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LGN-X01D型 智能协同模拟训练平台
品牌：理工伟业 咨询电话：010-82827827 82827835
一、装置概述
智能协同模拟训练平台是为满足机电专业人才培养和考核需求，以学生综合职业能力发展为主线，遵循技术技能型人才成长规律，满足机电专业通用性技能学习实训的基础上，融入三相异步电机变频控制模块、直流电机控制系统、步进控制系统、伺服控制系统、可编程逻辑控制器、触摸屏、 电机正反转模块、传感器、交换机、编程工作站、云网关、云平台等组成。能够满足真实 PLC 控制虚拟工作站模型的实训教学要求。
二、技术参数
1、交流电源：三相五线 AC 380 V±10% 50Hz；
2、温度：-10～50℃；环境湿度：≤90％无水珠凝结；
3、外形尺寸：长×宽×高=1400mm×860mm×1120mm；
4、整机功耗：≤1.8 kVA；
5、安全保护措施：设备具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国标标准。
三、设备组成及功能
（一）电气实训模块
1、可编程逻辑控制器
用户存储器：≥100KB 工作存储器，4MB 装载存储器；板载数字 I/O：≥14 路输入/10 路输出；板载模拟 I/O：≥2 路输入；过程映像大小：≥1024 字节输入，1024 字节输出；高速计数器：≥6 个，单相：≥3个100KHZ以及3个30KHZ的时钟频率；脉冲输出：≥4 路；网口：≥1 个，类型：以太网，支持 PROFNET 通信。RS422/485 通信模块：1）电源：24VDC；2）功率：≥1.2W；3）接口/总线类型：RS422/485（X.27）；4）接口数量：≥1 个。可通过该控制器与虚拟工作站模型进行数据交互，并将数据上传到云平台。
2、功能特点：多种实训电路、电气考核模块，用于学生电气接线实训和考核。国内一线品牌的电器元件（空气开关、熔断器、交流接触器、中间继电器、时间继电器、热继电器、行程开关、按钮、指示灯、接线端子等）、通用安装板、角度调试机构等构成，具体功能如下：
3、智能化云控制系统
（1）电气系统
1）额定电压与频率：支持AC 220V（适合单相和两相电路）及AC 400V（三相和四相电路），适应不同电压等级的电气系统，额定频率为50Hz或60Hz，满足全球多数电网需求。
2）极数：提供2P（两极）和4P（四极）版本，适用于不同类型的电路配置。
3）额定电流：覆盖10A至100A广泛范围，满足不同负载需求。
4）壳架等级额定电流：100A，表明设备框架能承受的最大电流。
5）短路分断能力：具备3kA或6kA的额定短路分断能力，确保在短路时迅速切断故障电流，保护线路和设备安全。
6）功耗低：最大功耗≤0.9W，有助于节能减排。
7）过载与短路保护：微断云控智能断路器首先是一个传统的电气保护设备，内置有热磁脱扣器。当电路中电流超过额定值（过载）或瞬间产生巨大电流（短路）时，热元件和磁元件会分别响应电流的热效应和磁效应，导致脱扣机构动作，从而迅速断开电路，保护电气设备免受损害。
8）漏电保护：通过内置的漏电保护模块，实时监测电路的剩余电流（即流入与流出电流的差值）。一旦剩余电流达到预设值（如30mA或100mA），漏电保护会在极短时间内（<0.1秒）动作，切断电路，防止人体触电事故。
9）机械寿命：≥10000次开关操作，保证长期使用下的稳定性能。
10）电气寿命：>6000次操作，确保电气性能的持久可靠。
（2）智能化控制功能★投标时逐条演示此项功能。
1）本地控制：微断云控智能断路器保留了手动控制接口，用户可以直接通过断路器上的物理按钮进行电路的通断操作，或者连接外部控制信号线，实现自动化控制。
2）远程控制：通过集成的通信模块（如Wi-Fi、4G/LTE等），微断云控智能断路器能够接入互联网。用户通过手机APP、或电脑网页等远程控制平台，向云服务器发送控制指令。云服务器接收到指令后，通过安全的通信协议转发给相应的智能断路器，使其执行开关操作。
故障诊断与报警：内置的传感器和微处理器能够实时监测电路状态和设备本身的工作状况。一旦检测到异常（如过温、短路后未复位等），信息会被上传至云端，云平台随即向用户发送报警通知，提示进行维修或检查。
3）Wi-Fi连接：支持Wi-Fi连接，方便用户通过智能手机等设备远程控制和监控。
4）场景联动：兼容智能家居系统，可与其他智能设备联动，实现自动化场景设置，如离开模式自动关闭非必要电器。
5）语音控制：与小爱音箱等智能音箱配合，支持语音指令控制，提高操作便利性。
6）多人控制：通过网络连接，允许多个用户授权后共同控制，便于多成员间共享管理权限。
（3）物联网与云计算功能
1）云平台：云端服务器是整个系统的大脑，负责数据的收集、存储、分析与处理。所有连接的智能断路器状态数据汇总至云端，用户可以在任何时间、地点通过互联网访问这些数据，查看设备状态、历史记录和报警信息。
2）数据分析与优化：借助云计算能力，云平台能够对收集来的大量数据进行深度分析，识别用电模式，预测潜在问题，甚至根据用户习惯提供用电效率建议。此外，系统能够通过固件更新持续优化断路器的性能和功能。
★投标时提供智能物联网系统应用软件著作权证书原件备查。
4、无线智能实验室管理考核系统
该系统采用240最128点阵蓝底背光液晶显示屏及PVC轻触键盘，中文显示，试题显示直观。
(1)可选择指定故障考核方式或随机故障考核方式。
(2)随机故障考核方式下系统具有自动随机出题功能，使每次维修的故障都不相同。
(3)随机故障考核方式可设置故障范围及故障数量。
(4)掉电后不会丢失所设置的参数及考核结果。
(5)具有自动评分参数设置、考核时间设置及倒计时、重复考号报警等功能。
(6)自动保存80位考生的考号、分数、误排次数、剩余故障、剩余时间等。
(7)每个故障点都默认设置为开路故障，可根据要求改变为短路故障。
(8)考核系统未上电时，电气线路能正常工作。上电后，电气线路的工作状态取决于上一次考核系统断电时的情况，但在随机故障考核方式下故障点位置与上次不一样。
(9)本系统由教师用上位机统一设置故障（随机故障和指定故障），由无线网络输至学生实训台进行排故训练或考核，实训考核人员条件与机会均等，客观、科学判断实训考核结果，保证考核结果的公平公正。故障点设置方便、快捷，训练考核成绩自动记录、排序、打印，极大方便实训室的管理，大大减轻教师的工作量。
(10)本考核系统有很好的通用性，通过与不同实训设备的组合，既可锻炼学员动手连接训练电路，掌握实操技能，又可通过智能化考核系统科学公正考核学员所学专业知识，有效的提高了学校的实训考核管理能力。
(11)本系统采用独立开关电源供电，电路设计优化合理，生产工艺严格完善，保证机器的可靠性和稳定性。
(12)本系统所有的数据交换都是通过无线网络传输，可以方便快捷组网，任意添加组网设备数量（最高255台），而且不需要进行繁琐的网络布线，极大的简化了实验室的安装，从而降低了组建实验室的成本。
(13)本系统兼容单机考核系统，当没有安装上位机时，本机亦可单独使用。除成绩的整理、打印等不能实现以外，其他所有功能均可在本机实现。
（二）电机控制实训系统
1、三相异步电机变频控制模块
（1）变频器：电源电压：≥1AC,200-240V；额定电流：≥0.9A；额定功率：≥0.12KW；数字量输入：≥4 点；数字量输出：≥1 点；模拟量输入：≥2 路；模拟量输出：≥1 路；通信方式：MODBUS RTU，USS。
（2）三相异步电机：输入电压：3AC 220V；类型：三相异步电机；功率：≥15W；减速比：≥5:1。
2、直流电机控制系统：额定电压：DC 24V；额定功率：≥7W；额定转速：≥2500rpm；电机数量：≥2 个。
3、步进控制系统
（1）电机：步进电机；
（2）电源：DC24V；
（3）控制方式：脉冲控制；
4、伺服控制系统
（1）驱动器：输入电压：1AC，200-240V；最大负载电机功率：≥0.1kW；控制模式：速度控制模式；基本定位器控制；安全功能：安全转矩关闭 STO；通信：PROFINET。
（2）电机：类型：低惯量伺服电机；额定功率：≥0.1kW；编码器：增量式编码器；
5、电机正反转模块：供电电压：DC24V；逻辑点数：≥11；支持模块快换功能。
（三）人机组态界面
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；画面数：≥100；变量：≥800； 按键数：≥8。
（四）传感器实验模块
1、温度控制模块：具备 PID 调节控制温箱恒温功能；能够把温度调节到设定温度，达到一定的恒温控制效果；
2、电容式传感器：电压：12-30VDC，三线 PNP，两线常开或常闭；外壳材料：不锈钢；防护等级：IP6。
3、电感式传感器：电源电压：24V DC±10%脉动 P-P10%;消耗电量：功率 850mW 以下；
4、温湿度传感器：PVC 白色塑料外壳，壁挂式，IP53 防护；通过 RJ45 工业端子和智能节点连接， 智能节点提供 12V 电源；量程：湿度 0～100%RH，温度-10～+60℃；精度：湿度±3.0%RH，温度±0.5℃。
5、光照传感器：直流供电：12-24V DC；平均功耗：≥120mw；环境温度：≥-40°C- 80°；工作湿度：0-100%RH 无凝珠；温度采集精度：≥-0.3~+0.3°C；湿度采集精度：≥-3~+3%RH；光照采集精度：0 流明到 200,000 流明宽检测范围,微光精度 0.054Lux；气压采集精度：≥1hPa。
6、噪音传感器：工作电压：5-32VDC；功耗：≥140mW；接口方式：RS485；协议模式：Modbus RTU；测量范围：≥30-130dBi；频率范围：≥31.5-8kHz；计权方式：A 计权；分辨率：0.1dB；校准方式：94dB 或 114dB(@1kHz)。
7、二氧化碳传感器：测量范围：2000ppm/5000ppm/1%/3%/65%/100%可选；输出方式：RS485/ 0-5V/0-10V/4-20mA；波特率：2400/4800/9600；耗电<0.15W (@12V DC, 25°C)；压力范围：≥0.9-1.latm；响应时间：一般15 秒。
（五）工业以太网交换机
1、输入电源：DC24V；
2、RJ45 接口数量：8；
3、安装方式：卡导轨安装。
（六）物联网云网关
1、功能：通过 4G 网络采集设备功率、电压、电流、温度等信息，经 过数据处理后上传到服务器平台云平台，实时监控设备状态。
2、通讯方式：4G
3、监控数据：设备电压、电流、通电状态、电箱温度等。
4、安装方式：安装于电源屏内部。
5. 组成： 由物联网云平台、采集通信模块与扩展模块组成，其中采 集通信模组包括：4G 通信模块、网口模块、主控模块、485 通信 模块以及指示灯模块。模块功能参数如下：
（1）物联网底板：该模块作为智能物联网模块的桥梁，上面搭载了 24V 电源输入端子、3.3V 电源转换集成电路、固件更新接口、网络模式切 换按钮、两路 RS-485 接口、与 4G 模块相兼容的单排母接口、与主控 模块兼容的双排母接口、与扩展板相连的排线口、与网口模块相连的 过孔以及与指示灯面板相连的通孔与焊盘。该模块设计集成度超高， 兼容性好，在产品损坏更换或硬件模块更新时可以直接将模块替换而 无需更换底板。
（2）网口模块：模块采用 ARM 内核，支持 TCP Server、TCP Client、 UDP Client、UDP Server、Httpd Client 多种工作模式，支持 Modbus 网关功能。模块用于实现串口到以太网口的数据的双向透明传输，模 块内部完成协议转换，数据包，通过简单设置即可指定工作细节。网 口参数可以通过内置网页也可以通过设置软件或串口发送 AT 指令的方 式进行设置，一次设置永久保存。采用双网口结构,分为外网口与内网 口。外网口用于与外网连接将信息发送到云端服务器平台， 内网口用 于 MosbusRTU 协议与 MosbusTCP 协议相互转换， 可用于兼容仅支持 ModbusTCP 协议和网口相连的设备。
（3）4G 模块：模块采用 4G 通信模组与 Arm Cortex-M0+内核的低功耗控制器相集成的4G 模块，模块是一款带分集接收功能的4G多模全网通无线通信模块，该模块支持 LTE-TDD/LTE-FDD/TD-SCDMA/WCDMA/GPRS 五模。模块支持多输入多输出技术(MIMO) ，即在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而降低误 码率，改善通信质量。整体的 4G 模块利用 Arm Cortex-M0+内核控制实 现 4G 模块自动运行，故障重启，断开连接，参数修改与保存等功能。
（4）核心控制模块：核心控制模块由 Arm Cortex-M4内核高性能微控 制器及外围电路组成，运行主频可达 168MHZ，模块配有固件烧录口， 方便调试。模块控制固件采用了 FreeRTOS 实时操作系统，具有源码公 开、可移植、可裁减、调度策略灵活的特点，可以方便地移植到各种 单片机上运行。模块利用 FreeRTOS 实时操作系统实现分任务管理，使 程序处理效率大大增加。
6. 技术参数
（1）额定工作电压：24VDC
（2）额定工作电流： ≤300mA
（3）物联网云平台通信： 可选择 4G 移动网络 TCP/IP 连接和网口 TCP/IP 连接两种通信方式连接到物联网云平台。
（4）RS485 通信：采用标准的 ModBusRTU 协议，可与 PLC、电量表、 气量表、温湿度计等带有 ModBusRTU 标准协议的仪器仪表进行 数据交互。
（5）系统故障检查与警示：具备故障检查机制，在系统未正常工作 时对应面板指示灯熄灭方便工作人员发现问题。
7、云智能实验室安全管理系统
本平台将无线传输、信息处理等物联网技术应用用于自动化远程控制。设备端运行状态、数据参数等上传至云平台。物联网系统的传感层、传输层和应用层关联掌握数据与分析数据。
（1）电压、电流等模拟量数据显示。
（2）输入开关监控，输出开关等数字量控制。
（3）远程控制启停状态，给定输出电压值的。
（4）显示输入输出电压值的历史数据
（5）可按照日期、日间进行查询历史数进行查询。
（6）报警信号为PLC主机模拟量采集数值或者开关量可以自由设定，如当模拟量输入超过设定电压时产生报警，通过物联网自动化应用软件将报警信号上传到云平台，通过云平台向设置的终端推送报警信号，每台设备可对应多个终端设备。
（7）通过手机端可以实现远程控制PLC的输出及监视PLC的输入状态变化。
（8）数据显示画面：画面显示输入电压数值，输出电压监控，开关状态输入，开关控制输出，以及云端连接二维码。
（9）联网设置界面：设置现场数据连接云平台后台数据库管理。
★需提供云智能实验室安全管理系统软件著作权证书原件备查，并现场演示（1）-（3）项功能视频。
（七）仿真工作站：
CPU：≥i7；2．屏幕：≥21.5 英寸；内存：≥16GB；硬盘：≥1TB；配套实验桌。
（八）设备信息管理系统
(1)系统需采用 B/S 模式，以IIS7 为Web服务器，使用MYSQL数据库，采用轻量级数据库访问方案。
(2)采用TCP/IPMODBUS通信方式与各硬件进行数据通信。后台服务程序需完成与各硬件进行数据通信、更新数据库、往前台推送数据等功能。
(3)监控看板:可查看多台设备运行状态以及单台设备的详细信息;
(4)实验管理:包括实验预约，实验列表记录、查询和导出 EXCEL:
(5)生产实训:包括任务的生产操作;
(6)用户管理:包括添加、修改、删除、查询用户信息、修改当前登录用户的密码;
(7)基本设置:包括各种基础信息设置，比如各个设备的IP地址、端口号。（8）身份验证功能：用户通过网站登录窗口进行登录，从而进行身份验证。
（9）平台包括数字场景、活页式教材、虚拟仿真、孪生仿真、个人中心等应用模块。
（10）数字场景包括素材库，素材库包括基础库和专业库，基础库包括基础设施、教学用品、装饰物品等内容，基础设施包括不同风格的教室、地板、窗户、空调等；教学用品包括常用的讲台、桌椅、白板、显示屏等；装饰物品包括文化墙装饰、绿植等。素材库内容能拖到场景，DIY构建个性化场景。
（11）主场景中，可实现旋转、缩放等交互功能，支持在场景中漫游；选中物品，支持删除、旋转、缩放、移动、复制等功能，支持弹出物品介绍窗口。
（12）为了方便浏览场景，软件支持俯视视角、人物视角、自由视角三种模式。
（13）场景包括实验简介、实验指导、实验必读等页面介绍。
（14）活页式教材、虚拟仿真等资源，系统进行分类展示，展示列表中展示资源的名称、浏览次数等信息，鼠标经过时还可查看产品的简介。
（15）资源下载功能：管理员学生被授权资源权限后，可以针对该资源拥有下载权限。
（16）资源使用功能：管理员学生被授权资源权限后，可以针对该资源拥有使用权限。
（17）资源支持本地化启动应用形式，有产品简介、操作指导、使用必读等页面信息对资源及使用进行介绍。
（18）个人中心包含我的收藏、我的预约、学习记录、成绩管理、我的信息、退出功能等功能。
（19）我的收藏可查阅已收藏的实验项目，可快速进入课程学习。
（20）我的预约中可展示所有预约孪生设备的记录，并支持根据时间要求对记录进行筛选查找。
（21）预约记录包括资源名称、设备编号、预约时间等内容。
（22）学习记录中可查阅各用户的操作记录，包括课程名称、开始时间、结束时间、学习时长、使用次数等内容。
（23）成绩管理中可查阅各用户学习情况，包括姓名、实验成绩、课程名称、开始及结束时间、时长、详情等内容，点击详情可查阅每一步骤的操作情况及分数。
（九）协同孪生模拟系统
（1）孪生资源支持设备预约，选择设备编号以及预约的时间进行预约，预约的信息在预约列表中展现。
（2）学生拥有数字孪生资源权限后可以进行通过平台调用虚拟场景，调用设备进行数字孪生操作。
（3）孪生实验根据实际的实验台硬件，建立虚拟的数字场景和模型。
（4）孪生仿真在三维空间构建虚拟的应用场景，能实现程序的控制功能，可通过结构化的数据驱动，进而模拟相应的运动或执行结果，在三维空间实现虚拟控制对象状态与动作同步。
（5）通过工业互联数据采集盒及孪生摄像头，实现设备数据与虚拟仿真三维场景的实施通信与控制，实现真实设备的远程孪生控制，集成现场视频。
（6）可在孪生场景中，远程操作液压实际设备，实际设备数据驱动数字模型孪生动作，完成实验过程。
（7）自动记录实验数据、实验成绩。