一、产品简介
    LGHL-03型 LGHL-03型 工业互联网自动化控制实训平台涵盖电气控制技术、PLC编程技术、嵌入式接口技术、AI机器视觉技术、智能网关技术、平台运维技术等，可以支撑工业互联网、电气自动化、机电一体化等专业学生的工业设备认知，电气控制设计，工业设备过程控制、运动控制，工业机器人、视觉检测等课程实训。

    LGHL-03型 工业互联网自动化控制实训平台依托工业背景，具有较完整的模块化产线，包括感知设备、执行机构、可编程逻辑控制器、HMI触摸屏、工业网关、工业物联网云平台等，能够开展丝杆滑台直线运动控制、转台旋转运动控制、机械手坐标调试及多自由度运动控制、传送带控制及调速、工件到位检测、气缸分拣控制、机器视觉残次品检测、加工轴转速温度振动多参数监测、气动压力检测、工业设备状态监测数据上云、工件残次品统计分析等工业控制应用实训项目，为相关专业升级和改革提供教学、实验和科研支撑。产品外观如图所示。
二、产品功能
1.直线运动控制：可以控制立体仓库堆垛机的x、y、z三轴丝杆进行直线往复运动、行程定点控制。与库位状态检测传感器结合，实现库存信息动态感知和工件上下架。
2.旋转运动控制：可控制加工转台按加工顺序转动，定点停止，控制主轴电机高速旋转模拟加工，具有上料、加工、检测、下料不停歇并行加工功能。
3.多自由度运动控制：可控制机械臂和末端抓手相互配合，具有旋转、伸缩、抓放等多个自由度控制和精准抓放，实现自动化装配、搬运。
4.流水线传输控制：可控制电机带动皮带转动，具有调速器，可旋转旋钮调节传输速度并显示转速，实时检测接近开关信号，判断工件是否到位。
5.AI机器视觉检测：利用AI技术实现对当前加工件形状、颜色等不同维度进行残次品检测，实时发布工件的检测结果。
6.残次品分拣：传送带安装挡料气缸、推料气缸等执行机构，可驱动挡料气缸阻断工件传送，推料气缸负责将残次品推入次品筐。
7.设备运行状态监测：网关实时读取堆垛机、加工台、机械手、传送带等设备的运行状态及加工主轴的转速、温度、振动，气缸压力等参数，并显示，同时上传到平台。
8.数值分析功能：可对实训台传感器的历史数据进行曲线趋势分析、性能统计分析、傅立叶变换、最小二乘曲线拟合等。
9.多协议网关解析：支持工业现场总线、工业以太网组网及平台接入协议的组包、及协议转换。
10.平台可视化展示：动态显示库位占用情况、设备运行状态、设备监测传感器数据曲线、工件的残次品统计饼状图等。
11.工艺流程：实时检测原料库，有料——>堆垛机自动运行，取料,放入加工台上料位——>加工台转动，模拟加工——>加工台转动，机器视觉检测——>加工台转动，下料位，机械手抓料——>放到传送带——>分拣，次品推入次品筐，成品堆垛机存入成品库，完成整个工艺流程。
三、产品功能
1.直线运动控制：可以控制立体仓库堆垛机的x、y、z三轴丝杆进行直线往复运动、行程定点控制。与库位状态检测传感器结合，实现库存信息动态感知和工件上下架。
2.旋转运动控制：可控制加工转台按加工顺序转动，定点停止，控制主轴电机高速旋转模拟加工，具有上料、加工、检测、下料不停歇并行加工功能。
3.多自由度运动控制：可控制机械臂和末端抓手相互配合，具有旋转、伸缩、抓放等多个自由度控制和精准抓放，实现自动化装配、搬运。
4.流水线传输控制：可控制电机带动皮带转动，具有调速器，可旋转旋钮调节传输速度并显示转速，实时检测接近开关信号，判断工件是否到位。
5.AI机器视觉检测：利用AI技术实现对当前加工件形状、颜色等不同维度进行残次品检测，实时发布工件的检测结果。
6.残次品分拣：传送带安装挡料气缸、推料气缸等执行机构，可驱动挡料气缸阻断工件传送，推料气缸负责将残次品推入次品筐。
7.设备运行状态监测：网关实时读取堆垛机、加工台、机械手、传送带等设备的运行状态及加工主轴的转速、温度、振动，气缸压力等参数，并显示，同时上传到平台。
8.数值分析功能：可对实训台传感器的历史数据进行曲线趋势分析、性能统计分析、傅立叶变换、最小二乘曲线拟合等。
9.多协议网关解析：支持工业现场总线、工业以太网组网及平台接入协议的组包、及协议转换。
10.平台可视化展示：动态显示库位占用情况、设备运行状态、设备监测传感器数据曲线、工件的残次品统计饼状图等。
11.工艺流程：实时检测原料库，有料——>堆垛机自动运行，取料,放入加工台上料位——>加工台转动，模拟加工——>加工台转动，机器视觉检测——>加工台转动，下料位，机械手抓料——>放到传送带——>分拣，次品推入次品筐，成品堆垛机存入成品库，完成整个工艺流程。
四、硬件结构
1、工业设备简介
实训台由立体仓储单元、转台模拟加工单元、视觉检测单元、搬运单元、流水线单元、次品分拣单元、电气控制箱等组成。配备PLC主控模块、HMI触摸屏、电源模块、驱动模块、人机交互模块等，包含步进电机驱动、减速电机驱动器、变频器、气缸，及光电传感器、金属接近传感器、编码器等各类常用传感器。
（1）立体仓储单元
由立体仓库、堆垛机、电气控制模块组成，用于工件原料与成品的存取。立体库采用20mm*20mm铝合金型材框架设计，2行6列，共包含 12 个料位，每个库位安装有光电传感器，用于检测库位有无物料。堆垛机由三组丝杆滑台、180°旋转气缸和夹料气缸组成，分别由三个步进电机驱动模块、气泵驱动模块控制滑块直线往复运动、末端装置运动。
（2）转台模拟加工单元
由转台间歇机构减速电机、扭矩电机加工主轴、X轴进阶加工电机、Y轴进阶加工电机组成，用于原料的模拟加工。加工转台直径260mm，采用400w电机加涡轮蜗杆减速机驱动，具有4个物位，分别是上料、加工、检测、下料，通过金属接近开关信号进行90度旋转控制，每个物位安装有光电传感器，检测是否有物料。X轴行程≥50mm，Y轴行程≥50mm。加工主轴安装有温度、振动、转速传感器，可以进行加工状态监测。
（3）机器视觉检测单元
由工业摄像头、视觉检测系统组成，可对物料进行残次品（根据形状、颜色）检测，实时发布检查结果。在保证外网连接畅通的基础上，视觉检测系统可以接入华为Modelarts平台进行物体识别残次品检测。
（4）机械手单元
由工业机械臂、末端抓手、嵌入式控制器组成，实现工件的物位搬运、精准抓放。机械臂主要由全铝合金机械臂，行星减速步进电机、AB相光电编码器、铝合金联轴器、轴承等组成。电机带有编码器，具有位置闭合控制，重复精度大大提高。机械臂负载能力：500g，机械臂重量：3.14Kg。机械手采用舵机控制机械手张开闭合。手爪采用两面带齿结构，抓取物件更牢固稳当。电控板采用Cortex-M4内核微控制器，4路LV8731V驱动模块驱动机械臂电机，板载OLED显示屏，支持串口控制、RS485控制、按键控制等方式。
（5）流水线分拣单元
由传送带、电机控制模块、调速器、挡料/推料气缸装置组成，机械手将工件从加工转台抓取放到流水传送带上，完成工件传送、到位检测、次品挡料及推料功能。
（6）实训台体
铝合金型材组成。门设计，可全部打开，方便对电气控制箱学习。
框架尺寸：1200mm×1000mm×800mm
供电电源：AC220V±10%（50Hz）
电流：≤16A
重量：≤100kg
2、工业控制器
（1）PLC控制器
位于电气控制箱内，具有多通道高频率高速输入输出端口，36个输入，24个输出，60点晶体管输出，外扩1个4通道电压电流输入模块，1个16点继电器输出扩展模块，1个以太网扩展模块。
（2）HMI人机交互终端
人机交互终端采用10寸触摸屏，与PLC控制器之间通过ModbusRTU工业总线协议进行交互。可以通过交互终端校准立体库位坐标，控制系统手动运行、自动运行，观察设备运行状态。
（3）嵌入式测控终端
由Cortex-M4内核和1.8寸TFT显示屏组成，具有8路模拟量输入通道，可配置电压电流类型，4路数字量输入通道，4路PWM输出通道，1路继电器输出通道，具有RS485接口，支持ModbusRTU协议；具有RJ45网络接口，支持网络通信。
（4）工业网关
由Cortex-A9以上内核主板和7寸以上电容触摸屏组成，具有RS485、CAN、以太网接口，板载WiFi模块，运行Android、Linux双操作系统，可一键切换，支持ModbusRTU、ModbusTCP工业网络协议，MQTT、HTTP平台接入协议等。
五、软件系统
      本平台系统主要由基础信息化设备（服务器、路由器、交换机、显示终端等）、工业控制器软件、工业网关应用软件、工业互联网平台、数值分析应用软件几部分组成。以下进行详细说明。
1、工业控制器软件
包含PLC可编程控制器软件和HMI人机交互软件，相互配合完成工业产线从取料、加工、检测、分拣、次品推料、成品上架等完整工艺流程。HMI人机交互具有调整模式和自动模式。调整模式支持工业设备参数调整，可单独调试某一个设备，比如库位占用状态、堆垛机控制、加工台模拟加工控制、传送带控制等；自动模式支持模拟加工流水线自动运行，无需人工干预。

（1）工业网关应用软件
Android应用APP，用于和工业控制单元主控设备交互，获取工业设备运行状态并显示，同时进行协议转换。主界面如下图所示，包含六大分区：原料/成品区，加工区，传输区，检验区，联网状态，系统设置。
（2）工业互联网平台
工业互联网平台构建在ubuntu系统服务器中，服务器内置Mysql数据库，MQTT代理服务器，主要由以下模块组成。
接入协议管理模块。该模块是核心模块，用于建立与工业网关等物联网终端的连接和数据收集处理；建立与数据库的连接，将相关数据写入数据库。
数据库模块。采用MYSQL构建关系型数据库，用于存储服务器地址信息，网关设备的ID、地址信息，库位的状态信息，工件的残次品数据等。
可视化展示模块。采用曲线图、饼状图、柱状图、数字图文等常用插件进行。平台主页显示设备运行状态、主轴运行参数曲线、总单量及加工量、库位状态、最近5日的订单加工统计图以及加工合格率统计。如图所示。
具有以下功能：
生产管理：下达订单、监控生产过程情况。
设备管理：监测设备运行状态等
库存管理：查看库存状态，成品、废品数量。
质量管理：查看产品质量，合格率占比。
可访问摄像头对实训台作业进行远程视频监控。
（3）数值分析应用软件
该软件运行在上位机，可与工业现场控制器通信，获取现场传感器监测数据存入本地计算机的数据库中，进行实时采集、历史曲线、统计学分析、傅里叶变换、曲线拟合等数据分析。历史曲线显示效果。对数据进行傅里叶变换。
六、配置清单