LG-MEW01型工业互联网操作应用实验平台

一、平台概述
LG-MEW01型工业互联网操作应用实验平台架构基于数字双胞胎，可进行水平扩充，满足智能制造的典型应用场景；并能有丰富的数据接口，可以与MES、ERP、WMS等系统无缝对接。平台支持移动APP、大屏网页、支持实时监视、远程控制、边缘计算、数据分析等。
在教学实训工业互联网平台基础上可实现传统实训室的数字化改造，把原来实训室智能制造生产设备接入到工业互联网平台，进行工业互联网教学、实训、科研。
同时，可搭建一个涵盖工业互联网基础技术智能实训室，囊括OT、IT、DT等多领域知识。包括物联网技术、工业总线技术、协议转换、边缘计算、数据传输、无线网络技术、设备建模、工厂建模、手机APP开发、大屏开发、远程监控、数据统计分析、远程运维、数字驾驶舱、数字工位、生产管理MES等，满足基于工业互联网的应用技术操作实训与产业化应用服务。

二、主要功能
1、硬件配置功能
常见通讯协议转换（Modbus-RTU、TCP、UDP，西门子S7、PPI；三菱计算机链接、MC、编程口，欧姆龙FINS Hostlink，松下Mewtocol协议，GE Controlnet、Ethernet/IP、DH+、DH协议，以及自由通讯协议非标协议）；
（1）常见工业总线搭建，包含物理链路RS485、CAN、以太网，通讯协议特点等；
（2）常见无线通讯网络组网，WiFi、433M、lora、zigbee、4G、5G等；
（3）常见工业控制执行单元，DIDO、AIAO、电机、变频、仪器仪表、传感器等；
（4）边缘计算单元，数据处理、数据汇聚、数据逻辑计算、常见边缘算法等；
（5）数字工位单元，人机交互、生产协同、生产管理、边缘协同等；
（6）手机APP搭建，基于工具化的二次开发软件，快速构建手机APP，实现远程远程监视，远程控制、实时数据、实时曲线、历史曲线、数据分析；
（7）大屏网页搭建，设备建模、实现远程远程监视，远程控制、实时数据、实时曲线、历史曲线、数据分析；
2、主要软件包括：

图3-2-1 平台工具软件

实训室数字化改造功能
该平台可对原有实训室生产线进行数字化改造，把传统设备升级为数字化设备，对数控机床、机器人、PLC和自动化生产线等实训室进行智能化改造。利用传感器、边缘计算、大数据和工业互联网技术改造实训室的实训设备和教学基础设施，实现远程监视、远程控制、远程维护、多设备协同、生产管理等功能。在每台设备上加装一套数字化改造套装，有边缘计算网关和数字工位量部分组成。

图3-3-2 实训室数字化改造架构图

3、基于数字双胞胎的教育实训云平台
利用目前先进的边云协同架构，为实训室搭建一套大数据云平台，此平台可进行日常教学、实训、科研、竞争以及产学研合作等。该平台自带一套工业互联网云操作系统，包含4个系列硬件，9套工具化SaaS软件，构建成一个IT、OT、DT融合的工具平台。平台能力单组服务器可支撑100万设备100ms的实时性，支持水平扩充，是目前国内技术领先的工业互联网平台。该平台目前注册开发者2.3万多人，在建项目1600多个，累计额连接设备数量10万多台，应用企业1000多家，平台积累的设备模型3万多个。

图3-3-3 工业互联网平台架构图

图3-4 应用案例图

三、教学实训项目
实训教学系统涵盖工业互联网与智能制造结合应用的全部基础技术，主要包括以下实训项目，每个实训项目有完善的实际应用场景与教学资源支撑：

序号	实训项目名称	序号	实训项目名称
01	工业通讯协议与数据采集实训	12	边缘计算应用教学实训
02	工业总线实训	13	设备建模实训
03	通讯协议解析与适配实训	14	5G+工业互联网行业应用实训
04	无线通讯网络实训	15	大数据分析实训
05	工业通讯协议教学实训	16	工厂可视化平台搭建实训
06	边缘计算实训	17	生产管理MES系统实训
07	工业APP搭建实训	18	远程控制教学实训
08	透明工厂搭建实训	19	数据分析教学实训
09	数字双胞胎技术实训	20	电子看板教学实训
10	精益生产实训	21	稼动率、OEE生产效率教学实训
11	数字双胞胎教学实训

四、配置及参数

序号	名称	技术指标
01	工业互联核心技术实训设备	一、边缘计算单元 1.边缘计算网关支持（设备数字化改造边缘计算网关的全部功能）； 2.支持数字工位对接；二、工业控制总线单元 1.支持西门子S7工业通讯网络； 2.支持三菱MC、计算机链接、编程口等工业通讯网络； 3.支持RS485、CAN、工业以太网总线搭建；三、无线通讯网络单元 1.支持wifi网络系统搭建； 2.支持loRa网络系统搭建； 3.支持433M网络系统搭建； 4. 支持zigbee网络系统搭建； 5. 支持4G、5G网络系统搭建；四、工业控制单元 1.支持8路输入触发模拟；支持8路输出控制模拟；并且可编程。 2.支持3路模拟量输入2路模拟量输出输出模拟，包括4-20mA、0-10V等；四、数字工位单元 1.支持10寸触摸式人机交互； 2.支持二次开发； 3.支持RS485、以太网通讯五、支持工业互联网平台实训对接 1.支持以太网、4G方式上云； 2.支持平台下行控制；六、规格尺寸 1.尺寸1000×1600×600mm； 2.带文件及工具抽屉； 3.金属冷板工艺； 4.网板方便安装；
	设备数字化改造边缘计算网关模块	CPU: 主频≥72MHz ARM cortex-M3 存储：≥1024KB Flash+96KB RAM 串口：至少2路RS485、1路RS232；网口：至少1路10/100M以太网接口；支持CAN通讯； I/O: 4路DI、4路DO；支持IO扩展≥16个； I/O扩展点位：DI不少于192路、DO不少于192个、AI不少于192个、AO不少于96路；网络制式与频段：支持GMS 850/900/1800/1900MHz移动、联通、电信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；上云点数：≥1024个字上云数据频率：最快可达到100ms 支持小程序远程监视、远程控制；支持PC后台设备建模；支持GIS定位；支持断点续传；支持数据分频传输；支持本地存储支持最大32Gb；支持边缘计算、支持梯形图编程；支持远程在线编程、远程升级；支持短信报警；支持各类协议转换；供电电压: DC24V；额定电流：0.2A；额定功率: 5W；环境温度：-40℃-70℃；安装方式支持导轨式安装支持常见PLC、注塑机、机床协议串口协议： Modbus-RTU、三菱编程口、三菱计算机连接、三菱MC协议、西门子PPI、西门子MPI、欧姆龙HOSTLINK、松下MEWTOCOL； CAN1939、CANopen等；网口协议： Modbus-TCP、Modbus-UDP、欧姆龙FINS、西门子S7-200、西门子S7-300、西门子S7-400、西门子S7-1200、西门子S7-1500、Q系列三菱MC、OPCUA等；自由通讯协议；常见机床协议：FANUC、西门子、三菱、兄弟、HASS、赫克等常见机床协议；常见注塑机控制器协议：东华、弘讯、科强、star(思达尔)、宝捷信、谛洲、keba等控制器，涵盖海天、伊之密、力劲、佳明、东华、海太、海雄、海达、泰瑞机器、今天、丰铁、百塑、富强鑫、博创等常见注塑机品牌。
	教学实训工业互联网平台	平台基于数字双胞胎技术；平台面向用户的应用软件均为工具化软件，可供学生、老师二次开发应用；工具化软件应包含设备建模软件、手机APP或者小程序、大屏网页、电子看板、基于JSON的API接口、云组态、雾计算软件等；支持1000台以上设备站点接入能力、支持数据点位10万以上；架构：采用Hadoop架构，分布式计算、分布式存储；持消息中间件采用kafka、实时数据库采用Reids、历史数据库采用open TSDB、检索数库采用ES保障系统实现，支持大数据高并发。数据响应性：支持10000台设备100ms数据响应；服务器软件部署模式：平台关键软件采用docker容器技术进行部署和管理，沙箱机制充分隔离各个应用。安全性：数据传输采用加密协议、服务器端具有容灾备灾功能，保障数据安全。易维护性：支持远程维护、升级、支持灰度升级；接口：以WebService、JSON供语言无关的数据访问接口，可供上级监管系统调用或相关方系统调用。接口具备完善的身份认证机制，仅经过允许的系统能够调用。系统不对外提供可能影响系统安全性的接口。主要接口包括一下类别：系统身份认证接口；设备维保信息接口；人员身份认证接口；设备模型访问接口；实时数据访问接口；报警信息访问接口；历史数据访问接口；分析结果访问接口；接口调用数据响应实时性ms级。提供后台管理平台、边缘计算、雾计算、客户端等用户可二次开发应用的工具软件。

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