工业互联网技术实训室建设的探讨

1.1、工业互联网技术建设应用

工业互联网技术实训室是一个专门为提供工业互联网技术实践教学和培训的设施。其主要目的是帮助学生学习和掌握工业互联网技术，并促进产学研一体化，提高学校的竞争力和学生的实践能力。

在实训室中，通常设有模拟工厂、模拟设备、模拟设施等实训设施，以提供一个真实的学习环境。学生可以在这里进行实践操作，学习和应用工业互联网技术。实训室内还配备了先进的工业互联网设备和工具，如工业互联网传感器、工业互联网系统、工业互联网设备等，以便学生能够通过操作这些设备和工具，学习使用方法、注意事项，提高实际操作能力。

此外，为了提升实训效果，工业互联网实训室通常还配备了虚拟工业互联网平台。通过这个平台，学生可以进行虚拟工业互联网设备控制、设备管理等模拟练习，增强实际应用能力。同时，实训室还提供丰富的教学辅助资源，如教学视频、案例分析、工业互联网手册等，帮助学生深入理解工业互联网的理论知识。

工业互联网技术实训室的建设对于学校科研、教学的实现和完善具有重要意义。它有助于促进科研成果的转化，并最终应用于实际生产中。同时，它也为相关专业的科研项目和技术创新提供了更好的条件和支持。

在工业互联网技术实训室中，学生可以直观、全方位地了解各种网络设备和应用开发环境，真正加深对网络原理、协议、标准的认识。通过工业互联网实训室的学习，学生可以真正提高网络研发技能和实战能力，为未来的职业生涯打下坚实的基础。

面对新一轮制造业数字化的技术浪潮以及引起的产业变革，高校的人才培养也面临着新的挑战，一方面是教育本身如何运用信息化技术升级？另一方面是如何抓住企业痛点，制定出适应性强的教学方案，培养符合产业需要的数字化人才，同时培养一批匹配新型技术要求的双师型教师，打造出特色学科提高学校的核心竞争力。
新一轮的技术变革不仅会引起制造业的变革，也会对社会的方方面面影响深远。尤其是对最具前瞻性的教育，将会是一场重大的挑战。同时，也瞬间催生出新的人才需求，既要掌握本专业行业知识，又要掌握智能控制、移动互联、云计算开发、人工智能等信息化技术的复合型人才。
工业互联网教育要实现信息化融合面临以下四方面问题：

●第一：课程培养体系与新型企业人才需求匹配问题；

●第二：专业跨度大，涉及到机电、自动化、物联网以及计算机软件开发等知识体系；

●第三：实训设备匮乏，传统机电类设备成本高、维护难、无法满足教学；

●第四：课程资源匮乏，缺乏市场案例及专业化课程资源，教学转化困难。

1.2、工业互联网专业
2021年3月12日，教育部关于印发《职业教育专业目录（2021年）》的通知中，专科增设三个工业互联网相关专业，本科增设两个工业互联网相关专业。

专科专业在装备制造大类，自动化类增设工业互联网应用专业（专业代码460310），在电子与信息大类，计算机类增设工业互联网技术专业（专业代码510211），工业软件开发技术专业（专业代码510214）。
本科专业在装备制造大类，自动化类增设工业互联网工程专业（专业代码260307），在电子与信息大类，计算机类增设工业互联网技术专业（专业代码310211）。
1.3、工业互联网技能培养

随着新技术的成熟，新型的、先进的应用将来自5G、人工智能（AI）和物联网（IoT）的融合。这种融合将创造出一个智能连接的世界，对所有个人、行业、社会和经济产生积极影响。工业互联网学科都离不开相关成熟学科的支撑，通过学科交叉及其知识集成构成新专业新学科。作为学科交叉极强的工程新兴专业，如何构建其科学合理的课程体系成为该专业建设面临的首要教学需求。
该课程体系按照《工业互联网产业人才岗位能力要求》为蓝本，分为五部分模块和能力培养内容：
工业大数据与工业智能：

基于工业控制、工业总线以及传感网，进行数据采集及预测性维护等，通过掌握网络通讯、数据存储以及工业总线技术等进行的计算机软件控制及数据开发。

数据存储与部署：

基于云计算、数据库以及服务器部署等要求，通过数据库链接至云平台形成工业云端数据存储，定义设备功能和分类，形成基于微服务架构的工业物联网系统云平台。

工业应用与互联网：

基于前端设计、包含通过HTML，CSS及JavaScript等前端应用技术，通过前端服务器完成对工业应用的各种界面及应用端开发；

工业APP：

基于工业互联网，工业 APP 是面向工业产品全生命周期相关业务(设计、生产、实验、使用、保障、交易、服务等)的场景需求，把工业产品及相关技术过程中的知识、最佳实践及技术诀窍封装成应用软件

工业人工智能：

基于工业互联网数据传输，定制专业的人工智能判断专家系统，以机器视觉、云AI搜索、语音智能为主流，给与工业控制的智能化判断及应用；

1.4、特点：数字孪生技术引用

基于数字孪生技术，构建理实虚拟，课程培训体系，能够围绕产业应用技术1:1的打造数字孪生的培训实训体系，实训内容设计围绕智能制造工业应用情景和核心技能点，覆盖了工业总线、智能控制、人工智能、工业互联网、边缘计算等典型应用。坚持技能要点与行业用人、岗位需求、技术进步以及教学建设相结合,系统装调、现场工艺规范系统接线、工艺过程分析、系统编程等相互结合进行安排，引导工业互联网技术相关专业专项实训教学的设计与实施，系统化培养高端技能型人才。

产业对接

1:1围绕企业技能、场景、工程应用的人才及应用形成虚实孪生的教学课程内容。

虚实仿真

不同于传统虚拟仿真技术，而是采用虚实孪生技术构建1:1的控制及应用实训体系，低成本教学

在线教学

形成在线教学资源库以及在线课程中心，满足异地教学，线上大学培训应用

技能图谱

以仿真+实训，能够结合云数据平台形成对教学实训能力的技术图谱分析，最精准推荐保障就业。

DB-03C 工业自动化综合实训平台

工业自动化综合实训平台结合当前我国工业自动化应用技术及器件技术的发展，充分考虑实用性、先进性。工业自动化综合实训平台采用模块式结构，实训挂箱包含PLC主机挂箱、变频器挂箱、触摸屏挂箱、PLC模拟负载挂箱、直流电机、步进电机实训装置、伺服电机实训装置、实训网孔板挂箱及丰富的验证演示装置。工业自动化综合实训平台实训内容包括PLC的基础实训、PLC综合实训，变频器的认识、操作、参数设定及通讯实训，触摸屏的认识、操作应用实训，步时电机应用实训，伺服电机控制实训等，实训项目丰富、综合性强、紧跟世界工业自动化发展潮流。

一、产品特点
1、模块式结构，挂箱更换方便，便于组织各种实训项目及扩展新的实训功能。
2、适合就业前及岗前综合技能训练，适合高级工技能培训考核。
3、能进行小型工程项目设计、设备选型、安装调试、操作模拟。
4、只需三相四线交流电源即可投入使用，实训资源丰富、综合性强，有效节约实训用房。
5、安全性高，除配备电压型和电流型漏电保护器外，装置设有单片机全程监控的过载或短路软件截止保护功能，确保设备和人身安全。
二、技术性能
1、输入电压：三相四线制～380V±10% 50Hz
2、工作环境：温度范围-5℃～+40℃，相对湿度＜85%（25℃）
3、装置容量：＜1.5KVA
4、外形尺寸：2500mm×700mm×1680mm
三、装置配备
（一）电源、信号源、仪器控制屏
控制屏为铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝合金面板。为实训提供交流电源、直流电源、信号源、测试仪表、安全保护等。具体功能如下：
1、主控功能板
（1）三相四线电源输入，通过漏电保护器接通总开关,由接触器通过启动、停止按钮进行操作。
（2）设有450V指针式交流电压表三只，指示电源输入的三相电源电压。
2、直流电源
（1）一路直流0-30V连续可调直流电源、内置式继电器自动换档，多圈电位器连续调节，具有预设式限流保护功能，最大电流2A。
（2）提供±12V、+5V、+24V直流稳压电源，均有短路保护功能。
（3）恒流源一路：0-500mA连续可调，分2mA、20mA、500mA三档，具有输出开路，短路保护功能。
★3、DDS功率型函数发生器/频率计：
（1）采用直接数字频率合成（DDS）产生高精度正弦波，方波和三角波。采用大屏幕LCD显示输出频率、波形，衰减值。
（2）正弦波输出幅度≥10V,输出阻抗50Ω，失真度<1%（0.1HZ-- 1KHz）。
（3）频率范围: 0.1HZ~3MHz, 采用键盘直接输入数字设定频率,。
（4）输出幅度采用电位器调节，正弦波输出具有20db,40db衰减。
（5）方波占空比可调, 调节范围：1%-99%调节；方波和三角波采用TTL电平输出。
（6）频率计最高测量范围100MHz，自动换档。
（二）实训桌
实训桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板，结构坚固，造型美观大方。设有抽屉和元器件储存柜。
（三）实训组件
1、PLC实训组件
配置三菱FX3U-48mR主机，集成数字量I/O（24路数字输入，24路数字量输出），FX2N-485BD通讯模块，FX0N-3A模拟量模块（2路输入，1路输出），SC-09通讯编程电缆及输出转接口、开关等。
2、PLC实训模拟单元

序号	编号	控制对象实训模块	实训教学目标
1	SX1	抢答器/音乐喷泉	通过对抢答系统中各组人员抢答时序的监视和控制，掌握条件判断控制指令的编写方法；通过对音乐喷泉控制系统中“水流”及音乐的循环控制，掌握循环指令的编写方法。
2	SX2	装配流水线/十字路口交通灯	通过对“生产流水线”顺序加工过程及十字路口交通灯路况信号控制，掌握顺序控制指令的编写方法。
3	SX3	水塔水位/天塔之光	通过对“水塔水位”和“储水池水位”变化过程的判断，了解简单逻辑控制指令的编写方法。通过对天塔之光闪亮过程的移位控制，掌握移位寄存器指令的编写方法。
4	SX4	自动送料装车/四节传送带	通过对传送带启停、传送状态的控制和对货物在自动送料装车系统中流向、流量的控制，掌握较复杂逻辑控制指令的编写方法。
5	SX5	多种液体混合装置	通过对“液体混合装置”中不同液体比例及液体混合时搅拌时间的控制，掌握条件判断指令及各种不同类型的定时器指令的编写方法。
6	SX6	自动售货机	通过对用户投币数目的识别和自动售货机中各种“货物”的进出控制，掌握各种计数器指令及比较输出指令的编写方法。
7	SX7	自控轧钢机/邮件分拣机	通过对自控轧钢机和邮件分拣机材料（“钢锭“邮件”）来料数量、来料类别识别及对各种执行器（例如“电机”）启停时序的控制，掌握数值运算指令及中断指令的编写方法。
8	SX8	机械手控制/自控成型机	通过对机械手停留“位置”及自控成型机各方向“液缸位置”的控制，掌握一个完整工业应用系统中的较简单逻辑控制程序的编写能力。
9	SX9	加工中心	通过对加工中心中各方向“电机”运行方向及“刀库”进出刀、换刀过程的控制，掌握一个完整工业应用系统中的较复杂逻辑控制的编写能力。
10	SX10	四层电梯	通过对一个完整的四层电梯模型的综合控制，初步掌握PLC控制系统的分析、I/O分配、设计I/O接线图、接线、编程、调试等工作过程的综合知识。
11	SX11	步进电机/直线运动：（实物）步进电机系统由驱动电路、步进电机、刻度盘、指针等组成；直线运动系统由电机、同步带、光电传感器、导轨、移动块等组成。	通过利用PLC对步进电机及直线运动实物模块的控制，初步了解步进电机方向、拍数的控制及直线运动检测、定位控制。
12	SX12	自动洗衣机/电镀生产线	通过对洗衣机进出水时间、洗涤流程及电镀生产线中物块侵入不同溶液的时间、方式、先后顺序的控制，掌握多点PLC控制系统的综合应用能力。

3、变频器实训挂箱：
   配置三菱FR-D720S/0.4KW变频器，带有RS485通讯及BOP操作面板。
4、触摸屏实训挂箱：
   规格为7英寸，256色，了解工业触摸屏的功能及使用方法，掌握PLC之间的通信知识，并掌握复位、置位、交替等功能键、图形（曲线）显示、动态画面跟踪在触摸屏中的实现方法。
5、网孔板及器件：
   规格为420mm×600mm，在网孔板上学会电气控制系统中各元器件的布局规划、安装、调试技能，接近工业现场。器件配有：交流接触器3只、时间继电器1只、按钮3只、热继电器2只、断路器1只、接线排20孔。
6、电机导轨及光码盘测速系统：
含光码盘测速系统（配有光电编码器）一套，导轨1幅，道轨平整度好，无应力变形，同心度好。
7、工控组态软件一套：
打开软件编程环境，任何实训都可以编辑出形象直观动感强、数字效果好的组态棒图，并进行实训动态跟踪教学。
8、PLC仿真实训软件一套：
（1）通过PLASH虚拟环境实时显示PLC的运行状态
（2）PLC编程训练、PLC程序编写测试等功能
（3）实现PLC运行模拟，对错误程序进行检查
9、交流伺服电机及控制系统一套：功率600W，绝缘等级B级。
10、高压无刷直流电机及控制系统一套：功率130W，绝缘等级B级。
11、交流电机一台，380V Y/△接法
12、传感器实训挂箱一个
13、电力电子实训实训挂箱一个
四、实训项目
（一）PLC基本技能实训
1.PLC认知实训（软硬件结构、系统组成、基本指令练习、接线、编程下载等）
2.PLC仿真实训
（二）PLC模拟控制应用实训

3.数码显示控制
4.抢答器控制（优先级、数值运算，具有声效功能）
5.天塔之光控制（闪烁、发射、流水型）
6.音乐喷泉控制（具有声效功能）
7.十字路口交通灯控制
8.水塔水位控制
9.自动送料装车系统控制
10.四节传送带控制
11.装配流水线控制
12.多种液体混合装置控制

13.自控成型机控制
14全自动洗衣机控制（具有声效功能）
15.电镀生产线控制
16.自控轧钢机控制
17.邮件分拣机控制
18.自动售货机控制
19.机械手控制
20.三层电梯控制
21.四层电梯控制（实物）
22.加工中心控制（实物）

（三）PLC实物控制实训

23.直线运动位置识别、运动轨迹控制、定位控制
24.步进电机运动控制

25.井道电梯运行控制
26.挖土机的自动控制

（四）PLC高级技能实训（设计、安装、调试及检修）

27.三相电机点动控制线路
28.三相电机自锁控制线路
29.三相电机正反转控制线路

30.三相电机Y/△启动控制线路
31.三相电机顺序启动电气控制线路
32. C620车床的电气控制线路

（五）PLC、变频器、触摸屏综合应用技能实训

33.变频器功能参数设置与操作
34.变频器报警与保护功能
35.外部端子点动控制
36.变频器控制电机正反转
37.多段速度选择变频调速
38.变频器无级调速
39.基于外部模拟量(电压/电流）控制方式的变频调速
40.瞬时停电启动控制
41.PID变频调速控制
42.PLC控制变频器外部端子的电机正反转
43.PLC控制变频器外部端子的电机运行时间控制

44.基于PLC数字量控制方式的多段速
45.基于PLC模拟量控制变频开环调速
46.基于PLC通信方式的变频器开环调速
47.基于PLC通信方式的速度闭环控制
48.基于PLC模拟量方式的变频器闭环调速
49.变频器恒压供水系统的模拟
50.基于触摸屏控制方式的基本指令编程练习
51.基于触摸屏控制方式的LED控制
52.基于触摸屏控制方式的温度PID控制
53.PLC、触摸屏与变频器通信控制
54.基于MCGS的现场总线网络通信技术

（六）PLC控制直流电机调速实训
（七）PLC控制交流伺服电机实训
（八）传感器实训：
   1．光电式传感器的转速测量实验
   2．光电式传感器的旋转方向测量实验
   3．温度传感器及温度控制实验（AD590）
   4．温度传感器温度特性实验（AD590）
   5．压阻式压力传感器的特性实验
（九）电力电子项目实训
1）、单结晶体管触发电路（综合应用项目）
2）、晶闸晶闸管单相半控桥式整流电路（电阻负载）的调试与分析
3）、晶闸管单相半控桥式整流电路（电阻电感负载）（反电势负载）的研究
4）、IGBT管直流斩波电路的调试与分析
5）、双向晶闸管单相交流调（调光台灯）电路的制作与调试（综合应用项目）
  五、DB-03C工业自动化综合实训装置配置表

序号	名称	单位	数量	备注
1	电源、信号源、仪器控制屏	台	1
2	实训考核桌	张	1
3	PLC及变频器挂箱	块	1	挂箱一	PLC挂箱一
				挂箱二	PLC挂箱二
				挂箱三	PLC挂箱三
				挂箱四	PLC挂箱四
				挂箱五	PLC挂箱五
				挂箱六	PLC挂箱六
				挂箱七	PLC挂箱七
				挂箱八	PLC挂箱八
				挂箱九	PLC挂箱九
				挂箱十	PLC主机挂箱（配三菱FX3U-48mR主机）
				挂箱十一	变频器实训挂箱（变频器模块D720 0.4KW）
4	FX2N-485BD通讯模块	个	1
5	FX0N-3A模拟量模块	个	1
6	触摸屏实训挂箱	块	1	彩屏，7英寸，昆仑通态
7	电机导轨及光码盘测速系统	套	1	含旋转编码器及转速表系统一套，导轨1幅，
8	交流伺服电机及控制系统	套	1
9	高压无刷直流电机及控制系统	套	1
10	三相交流电机	台	1
11	网孔板及器件	套	1	网孔板1块，交流接触器3只、时间继电器1只、按钮3只、热继电器2只、断路器1只、接线排20孔。
12	电力电子实训挂箱	套	1
13	传感器实训挂箱	套	1
14	PLC工控组态软件	套	1	打开软件编程环境，任何实训都可以编辑出形象直观动感强、数字效果好的组态棒图，并进行实训动态跟踪教学。
15	PLC仿真实训软件一套	套	1	（1）通过PLASH虚拟环境实时显示PLC的运行状态（2）PLC编程训练、PLC程序编写测试等功能（3）实现PLC运行模拟，对错误程序进行检
16	常用工具	套	1	一字螺丝刀1把；十字螺丝刀1把；剥线钳1把；
17	实验说明书	套	1	指导学生实训
18	设备线缆	条	1	SC-09 PLC通讯线缆
		条	1	PC/触摸屏通讯线
		条	1	PLC/触摸屏通讯线
		条	40	红色Ф2自锁线（100CM）
		条	2	黑色Ф2自锁线（100CM）
		条	10	黄色Ф2自锁线（30CM）
		条	10	手枪式叠插线
		条	25	Ф4自锁线（100CM）
		条	10	Ф4自锁线（300CM）
		米		网线（每台4米）
19	电脑推车	辆	1	钢铝结构

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