一、裝置概述

???智能協同模擬訓練平臺是為滿足機電專業人才培養和考核需求，以學生綜合職業能力發展為主線，遵循技術技能型人才成長規律，滿足機電專業通用性技能學習實訓的基礎上，融入三相異步電機變頻控制模塊、直流電機控制系統、步進控制系統、伺服控制系統、可編程邏輯控制器、觸摸屏、 電機正反轉模塊、傳感器、交換機、編程工作站、云網關、云平臺等組成。能夠滿足真實 PLC 控制虛擬工作站模型的實訓教學要求。

二、技術參數

1、交流電源：三相五線?AC 380 V±10% 50Hz；
2、溫度：-10～50℃；環境濕度：≤90％無水珠凝結；
3、外形尺寸：長×寬×高=1400mm×860mm×1120mm；
4、整機功耗：≤1.8 kVA；
5、安全保護措施：設備具有接地保護、漏電保護功能，安全性符合相關的國標標準。

三、設備組成及功能

（一）電氣實訓模塊

1、可編程邏輯控制器
用戶存儲器：≥100KB 工作存儲器，4MB 裝載存儲器；板載數字 I/O：≥14 路輸入/10 路輸出；板載模擬 I/O：≥2 路輸入；過程映像大?。骸?024 字節輸入，1024 字節輸出；高速計數器：≥6 個，單相：≥3個100KHZ以及3個30KHZ的時鐘頻率；脈沖輸出：≥4 路；網口：≥1 個，類型：以太網，支持 PROFNET 通信。RS422/485 通信模塊：1）電源：24VDC；2）功率：≥1.2W；3）接口/總線類型：RS422/485（X.27）；4）接口數量：≥1 個?？赏ㄟ^該控制器與虛擬工作站模型進行數據交互，并將數據上傳到云平臺。
2、功能特點：多種實訓電路、電氣考核模塊，用于學生電氣接線實訓和考核。國內一線品牌的電器元件（空氣開關、熔斷器、交流接觸器、中間繼電器、時間繼電器、熱繼電器、行程開關、按鈕、指示燈、接線端子等）、通用安裝板、角度調試機構等構成，具體功能如下：
3、智能化云控制系統
（1）電氣系統
1）額定電壓與頻率：支持AC 220V（適合單相和兩相電路）及AC 400V（三相和四相電路），適應不同電壓等級的電氣系統，額定頻率為50Hz或60Hz，滿足全球多數電網需求。
2）極數：提供2P（兩極）和4P（四極）版本，適用于不同類型的電路配置。
3）額定電流：覆蓋10A至100A廣泛范圍，滿足不同負載需求。
4）殼架等級額定電流：100A，表明設備框架能承受的最大電流。
5）短路分斷能力：具備3kA或6kA的額定短路分斷能力，確保在短路時迅速切斷故障電流，保護線路和設備安全。
6）功耗低：最大功耗≤0.9W，有助于節能減排。
7）過載與短路保護：微斷云控智能斷路器首先是一個傳統的電氣保護設備，內置有熱磁脫扣器。當電路中電流超過額定值（過載）或瞬間產生巨大電流（短路）時，熱元件和磁元件會分別響應電流的熱效應和磁效應，導致脫扣機構動作，從而迅速斷開電路，保護電氣設備免受損害。
8）漏電保護：通過內置的漏電保護模塊，實時監測電路的剩余電流（即流入與流出電流的差值）。一旦剩余電流達到預設值（如30mA或100mA），漏電保護會在極短時間內（<0.1秒）動作，切斷電路，防止人體觸電事故。
9）機械壽命：≥10000次開關操作，保證長期使用下的穩定性能。
10）電氣壽命：>6000次操作，確保電氣性能的持久可靠。
（2）智能化控制功能★投標時逐條演示此項功能。
1）本地控制：微斷云控智能斷路器保留了手動控制接口，用戶可以直接通過斷路器上的物理按鈕進行電路的通斷操作，或者連接外部控制信號線，實現自動化控制。
2）遠程控制：通過集成的通信模塊（如Wi-Fi、4G/LTE等），微斷云控智能斷路器能夠接入互聯網。用戶通過手機APP、或電腦網頁等遠程控制平臺，向云服務器發送控制指令。云服務器接收到指令后，通過安全的通信協議轉發給相應的智能斷路器，使其執行開關操作。
故障診斷與報警：內置的傳感器和微處理器能夠實時監測電路狀態和設備本身的工作狀況。一旦檢測到異常（如過溫、短路后未復位等），信息會被上傳至云端，云平臺隨即向用戶發送報警通知，提示進行維修或檢查。
3）Wi-Fi連接：支持Wi-Fi連接，方便用戶通過智能手機等設備遠程控制和監控。
4）場景聯動：兼容智能家居系統，可與其他智能設備聯動，實現自動化場景設置，如離開模式自動關閉非必要電器。
5）語音控制：與小愛音箱等智能音箱配合，支持語音指令控制，提高操作便利性。
6）多人控制：通過網絡連接，允許多個用戶授權后共同控制，便于多成員間共享管理權限。
（3）物聯網與云計算功能
1）云平臺：云端服務器是整個系統的大腦，負責數據的收集、存儲、分析與處理。所有連接的智能斷路器狀態數據匯總至云端，用戶可以在任何時間、地點通過互聯網訪問這些數據，查看設備狀態、歷史記錄和報警信息。
2）數據分析與優化：借助云計算能力，云平臺能夠對收集來的大量數據進行深度分析，識別用電模式，預測潛在問題，甚至根據用戶習慣提供用電效率建議。此外，系統能夠通過固件更新持續優化斷路器的性能和功能。
★投標時提供智能物聯網系統應用軟件著作權證書原件備查。
4、無線智能實驗室管理考核系統
???該系統采用240最128點陣藍底背光液晶顯示屏及PVC輕觸鍵盤，中文顯示，試題顯示直觀。
(1)可選擇指定故障考核方式或隨機故障考核方式。
(2)隨機故障考核方式下系統具有自動隨機出題功能，使每次維修的故障都不相同。
(3)隨機故障考核方式可設置故障范圍及故障數量。
(4)掉電后不會丟失所設置的參數及考核結果。
(5)具有自動評分參數設置、考核時間設置及倒計時、重復考號報警等功能。?
(6)自動保存80位考生的考號、分數、誤排次數、剩余故障、剩余時間等。
(7)每個故障點都默認設置為開路故障，可根據要求改變為短路故障。
(8)考核系統未上電時，電氣線路能正常工作。上電后，電氣線路的工作狀態取決于上一次考核系統斷電時的情況，但在隨機故障考核方式下故障點位置與上次不一樣。
(9)本系統由教師用上位機統一設置故障（隨機故障和指定故障），由無線網絡輸至學生實訓臺進行排故訓練或考核，實訓考核人員條件與機會均等，客觀、科學判斷實訓考核結果，保證考核結果的公平公正。故障點設置方便、快捷，訓練考核成績自動記錄、排序、打印，極大方便實訓室的管理，大大減輕教師的工作量。
(10)本考核系統有很好的通用性，通過與不同實訓設備的組合，既可鍛煉學員動手連接訓練電路，掌握實操技能，又可通過智能化考核系統科學公正考核學員所學專業知識，有效的提高了學校的實訓考核管理能力。
(11)本系統采用獨立開關電源供電，電路設計優化合理，生產工藝嚴格完善，保證機器的可靠性和穩定性。
(12)本系統所有的數據交換都是通過無線網絡傳輸，可以方便快捷組網，任意添加組網設備數量（最高255臺），而且不需要進行繁瑣的網絡布線，極大的簡化了實驗室的安裝，從而降低了組建實驗室的成本。
(13)本系統兼容單機考核系統，當沒有安裝上位機時，本機亦可單獨使用。除成績的整理、打印等不能實現以外，其他所有功能均可在本機實現。

（二）電機控制實訓系統

1、三相異步電機變頻控制模塊
（1）變頻器：電源電壓：≥1AC,200-240V；額定電流：≥0.9A；額定功率：≥0.12KW；數字量輸入：≥4 點；數字量輸出：≥1 點；模擬量輸入：≥2 路；模擬量輸出：≥1 路；通信方式：MODBUS RTU，USS。
（2）三相異步電機：輸入電壓：3AC 220V；類型：三相異步電機；功率：≥15W；減速比：≥5:1。
2、直流電機控制系統：額定電壓：DC 24V；額定功率：≥7W；額定轉速：≥2500rpm；電機數量：≥2 個。
3、步進控制系統
（1）電機：步進電機；
（2）電源：DC24V；
（3）控制方式：脈沖控制；
4、伺服控制系統
（1）驅動器：輸入電壓：1AC，200-240V；最大負載電機功率：≥0.1kW；控制模式：速度控制模式；基本定位器控制；安全功能：安全轉矩關閉 STO；通信：PROFINET。
（2）電機：類型：低慣量伺服電機；額定功率：≥0.1kW；編碼器：增量式編碼器；
5、電機正反轉模塊：供電電壓：DC24V；邏輯點數：≥11；支持模塊快換功能。

（三）人機組態界面

屏幕：TFT真彩液晶屏，64K色；尺寸（英寸）：≥7.0；分辨率：≥800×480；接口：≥1×PROFINET；畫面數：≥100；變量：≥800； 按鍵數：≥8。

（四）傳感器實驗模塊

1、溫度控制模塊：具備 PID 調節控制溫箱恒溫功能；能夠把溫度調節到設定溫度，達到一定的恒溫控制效果；
2、電容式傳感器：電壓：12-30VDC，三線 PNP，兩線常開或常閉；外殼材料：不銹鋼；防護等級：IP6。
3、電感式傳感器：電源電壓：24V DC±10%脈動 P-P10%;消耗電量：功率 850mW 以下；
4、溫濕度傳感器：PVC 白色塑料外殼，壁掛式，IP53 防護；通過 RJ45 工業端子和智能節點連接， 智能節點提供 12V 電源；量程：濕度 0～100%RH，溫度-10～+60℃；精度：濕度±3.0%RH，溫度±0.5℃。
5、光照傳感器：直流供電：12-24V DC；平均功耗：≥120mw；環境溫度：≥-40°C- 80°；工作濕度：0-100%RH 無凝珠；溫度采集精度：≥-0.3~+0.3°C；濕度采集精度：≥-3~+3%RH；光照采集精度：0 流明到 200,000 流明寬檢測范圍,微光精度 0.054Lux；氣壓采集精度：≥1hPa。
6、噪音傳感器：工作電壓：5-32VDC；功耗：≥140mW；接口方式：RS485；協議模式：Modbus RTU；測量范圍：≥30-130dBi；頻率范圍：≥31.5-8kHz；計權方式：A 計權；分辨率：0.1dB；校準方式：94dB 或 114dB(@1kHz)。
7、二氧化碳傳感器：測量范圍：2000ppm/5000ppm/1%/3%/65%/100%可選；輸出方式：RS485/ 0-5V/0-10V/4-20mA；波特率：2400/4800/9600；耗電<0.15W (@12V DC, 25°C)；壓力范圍：≥0.9-1.latm；響應時間：一般15 秒。

（五）工業以太網交換機

1、輸入電源：DC24V；
2、RJ45 接口數量：8；
3、安裝方式：卡導軌安裝。

（六）物聯網云網關

1、功能：通過 4G 網絡采集設備功率、電壓、電流、溫度等信息，經 過數據處理后上傳到服務器平臺云平臺，實時監控設備狀態。

2、通訊方式：4G
3、監控數據：設備電壓、電流、通電狀態、電箱溫度等。
4、安裝方式：安裝于電源屏內部。
5. 組成： 由物聯網云平臺、采集通信模塊與擴展模塊組成，其中采 集通信模組包括：4G 通信模塊、網口模塊、主控模塊、485 通信 模塊以及指示燈模塊。模塊功能參數如下：
（1）物聯網底板：該模塊作為智能物聯網模塊的橋梁，上面搭載了 24V 電源輸入端子、3.3V 電源轉換集成電路、固件更新接口、網絡模式切 換按鈕、兩路 RS-485 接口、與 4G 模塊相兼容的單排母接口、與主控 模塊兼容的雙排母接口、與擴展板相連的排線口、與網口模塊相連的 過孔以及與指示燈面板相連的通孔與焊盤。該模塊設計集成度超高， 兼容性好，在產品損壞更換或硬件模塊更新時可以直接將模塊替換而 無需更換底板。
（2）網口模塊：模塊采用 ARM 內核，支持 TCP Server、TCP Client、 UDP Client、UDP Server、Httpd Client 多種工作模式，支持 Modbus 網關功能。模塊用于實現串口到以太網口的數據的雙向透明傳輸，模 塊內部完成協議轉換，數據包，通過簡單設置即可指定工作細節。網 口參數可以通過內置網頁也可以通過設置軟件或串口發送 AT 指令的方 式進行設置，一次設置永久保存。采用雙網口結構,分為外網口與內網 口。外網口用于與外網連接將信息發送到云端服務器平臺， 內網口用 于 MosbusRTU 協議與 MosbusTCP 協議相互轉換， 可用于兼容僅支持 ModbusTCP 協議和網口相連的設備。
（3）4G 模塊：模塊采用 4G 通信模組與 Arm Cortex-M0+內核的低功耗控制器相集成的4G 模塊，模塊是一款帶分集接收功能的4G多模全網通無線通信模塊，該模塊支持 LTE-TDD/LTE-FDD/TD-SCDMA/WCDMA/GPRS 五模。模塊支持多輸入多輸出技術(MIMO) ，即在發射端和接收端分別使用多個發射天線和接收天線，使信號通過發射端與接收端的多個天線傳送和接收，從而降低誤 碼率，改善通信質量。整體的 4G 模塊利用 Arm Cortex-M0+內核控制實 現 4G 模塊自動運行，故障重啟，斷開連接，參數修改與保存等功能。
（4）核心控制模塊：核心控制模塊由 Arm Cortex-M4內核高性能微控 制器及外圍電路組成，運行主頻可達 168MHZ，模塊配有固件燒錄口， 方便調試。模塊控制固件采用了 FreeRTOS 實時操作系統，具有源碼公 開、可移植、可裁減、調度策略靈活的特點，可以方便地移植到各種 單片機上運行。模塊利用 FreeRTOS 實時操作系統實現分任務管理，使 程序處理效率大大增加。
6. 技術參數
（1）額定工作電壓：24VDC
（2）額定工作電流： ≤300mA
（3）物聯網云平臺通信： 可選擇 4G 移動網絡 TCP/IP 連接和網口 TCP/IP 連接兩種通信方式連接到物聯網云平臺。
（4）RS485 通信：采用標準的 ModBusRTU 協議，可與 PLC、電量表、 氣量表、溫濕度計等帶有 ModBusRTU 標準協議的儀器儀表進行 數據交互。
（5）系統故障檢查與警示：具備故障檢查機制，在系統未正常工作 時對應面板指示燈熄滅方便工作人員發現問題。

7、云智能實驗室安全管理系統
本平臺將無線傳輸、信息處理等物聯網技術應用用于自動化遠程控制。設備端運行狀態、數據參數等上傳至云平臺。物聯網系統的傳感層、傳輸層和應用層關聯掌握數據與分析數據。
（1）電壓、電流等模擬量數據顯示。
（2）輸入開關監控，輸出開關等數字量控制。
（3）遠程控制啟停狀態，給定輸出電壓值的。
（4）顯示輸入輸出電壓值的歷史數據
（5）可按照日期、日間進行查詢歷史數進行查詢。
（6）報警信號為PLC主機模擬量采集數值或者開關量可以自由設定，如當模擬量輸入超過設定電壓時產生報警，通過物聯網自動化應用軟件將報警信號上傳到云平臺，通過云平臺向設置的終端推送報警信號，每臺設備可對應多個終端設備。
（7）通過手機端可以實現遠程控制PLC的輸出及監視PLC的輸入狀態變化。
（8）數據顯示畫面：畫面顯示輸入電壓數值，輸出電壓監控，開關狀態輸入，開關控制輸出，以及云端連接二維碼。
（9）聯網設置界面：設置現場數據連接云平臺后臺數據庫管理。
★需提供云智能實驗室安全管理系統軟件著作權證書原件備查，并現場演示（1）-（3）項功能視頻。

（七）仿真工作站：

CPU：≥i7；2．屏幕：≥21.5 英寸；內存：≥16GB；硬盤：≥1TB；配套實驗桌。

（八）設備信息管理系統

(1)系統需采用 B/S 模式，以IIS7 為Web服務器，使用MYSQL數據庫，采用輕量級數據庫訪問方案。
(2)采用TCP/IPMODBUS通信方式與各硬件進行數據通信。后臺服務程序需完成與各硬件進行數據通信、更新數據庫、往前臺推送數據等功能。
(3)監控看板:可查看多臺設備運行狀態以及單臺設備的詳細信息;
(4)實驗管理:包括實驗預約，實驗列表記錄、查詢和導出 EXCEL:
(5)生產實訓:包括任務的生產操作;
(6)用戶管理:包括添加、修改、刪除、查詢用戶信息、修改當前登錄用戶的密碼;
(7)基本設置:包括各種基礎信息設置，比如各個設備的IP地址、端口號。（8）身份驗證功能：用戶通過網站登錄窗口進行登錄，從而進行身份驗證。
（9）平臺包括數字場景、活頁式教材、虛擬仿真、孿生仿真、個人中心等應用模塊。
（10）數字場景包括素材庫，素材庫包括基礎庫和專業庫，基礎庫包括基礎設施、教學用品、裝飾物品等內容，基礎設施包括不同風格的教室、地板、窗戶、空調等；教學用品包括常用的講臺、桌椅、白板、顯示屏等；裝飾物品包括文化墻裝飾、綠植等。素材庫內容能拖到場景，DIY構建個性化場景。
（11）主場景中，可實現旋轉、縮放等交互功能，支持在場景中漫游；選中物品，支持刪除、旋轉、縮放、移動、復制等功能，支持彈出物品介紹窗口。
（12）為了方便瀏覽場景，軟件支持俯視視角、人物視角、自由視角三種模式。
（13）場景包括實驗簡介、實驗指導、實驗必讀等頁面介紹。
（14）活頁式教材、虛擬仿真等資源，系統進行分類展示，展示列表中展示資源的名稱、瀏覽次數等信息，鼠標經過時還可查看產品的簡介。
（15）資源下載功能：管理員學生被授權資源權限后，可以針對該資源擁有下載權限。
（16）資源使用功能：管理員學生被授權資源權限后，可以針對該資源擁有使用權限。
（17）資源支持本地化啟動應用形式，有產品簡介、操作指導、使用必讀等頁面信息對資源及使用進行介紹。
（18）個人中心包含我的收藏、我的預約、學習記錄、成績管理、我的信息、退出功能等功能。
（19）我的收藏可查閱已收藏的實驗項目，可快速進入課程學習。
（20）我的預約中可展示所有預約孿生設備的記錄，并支持根據時間要求對記錄進行篩選查找。
（21）預約記錄包括資源名稱、設備編號、預約時間等內容。
（22）學習記錄中可查閱各用戶的操作記錄，包括課程名稱、開始時間、結束時間、學習時長、使用次數等內容。
（23）成績管理中可查閱各用戶學習情況，包括姓名、實驗成績、課程名稱、開始及結束時間、時長、詳情等內容，點擊詳情可查閱每一步驟的操作情況及分數。

（九）協同孿生模擬系統

（1）孿生資源支持設備預約，選擇設備編號以及預約的時間進行預約，預約的信息在預約列表中展現。
（2）學生擁有數字孿生資源權限后可以進行通過平臺調用虛擬場景，調用設備進行數字孿生操作。
（3）孿生實驗根據實際的實驗臺硬件，建立虛擬的數字場景和模型。
（4）孿生仿真在三維空間構建虛擬的應用場景，能實現程序的控制功能，可通過結構化的數據驅動，進而模擬相應的運動或執行結果，在三維空間實現虛擬控制對象狀態與動作同步。
（5）通過工業互聯數據采集盒及孿生攝像頭，實現設備數據與虛擬仿真三維場景的實施通信與控制，實現真實設備的遠程孿生控制，集成現場視頻。
（6）可在孿生場景中，遠程操作液壓實際設備，實際設備數據驅動數字模型孿生動作，完成實驗過程。
（7）自動記錄實驗數據、實驗成績。