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·设备外观

·设计简述

     教学平台采用实物套件+数字孪生+人机协作的设计理念，将可编程控制器技术、机器人技术、智能制造的控制技术以及数字化仿真技术虚实结合。
     教学平台配套了多功能实训桌、可编程控制器实验箱（PLC+HMI）、机器人示教器、电脑、嵌入式显示器和数字孪生仿真教学资源，通过实验箱上预装的按钮、传感器等元件对控制程序进行调试检验，完成PLC、HMI相关的基础实训项目；通过真实的机器人示教器、PLC、驱动虚拟仿真场景运行，支持机器人手动调试、机器人编程调试、机器人系统集成、PLC编程调试、PLC系统集成。
     教学平台结合数字孪生仿真软件可实现虚拟3D环境互动与数字孪生，构建机器人、物流自动化、传感器等各种应用，适合学校装备制造、自动化、电工电子、电气大类专业教学使用。

·主要参数

1、工作电源：单相三线AC220V±10%  50Hz；
2、工作环境：温度-10℃～+40℃，相对湿度＜85%(25℃)，海拔＜4000m；
3、装置容量：≤1.3KVA；
4、外形尺寸：1300mm×800mm×1430mm；
5、安全保护：具有接地、漏电压、漏电流保护，安全指标符合国家标准。

·组成及功能

教学平台主要由多功能实训桌、可编程控制器实验箱、机器人示教器、电脑及嵌入式显示器、无线键盘鼠标等组成。
（一）多功能实训桌
采用1.2-1.5mm优质冷轧钢板，除油/酸洗/磷化/打磨/静电喷涂，台面采用高密度防火板；
桌体配有4个高强度福马轮，轮子直径≥40mm，单个动载≥250KG，四个承重≥500KG，方便移动和固定。
桌面设有2个收纳盒用于放置可编程控制器实验箱、机器人示教器、无线键盘鼠标等，平时桌面是平整的，可以作为普通课桌使用。在使用实验箱和示教器时，桌面可翻转打开，进行可编程控制器、触摸屏和示教器的操作；
控制屏上方嵌入27寸宽屏液晶显示器，配套电脑运行可编程控制器、触摸屏编程软件及数字孪生软件；
桌面下方设置有电脑主机收纳位，用于放置电脑主机。
配有工业级电源插座，5位25孔，用于电脑、显示器、实验箱、示教器等设备供电，功率10A/2500W，具有过压、过载保护。
（二）可编程控制器实验箱
实验箱由手提式实验箱、可编程控制器、触摸屏、模拟控制实验板、按钮模块、传感器模块、基础电气模块、工具等组成。实验箱充分考虑实用性、可靠性与安全性，其实验线路连接采用高性能自锁紧接插件实验导线，坚固可靠。实验箱上可直观地进行PLC的基本指令练习、PLC技术的应用模拟、PLC实物控制教学等实验内容。
1、手提式实验箱
采用大强度铝合金，高级工具锁，防磨损海绵、合金提手等设计，结构美观大方，便于携带，尺寸433*313*180mm。
面板采用蓝色2.0mm厚度金属面板，器件标识印刷清晰不掉色。
可编程控制器、触摸屏、传感器等器件合理布局，使用方便。
2、可编程控制器
采用西门子紧凑型PLC产品S7-1200 CPU1214C AC/DC/RLY，供电电压AC85～264V，集成14路数字量输入,10路数字量继电器输出，2路模拟量输入，内置100KB工作存储器/4MB负载存储器/10KB保持性存储器、6个高速计数器（100KHz），集成以太网接口，支持RS232、RS485、MODBUS、USS、S7协议通讯、PROFIBUS、PROFINET等通信，配有通信编程电缆。
3、触摸屏
触摸屏采用昆仑通态MCGS TPC7032KT，供电电压24±20%VDC，Cortex-A7 CPU，主频800MHz,内存256M；7英寸高亮度TFT液晶显示屏，分辨率800×480；集成以太网接口、RS232、RS485、USB接口，能够使学员了解工业触摸屏的功能及使用方法、掌握与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。可以和PLC组建PROFINET网络。
4、模拟控制实验板
提供机械手、装配流水线、十字路口交通灯基础实验模块，通过导线连接可进行可编程控制器编程学习。
5、按钮模块
提供1个电源按钮、1个急停开关、1个启动按钮、1个复位按钮、1个停止按钮、1个报警蜂鸣器、4个拨档开关。
6、传感器模块
1对光栅传感器（检测距离5mm，重复精度≤0.03mm，响应频率2KHz,PNP输出）、2个光电传感器（检测距离5～30mm，响应速度1ms,最小检测物体Ф0.15mm，动作指示灯(橙色)，稳定指示灯(绿色)，PNP输出）、1个槽型光电（检测距离5mm，重复精度≤0.03mm，响应频率2KHz,PNP输出）、1个接近传感器（检测距离3mm，设定距离0～2.4mm，冲击耐久500m/s23次，响应频率600Hz,PNP输出）。
7、基础电气模块
提供5口工业交换机（TP-SF1005）、电气元件（电源线、DC24V/5A、保险座、接线端子、实验导线等）、网线3根
8、工具
提供十字螺丝刀、一字螺丝刀、一字数显电笔各1个。
（三）机器人示教器
1、与ABB原厂一致的6.5寸彩色液晶显示屏和触摸屏
2、与ABB原厂一致的示教盒外形
3、与ABB原厂一致的功能按键、3D操纵杆等
4、与ABB原厂一致的界面和操作习惯
5、与ABB原厂一致的指令格式、操作模式等
6、编程指令包括全部指令。
7、示教盒配置：
（1）意法半导体（ST）处理器：
ARM  32-bit Cortex-M3 CPU Core
128 Kbytes Flash存储器
20 Kbytes SRAM
（2）板载接口：
一个VGA接口（16位色输出，支持音频输出）
一个LCD接口（支持24位输出，默认未引出）
一个485接口（速度1M，支持modbus协议）
一个3线调试串口（6-pin 2.54间距连接器）
两个扩展接口，可扩展UART、I2C、SPI、UAB、CAN和PWM等接口
一个JTAG接口（6-pin接口，默认未焊接连接器）
（四）配套编程软件
1、ABB模拟与离线编程软件RobotStudio
（1）软件支持导入各种主流CAD格式的数据，包括IGES、STEP、VRML、VDAFS、ACIS及CATIA等；
（2）软件支持自动跟踪生成加工曲线的坐标信息，便于机器人编程；
（3）软件可直接生成机器人程序，离线编辑，在线导入机器人；
（4）软件支持奇异点自动检测，提供轨迹调整优化工具包，如碰撞检查、轨迹自动调整优化、奇异点优化等功能；
（5）软件支持机器人可到达性分析，显示机器人工作范围，方便工作站布局及部件位置调整；
（6）软件支持机器人运行暂停仿真、可精确模拟机器人运行节拍时间；
（7）软件可以调用机器人示教器，操作步骤和过程应与真实环境下的示教器对机器人本体操作一致，相辅相成，形成虚实结合的实训模式；
（8）软件具有播放仿真功能：进行仿真时，整个机器人程序应能在虚拟控制器上运行，在进行仿真前，应可选择要进行仿真的路径；
（9）软件具有事件处理功能，通过事件应能将动作与触发器连接，可在碰撞或设置信号时把一个对象连接至另一个对象；
（10）软件应能模拟真实环境下的示教器对机器人本体进行编程的操作步骤进行操作，进行仿真时，整个机器人程序应可在虚拟控制器上运行；
（11）软件应具备系统工作站旋转、缩放、平移、窗口选择等多种强大的观察功能。
2、西门子TIA博途软件
TIA博途作为一切未来软件工程组态包的基础，可对西门子全集成自动化中所涉及的所有自动化和驱动产品进行组态、编程和调试。向用户提供统一的导航并确保系统操作的一致性，统一的软件开发环境由可编程控制器（S7-1200、S7-1500、S7-300、S7-400系列等）、人机界面（TP、KTP系列等）和驱动装置（V90、G120等）组成，有利于提高整个自动化项目的效率。TIA博途在控制参数、程序块、变量、消息等数据管理方面，所有数据只需输入一次，大大减少了自动化项目的软件工程组态时间，降低了成本。
（五）方凳*2
1、尺寸：34X24X45（长X宽X高cm ）；
2、重量：5kg
3、材质：三聚氰胺板饰面，内部基材为高密度板，厚度2.5cm；PVA胶边封边，防火、防滑、防污、耐磨；
（六）终端控制设备（选配）
CPU：性能不低于I5-12400
芯片组，接口不少于前置6个USB3.1接口、耳机接口；后置4个USB2.1接口；1个串行COM、1个VGA+1个HDMI、PS/2,1个PCI；
内存：16GB ；
硬盘：1T固态硬盘；
独显：1660S 6G
键鼠：无线防水键盘，抗菌鼠标；
系统：正版windows11以上系统；
五、数字孪生仿真系统（基础版）
提供5种主机类型通信控制，包括西门子200smart、西门子1200、西门子1500、三菱FX3U、三菱FX5U等。
提供提供13个基础训练实训项目（模型采用LED指示灯、按钮开关、接线端子、喷绘图形的形式进行展现），涵盖了装配流水线模拟、十字路口交通灯模拟、天塔之光模拟、水塔水位模拟、步进电机模拟模拟、电动机星三角启动模拟、三层电梯模拟、自动配料装车模拟、四节传送带模拟、刀库捷径选择模拟、数码显示模拟、自动扶梯模拟、水泵排水模拟）
提供提供21个场景训练实训项目（模型采用三维立体空间形式，通过实景式情景化的场景展现，真实的反应工业/生活中的应用场景），涵盖了工业机器人协调控制、气动冲压机控制、自动上料机控制、自动封装控制、工业流水线控制、小区水塔供水控制、智能配料控制、楼宇电梯控制、电机星三角启动控制、数码显示控制、水泵控制、机械手搬运控制、物料分拣控制、数控冲压机控制、立体仓库控制、十字路口交通灯控制、天塔控制、多段输送带控制、步进电机控制、多功能刀架控制、自动扶梯控制等实训仿真画面。
集成西门子200smart在线学习课程67节，涵盖了定时器指令、SMART简介、MODBUS RTU通信简介、PID回路控制、USS通信、以太网通信等。
集成西门子200smart在线测试功能67项，涵盖了SMAART与CN的对比、时钟指令、PLC设备和通信组态等。
集成西门子1200 PLC在线学习课程45节，涵盖了PTP通信、保持型接通延时定时器、带参数的FC的编程示例、接通延时定时器等。
集成西门子1200 PLC在线测试功能44项，涵盖了PROFINET通信、PID控制器、运动控制功能、组态网络连接等，可以加深学生对指令的理解。
通用功能
包含实验模块介绍、实训目的、实训原理、实训流程、设备组成、区域介绍、实训项目、控制要求、端口说明、模拟仿真、在线仿真、网络连接等功能菜单。
具有离线仿真功能：不用连接PLC，相关模型按固定的流程模拟运行，可以根据任务要求或者模拟运行流程，自行编写PLC程序，实现PLC编程的在线仿真控制；
在线仿真：在网络区输入PLC的IP地址和端口号，连接成功后，显示“已连接”，通过PLC在线编程控制自动化模型动作，实现PLC编程的虚拟控制训练；
六、数字孪生仿真系统（开发版）(选配)
系统是以虚拟3D孪生技术与智能控制技术平台的融合，基于数字化双胞胎技术，建立 1:1 的虚拟数字化与物理信号控制的平行世界。采用虚实结合及数字孪生技术，系统提供了基于智能制造技术的PLC、工业机器人、数控、运动控制、嵌入式、人工智能等多种应用的虚拟调试及集成仿真平台，基于数字孪生及虚实互动仿真的特点，结合实验室的综合建设，该系统能够贯穿整个智能制造技术的仿真课程体系进行仿真，提供课程管理、虚拟仿真、硬件实践以及AR/VR平台资源。
系统通过结合了数字孪生技术，将1:1的机器人技术、PLC技术、智能控制技术融合，按照智能制造的人才培养过程和梯度，以仿真贯穿整个实训室设备，从智能控制技术+机器人技术+工业互联网为知识架构，依次将机械、电气、物联网以及计算机软件技术各个专业、行业的示范应用结合。在工业自动化、机电一体化、电气工程、机械工程等课程中具有较高的教学价值。
系统集成了PLC仿真、机器⼈仿真等功能。提供用户自主建模与自主布局功能，并开放底层接口，支持用户二次开发，是一套数字孪生技术的综合设计仿真验证平台，并提供了丰富的教学资源。通过1:1数字建模，可与实际生产线实时交互，达到数字孪生。
1、方式灵活，支持网络模式与模式，网络版形式通过账号和密码的形式使用。
2、具有丰富的工业模型库，本地模型主流品牌工业机器人（ABB、KUKA、FANUC、三菱、埃夫特等）、传送带、气动件、电机、按钮开关、传感器、视觉相机、数控机床、立体仓库、AGV、机器人夹具等，并且每个模型都支持用户自定义设置其坐标、角度、参数尺寸等，能够通过便携化的3D交互托拉拽建设3D场景应用。具有网络模型，3D模型支持云端更新，软件可查看云端模型并可在仿真场景内使用。
3、物理引擎：内置物理引擎，创建的三维模型具有物理属性，能模拟现实生活中的物理现象，如：运动、旋转和弹性碰撞等。在发生碰撞、摩擦、受力的运动模拟中，不同的物理属性能得到不同的运动效果。包含丰富的轨迹调整优化工具包，如碰撞检查、工业机器人可达性、姿态奇异点、轴超限、节拍估算、轨迹自动调整优化等功能。
4、虚拟设备工作由控制设备通过程序驱动，虚拟传感器能反馈场景的状态，赋予了虚拟设备与实际设备相同的特性，还能通过外部真实的控制面板或虚拟设备上的控制面板对虚拟设备进行操作。
5、通过键鼠能完成平移、旋转、缩放等操作，可快速切换视角。具有三视图功能，具有顶视图、前视图、左视图，多视角同时查看三维场景。
6、使用者可以使用软件方便、有效地建立、测试、控制任意的自动化系统。软件可将涉及各领域的元件、部件组合在一起。在模拟时，也可对在真实硬件环境运行时会产生干扰、错误的过程情况进行评价。
7、支持导入3DCAD软件创建的三维模型（如Solidworks、ProE、Catia等),用户可将CAD设计的设备先导入软件中，进行仿真调试，先通过验证测试再进行生产，既节约了成本与时间，又能保证产品的准确性。
8、具有设备介绍功能，点击设备，能显示设备的详细信息，设备信息可编辑。具有操作引导功能，引导使用者逐步完成操作，每一步操作都有相应提示，操作步骤可编辑。
9、支持VR功能，通过VR眼镜（另购）可实现沉浸式虚拟现实3D体验，包含逼真工业现场3D音效仿真，使体验者身临其境。通过手柄可与场景进行互动操作。
10、软件支持同各种实际的PLC进行直接通讯（无需通过OPC），如西门子1200、西门子1500、三菱FX5U、三菱Q系列等以及国产汇川H2U-1616MT-XP、台达DVP SX2等，虚拟设备可接受PLC的指令信号，同时也可返回其采集的信号到PLC中，属于一个完整的闭环控制系统。）
11、可与第三方虚拟PLC进行通讯，如西门子的PLCSIM、三菱虚拟PLC，可用PLC厂商提供的编程软件编写相应品牌的PLC程序，下载到相应品牌的虚拟PLC中，再连上软件中的模型，进行控制仿真，整个流程在计算机中完成。
12、组态软件开发的模拟人机界面，可控制虚拟PLC，对仿真场景的虚拟设备进行操作。
13、仿真场景的虚拟设备通过多种通讯协议与外部控制器进行数据交换，支持Modbus-RTU、Modbus-TCP、OPC UA、S7等总线通讯协议。通过设备数据映射表，把外部控制器端口与三维模型的内部端口建立映射关系，因此外部控制器能驱动虚拟设备工作，用户可自行修改数据映射表。
14、二次开发：支持Python、lua脚本语言编程控制虚拟设备，可用于快速功能验证及功能扩展。
15、用于电气信号连接图设计，仿真场景的电气主控器件与被控制器件都有一个对应的电气符号，电气符号用图形表示，有名称与内部端口号。用画线方式连接不同端口，不同类型端口用不同颜色线条表示，完成电气信号连接图后可导出Excel格式的IO表。
16、自动考评：软件具有数据实时采集与分析、自动评分功能。先由教师在软件上出题，自动生成评分规则，学员在考核过程中，软件实时记录学员的操作过程、执行结果、异常事件，并根据考试评分规则计算最终成绩，减轻教师的批改工作量，提升教学质量。
17、具有丰富的工业模型库，本地模型主流品牌工业机器人（ABB、KUKA、FANUC、三菱、埃夫特等）、传送带、气动件、电机、按钮开关、传感器、视觉相机、数控机床、立体仓库、AGV、机器人夹具等，并且每个模型都支持用户自定义设置其坐标、角度、参数尺寸等，能够通过便携化的3D交互托拉拽建设3D场景应用。具有网络模型，3D模型支持云端更新，软件可查看云端模型并可在仿真场景内使用。
18、轨迹优化：离线编程时提供多种轨迹优化工具：碰撞检测工具检查仿真运行时是否发生过碰撞，防止真实应用时发生危险；轨迹分析工具对工业机器人的可达性、姿态奇异点、轴超限、节拍估算进行检查，方便设计人员对机器人轨迹进行调整，避免实际运行时无故停机；机器人3D工作范围球能直观显示机器人的工作范围和最小工作范围，提高调试效率。
19、丰富的工艺工具包：提供了多种工艺工具包：根据需求自定义工具模型和坐标参数，满足个性化工作站设计要求。通过多点智能匹配算法实现虚拟设计环境与真实应用环境的坐标变换，在轨迹轮廓不变的情况下对所有标志点进行变换，提高适应性。集成了机器人码垛、机器人上下料、机器人焊接等典型工艺应用。
20、机器人拖动示教：支持拖动机器人法兰末端或工具末端进行平移操作与旋转操作获取空间点位，空间点位可打开或关闭显示，并可移动点位。
21、虚拟示教器编程：内置机器人虚拟示教器，功能、界面与真实的示教器一致。虚拟示教器程序驱动机器人运动与IO操作，完成机器人编程、运动仿真、机器人工艺训练等功能。
22、硬件示教器编程：真实示教器通过以太网总线接入软件，在硬件示教器上完成机器人编程并控制虚拟机器人运动，完成各种机器人虚实结合仿真。在保证操作安全的同时，不影响操作体验。
23、多机器人同时仿真：支持多种类型机器人，如直角机器人、SCARA机器人、4轴串联机器人、6轴串联机器人，每台机器人都有独立的运动控制器，分别编程，独立运行。支持多品牌、多类型的机器人同时仿真运行。
24、机器视觉仿真：仿真场景中的虚拟相机，能与外部机器视觉软件实时数据交换，组成机器视觉系统，实现对虚拟工件的在线视觉检测。机器视觉软件与虚拟机器人总线通讯，把工件坐标传给虚拟机器人，引导虚拟机器人抓取工件。

·实训项目

（一）PLC基础编程实训
1、基本指令编程练习
2、机械手控制
3、十字路口交通灯控制
4、装配流水线控制
5、各种传感器检测控制
6、触摸屏组态软件实训
7、触摸屏网络配置与组态
8、PLC与触摸屏通讯实训
（二）工业机器人示教编程实训
1、工业机器人的应用
2、机器人基本原理及组成实验
3、工业机器人运动学分析及控制
4、六自由度机器人关节运动控制实验
5、六自由度机器人直线运动轨迹控制实验
6、六自由度机器人圆弧运动轨迹控制实验
7、机器人控制基本操作实训
8、机器人坐标系应用操作实训
9、机器人操作及示教编程实训
10、机器人典型应用-焊接应用实例
11、机器人典型应用-机床上下料应用实例
12、机器人典型应用-码垛搬运应用实例等
（三）数字孪生实训（基础）
1、装配流水线模拟
2、十字路口交通灯模拟
3、天塔之光模拟
4、水塔水位模拟
5、步进电机模拟模拟
6、电动机星三角启动模拟
7、三层电梯模拟
8、自动配料装车模拟
9、四节传送带模拟
10、刀库捷径选择模拟
11、数码显示模拟
12、自动扶梯模拟
13、水泵排水模拟
14、工业机器人协调控制
15、气动冲压机控制
16、自动上料机控制
17、自动封装控制
18、工业流水线控制
19、小区水塔供水控制
20、智能配料控制
21、楼宇电梯控制
22、电机星三角启动控制
23、数码显示控制
24、水泵控制
25、机械手搬运控制
26、物料分拣控制
27、数控冲压机控制
28、立体仓库控制
29、十字路口交通灯控制
30、天塔控制
31、多段输送带控制
32、步进电机控制
33、多功能刀架控制
34、自动扶梯控制
（四）数字孪生实训（开发板）
1、数字孪生开发平台基础实训
2、传输线基础控制
3、传输线阻挡控制
4、流水线并线控制
5、伺服控制
6、直角机器人装配控制
7、桁价机器人码垛
8、立体仓库
9、立体车库
10、桁架机器人机床上下料
11、液位控制
12、机器人示教与编程实训（点动、校准、示教）
13、机器人搬运操作
14、机器人码垛操作
15、机器人打磨操作
16、机器人写字操作
17、机器人流水线及料库取放操作
18、机器人分拣工作站
19、机器人码垛工作站
20、机器人机床上下料工作站
21、机器人焊接工作站
22、机器人集成应用工作站
23、数字孪生二次开发应用

·配置清单