-3 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺架構(gòu)圖
圖3-4 應(yīng)用案例圖
三、教學(xué)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目
實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)涵蓋工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能制造結(jié)合應(yīng)用的全部基礎(chǔ)技術(shù)，主要包括以下實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，每個實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目有完善的實(shí)際應(yīng)用場景與教學(xué)資源支撐：
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序號 |
實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目名稱 |
序號 |
實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目名稱 |
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01 |
工業(yè)通訊協(xié)議與數(shù)據(jù)采集實(shí)訓(xùn) |
12 |
邊緣計算應(yīng)用教學(xué)實(shí)訓(xùn) |
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02 |
工業(yè)總線實(shí)訓(xùn) |
13 |
設(shè)備建模實(shí)訓(xùn) |
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03 |
通訊協(xié)議解析與適配實(shí)訓(xùn) |
14 |
5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用實(shí)訓(xùn) |
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04 |
無線通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn) |
15 |
大數(shù)據(jù)分析實(shí)訓(xùn) |
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05 |
工業(yè)通訊協(xié)議教學(xué)實(shí)訓(xùn) |
16 |
工廠可視化平臺搭建實(shí)訓(xùn) |
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06 |
邊緣計算實(shí)訓(xùn) |
17 |
生產(chǎn)管理MES系統(tǒng)實(shí)訓(xùn) |
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07 |
工業(yè)APP搭建實(shí)訓(xùn) |
18 |
遠(yuǎn)程控制教學(xué)實(shí)訓(xùn) |
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08 |
透明工廠搭建實(shí)訓(xùn) |
19 |
數(shù)據(jù)分析教學(xué)實(shí)訓(xùn) |
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09 |
數(shù)字雙胞胎技術(shù)實(shí)訓(xùn) |
20 |
電子看板教學(xué)實(shí)訓(xùn) |
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10 |
精益生產(chǎn)實(shí)訓(xùn) |
21 |
稼動率、OEE生產(chǎn)效率教學(xué)實(shí)訓(xùn) |
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11 |
數(shù)字雙胞胎教學(xué)實(shí)訓(xùn) |
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四、配置及參數(shù)
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序號 |
名稱 |
技術(shù)指標(biāo) |
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01 |
工業(yè)互聯(lián)核心技術(shù)實(shí)訓(xùn)設(shè)備 |
一、邊緣計算單元 1.邊緣計算網(wǎng)關(guān)支持（設(shè)備數(shù)字化改造邊緣計算網(wǎng)關(guān)的全部功能）； 2.支持?jǐn)?shù)字工位對接； 二、工業(yè)控制總線單元 1.支持西門子S7工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)； 2.支持三菱MC、計算機(jī)鏈接、編程口等工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)； 3.支持RS485、CAN、工業(yè)以太網(wǎng)總線搭建； 三、無線通訊網(wǎng)絡(luò)單元 1.支持wifi網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)搭建； 2.支持loRa網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)搭建； 3.支持433M網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)搭建； 4. 支持zigbee網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)搭建； 5. 支持4G、5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)搭建； 四、工業(yè)控制單元 1.支持8路輸入觸發(fā)模擬；支持8路輸出控制模擬；并且可編程。 2.支持3路模擬量輸入2路模擬量輸出輸出模擬，包括4-20mA、0-10V等； 四、數(shù)字工位單元 1.支持10寸觸摸式人機(jī)交互； 2.支持二次開發(fā)； 3.支持RS485、以太網(wǎng)通訊 五、支持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺實(shí)訓(xùn)對接 1.支持以太網(wǎng)、4G方式上云； 2.支持平臺下行控制； 六、規(guī)格尺寸 1.尺寸1000×1600×600mm； 2.帶文件及工具抽屜； 3.金屬冷板工藝； 4.網(wǎng)板方便安裝； |
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設(shè)備數(shù)字化改造邊緣計算網(wǎng)關(guān)模塊 |
CPU: 主頻≥72MHz ARM cortex-M3 存儲：≥1024KB Flash+96KB RAM 串口： 至少2路RS485、1路RS232； 網(wǎng)口：至少1路10/100M以太網(wǎng)接口； 支持CAN通訊； I/O: 4路DI、4路DO； 支持IO擴(kuò)展≥16個； I/O擴(kuò)展點(diǎn)位：DI不少于192路、DO不少于192個、AI不少于192個、AO不少于96路； 網(wǎng)絡(luò)制式與頻段： 支持GMS 850/900/1800/1900MHz移動、聯(lián)通、電信2G 支持LTE FDD：B1/B3/B5/B8 支持LTE TDD：B38/B39/B40/B41 支持WCDMA：B1/B8 支持TD-SCDMA：B34/B39 支持 CDMA：BC0 支持GSM：900/1800MHz 支持 IEEE 802.11 支持2G/3G/4G/ADSL上云； 上云點(diǎn)數(shù)：≥1024個字 上云數(shù)據(jù)頻率：最快可達(dá)到100ms 支持小程序遠(yuǎn)程監(jiān)視、遠(yuǎn)程控制； 支持PC后臺設(shè)備建模； 支持GIS定位； 支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳； 支持?jǐn)?shù)據(jù)分頻傳輸； 支持本地存儲支持最大32Gb； 支持邊緣計算、支持梯形圖編程； 支持遠(yuǎn)程在線編程、遠(yuǎn)程升級； 支持短信報警； 支持各類協(xié)議轉(zhuǎn)換； 供電電壓: DC24V； 額定電流 ：0.2A； 額定功率: 5W； 環(huán)境溫度：-40℃-70℃； 安裝方式支持導(dǎo)軌式安裝 支持常見PLC、注塑機(jī)、機(jī)床協(xié)議 串口協(xié)議： Modbus-RTU、三菱編程口、三菱計算機(jī)連接、三菱MC協(xié)議、西門子PPI、西門子MPI、歐姆龍HOSTLINK、松下MEWTOCOL； CAN1939、CANopen等； 網(wǎng)口協(xié)議： Modbus-TCP、Modbus-UDP、歐姆龍F(tuán)INS、西門子S7-200、西門子S7-300、西門子S7-400、西門子S7-1200、西門子S7-1500、Q系列三菱MC、OPCUA等； 自由通訊協(xié)議； 常見機(jī)床協(xié)議：FANUC、西門子、三菱、兄弟、HASS、赫克等常見機(jī)床協(xié)議； 常見注塑機(jī)控制器協(xié)議：東華、弘訊、科強(qiáng)、star(思達(dá)爾)、寶捷信、諦洲、keba等控制器，涵蓋海天、伊之密、力勁、佳明、東華、海太、海雄、海達(dá)、泰瑞機(jī)器、今天、豐鐵、百塑、富強(qiáng)鑫、博創(chuàng)等常見注塑機(jī)品牌。 |
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教學(xué)實(shí)訓(xùn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺 |
平臺基于數(shù)字雙胞胎技術(shù)； 平臺面向用戶的應(yīng)用軟件均為工具化軟件，可供學(xué)生、老師二次開發(fā)應(yīng)用； 工具化軟件應(yīng)包含設(shè)備建模軟件、手機(jī)APP或者小程序、大屏網(wǎng)頁、電子看板、基于JSON的API接口、云組態(tài)、霧計算軟件等； 支持1000臺以上設(shè)備站點(diǎn)接入能力、支持?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)位10萬以上； 架構(gòu)：采用Hadoop架構(gòu)，分布式計算、分布式存儲；持消息中間件采用kafka、實(shí)時數(shù)據(jù)庫采用Reids、歷史數(shù)據(jù)庫采用open TSDB、檢索數(shù)庫采用ES保障系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，支持大數(shù)據(jù)高并發(fā)。 數(shù)據(jù)響應(yīng)性：支持10000臺設(shè)備100ms數(shù)據(jù)響應(yīng)； 服務(wù)器軟件部署模式：平臺關(guān)鍵軟件采用docker容器技術(shù)進(jìn)行部署和管理，沙箱機(jī)制充分隔離各個應(yīng)用。 安全性：數(shù)據(jù)傳輸采用加密協(xié)議、服務(wù)器端具有容災(zāi)備災(zāi)功能，保障數(shù)據(jù)安全。 易維護(hù)性：支持遠(yuǎn)程維護(hù)、升級、支持灰度升級； 接口：以WebService、JSON供語言無關(guān)的數(shù)據(jù)訪問接口，可供上級監(jiān)管系統(tǒng)調(diào)用或相關(guān)方系統(tǒng)調(diào)用。接口具備完善的身份認(rèn)證機(jī)制，僅經(jīng)過允許的系統(tǒng)能夠調(diào)用。系統(tǒng)不對外提供可能影響系統(tǒng)安全性的接口。主要接口包括一下類別： 系統(tǒng)身份認(rèn)證接口；設(shè)備維保信息接口；人員身份認(rèn)證接口；設(shè)備模型訪問接口； 實(shí)時數(shù)據(jù)訪問接口；報警信息訪問接口；歷史數(shù)據(jù)訪問接口；分析結(jié)果訪問接口； 接口調(diào)用數(shù)據(jù)響應(yīng)實(shí)時性ms級。 提供后臺管理平臺、邊緣計算、霧計算、客戶端等用戶可二次開發(fā)應(yīng)用的工具軟件。 |
