智能制造学院实验课程智能制造综合实训平台（工业互联网实训平台）数据采集解决方案|智能制造|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

智能制造综合实训平台（工业互联网实训平台）数据采集解决方案

行业背景

智能制造系统综合实训平台（工业互联网实训平台），是专门针对当下智能制造领域关键技术而设计的技能培训与教学实训标准化设备，配套面向高端技能人才培养的标准化课程体系与实训案例，为学习者提供理论与实践相结合的现代化教学环境。

平台集成先进的制造技术、信息技术、自动化技术以及人工智能技术，通过模拟真实的工业生产场景，使学员能够亲身体验和操作智能制造系统的各个环节，通过平台设置相应的实训任务，学生可以参照企业实际生产场景，将专业学习和工作实践有效结合，实现工艺过程规划与仿真，工作站硬件装配及排障，MES部署与应用，执行层与设备层数据的互联互通，PLC与HMI程序的编写与调试，协作机器人、复合机器人、2D/3D视觉系统相关程序的编写及调试，通过数字孪生软件与实际设备硬件进行1:1数据交互，虚实联动，对实训设备进行运行过程监控与仿真，培养更多紧跟国家发展战略、与时俱进、贴近行业发展、德技兼修的新型实用性高技能人才。

行业痛点

模拟真实的工业生产场景，会有各种各样的工业设备，平台需要实时采集各类设备状态、工艺参数、产品质量等数据，确保不同厂商的硬件设备、各类工业软件能无缝对接，面临以下数据采集难题：

1、设备多样性

实训平台可能包含大量不同品牌、型号、多种类型的工业设备、PLC、CNC、机械手臂、传感器、执行器等，它们可能使用不同的数据格式、通信协议，导致数据采集难度增大。

2、接口不统一

不同设备的接口标准、物理连接方式各异，需要兼容多种接口以确保数据顺利接入平台，增加了集成工作的复杂度。

3、数据不标准

由于设备类型多样、数据来源广泛，采集到的数据可能存在结构不一致、命名规则不统一、单位不规范等问题，给后续的数据整合、分析与应用带来困难，需要建立统一的数据标准和模型，对采集数据进行清洗、转换和标准化处理。

解决方案

物通博联针对智能制造系统综合实训平台数据采集难题，提供基于物通博联工业智能网关的数据采集解决方案。

物通博联WG系列工业智能网关是一款两化融合和边缘计算网关，具有丰富的物理接口，如RS232、RS485、以太网口、IO接口等，与实训平台的各种工业设备连接，解决接口不统一问题，内嵌丰富的工控协议和智能采集算法，实时采集设备数据，网关支持各种边缘计算功能如智能采集、数据过滤、报警计算、跳变触发、公式计算、分组策略、定时任务、算法开发等，通过对设备的模型建立和数据标准化后，将数据通过MQTT协议上传到一体化教学智慧管理云平台，帮助平台实现各类工业设备数据的无缝接入、高效整合与精准应用，为提升实训效果提供了强有力的技术支撑。

网关特点

1、多样的联网功能和接口

支持5G、4G、WIFI、LORA、有线以太网等多种联网接入；

支持网口、串口、IO口等多种接口，丰富的接口可适配各种复杂的设备与工业场景。

2、强大的数据采集能力

内嵌智能采集算法，支持各种PLC、仪器仪表、机床、环保、水利、电力等设备的数据采集，内嵌主流的工控协议，支持个性化的协议定制开发。

3、丰富的边缘计算功能

支持各种边缘计算功能：智能采集、数据过滤、报警计算、跳变触发、公式计算、分组策略等。消除设备异构性和实现数据标准化，极大节省项目的研发和建设成本。

4、灵活的云端适配接入

支持通过MQTT、MODBUS、HTTP等方式接入远端软件平台（含：物通博联云平台，自主开发云平台，根云、美云、华为、阿里、百度、微软等第三方云平台，组态、MES、ERP等工业软件），支持定制化适配。

5、全远程化的运维管理

内嵌远程运维模块，配合物通博联的设备运维快线和设备管理云平台，实现对现场的设备和网关进行远程配置、远程调试、远程诊断、远程更新程序等功能。

6、丰富的工业边缘应用

具有丰富且实用的工业边缘应用功能，如：串口转发、Modbus TCP转发、设备校时、防拆锁定、断点续传，多网互备等等。

7、开放的API开发接口

提供丰富的API接口给软件开发商，通过物通博联的开放平台格式MQTT+JSON实现对现场设备的数据采集、双向控制和远程管理。可以快速地构建先进的、专业的工业应用系统。

8、高安全性和高可靠性

内嵌防火墙和各种加密机制，内嵌软硬件看门狗、看护程序，实现无人值守，全工业级设计，CE、EMC、高低温、CNAS/CMA认证、工业安全连接认证，宽温宽压设计，满足恶劣的工业环境。

系统效益

通过实施智能制造综合实训平台数据采集解决方案，帮助学校、培训机构、实验室等单位搭建智能制造综合实训平台，建设具备教育、教学、岗位实践、能力培养的综合生产实训系统，有效满足实训教学与管理的多元化需求，提升实训效果，推动产教深度融合，培养专业的技术技能人才，支撑智能制造专业教育教学高质量发展。

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基于虚拟工厂的智能制造生产线可视化呈现与交互实训

添加SOLIDWORKS-Service，咨询虚拟仿真软件

智能制造工厂/生产线仿真是近年来在高校、技术培训中心、企业等认可度较高的一类虚拟仿真应用。该类型应用通过模拟真实工厂场景，生产线上重要设备、面板操作、工作原理和工作流程，让受训人员在虚拟场景中进行设备操作、维修，或智能生产线布局、分析、规划等训练，尤其适用于一些实训教学难、成本高、风险大的专业领域。

工厂/设备/流程再现类

案例1：清华大学虚拟炼油厂仿真

炼油厂因其生产过程中涉及的物料大多具有易燃、易爆、有毒、有害及腐蚀性等高危险性，学生实习和新员工培训都是“只允许看，不允许操作”，实训效果不够理想。

根据客户诉求，2019清华大学定制了该虚拟炼油厂仿真系统。系统真实再现了一个典型石油炼化企业的生产环境、工艺流程和工业过程，1:1模拟了加氢裂化装置、延迟焦化装置、常减压蒸馏装置、催化裂化装置等炼油厂重要装置，并设有参数化仪器仪表可视化模块，支持仿真数据库的实时驱动、协同仿真与可视化显示。

基于该虚拟仿真炼油厂对学生进行石油化工等高危行业实训，有助于实现学生对生产工艺和生产操作的双重理解，完成常规培训环境难以完成的自主、合作及探究性学习、实验和研究。系统同时也可用于石油化工企业安全生产管理和员工培训。

案例2：河南工程学院综合采煤三维可视化系统

生产线设计/布局/流程/操作类

案例1：天津科技大学PPL包装生产线仿真系统

包装生产线一般由几种不同的包装机以及传输带组成，工序复杂多变，采用虚拟仿真技术呈现各类不同包装机，有助于培训相关专业学生合理设计并验证包装生产线设计方案，设计出高效率、低成本、易于维修、操作方便的生产系统。

基于天津科技大学教学需求，为其打造了这套PPL包装生产线仿真系统，再现了生产线上各类型包装机和组装后的生产线加工作业过程。系统品类丰富的虚拟设备库，让师生在三维环境中根据所学知识自行组建包装生产线，并通过设置产品尺寸、生产率等设备工作参数，对比不同生产线的运作效果，让学生在设计验证过程中发现瓶颈，修改流程策略和参数，优化设计方案，达成最终实验教学目的。