ZNZ-SZ02型智能制造数字孪生虚拟仿真实训室

一、实训室设备构成

（一）智能制造数字孪生虚拟仿真操作台

1.操作台简介

       智能制造数字孪生虚拟仿真操作台基于先进的数字孪生、虚实融合技术，学生可通过工业级示教器、PLC及触摸屏等物理控制设备，实时操控三维工业机器人及自动化产线虚拟模型。通过实体工业控制单元与虚拟仿真平台的双向通信，实现与实际生产一致的控制程序部署，全面模拟工业机器人高级应用及智能产线全流程操作，为实践教学提供高度真实的训练环境。

2.操作台组成

（1）系统操作台：1台，尺寸1300×700×1390mm，桌面高度820mm，宽度350mm，采用优质碳钢钣金结构。

（2）电源与数据接口模块：1个，含1个隐藏式五孔电源插座，2个USB接口。

（3）智能显示终端：2台，27英寸，分辨率1920x1080，最大刷新率100Hz。

（4）工业触摸屏：1台，10.1英寸TFT，分辨率1024×600，Cortex-A7多核800MHz处理器。

（5）可编程序控制器单元：1台，西门子紧凑型CPU，DC/DC/DC工作模式，2×PROFINET接口。

（6）OPS：1台，32GBRAM，Windows10专业版系统，NVIDIAGeForce显卡。

（7）硬件示教器：2台，采用液晶触摸屏，具备方式选择、急停、使能开关。

（8）控制执行机构模块：1套，铝型材合金结构，尺寸450×240×120mm。

3.智慧监控平台

（1）功能：设备运营状态监控、人员与设备分布图、监控报警系统、系统管理配置。

（2）APP端功能：运行与报警信息显示、推送通知、人员权限管理。

（3）数据库部署与安全：内网部署，独立数据库，数据备份与恢复，严格访问控制。

4.操作台功能

（1）支持ABB、FANUC等多品牌机器人编程语言转换。

（2）支持离线编程软件验证后程序直接下载至机器人控制器。

（3）支持虚拟在线示教编程，输出对应品牌机器人程序。

（4）支持机器人离线编程软件环境中的轨迹规划、工具安装与更换、物料搬运等功能。

（5）支持虚拟六自由度工业机器人应用环境，真实手持示教器操作。

（6）具有机器人碰撞检测功能。

5.机器人编程仿真系统

（1）支持虚拟仿真、离线编程、数字孪生、定制开发。

（2）支持二次开发，提供C#、Python、Matlab等多种开发平台脚本语言支持。

（3）标配3种仿真实训单元模块：装配流水线、三层电梯控制、机械手控制。

6.产品特色

（1）兼容多个机器人品牌，支持快速品牌开发。

（2）支持多种标定方法定义外部轴、工具坐标系TCP、工件坐标系。

（3）模拟工业机器人示教/再现过程，检验程序正确性。

（4）拥有100个以上国内外主流品牌机器人模型，支持模型导入。

（5）内置5种以上典型案例场景，如轨迹练习、搬运练习等。

（6）具备CCD视觉仿真功能。

7.实训项目

（1）原理性实训：关节运动控制、直线运动轨迹控制、圆弧运动轨迹控制等。

（2）应用性实训：手持示教器使用、坐标系转换、编程指令学习等。

（3）PLC基础实训：传输指令、定时器指令、计数器指令等。

（4）PLC配合控制实训：装配流水线、三层电梯、机械手控制。

（5）触摸屏训练：组态方法、变量添加、连接方式组态。

（6）工业网络实训：PLC与触摸屏PROFINET通讯。

（7）执行机构模块实训：步进电机控制、丝杠模组接线调试。

（二）PLC高级实训平台

1.PLC高级实训平台简介

       PLC高级实训平台集成多种常见电路模块，具备出色的通用性与扩展性，适用于各类电工培训与实践教学。通过该平台，学生能够掌握常用电工工具的使用，学会根据控制要求设计电路原理图，完成电路的安装与检修，掌握电路安装工艺规范，提升电路故障分析与排除能力。平台融合控制、模拟、通信、数据处理等多种功能，助力学生通过实践操作与编程，深入掌握PLC控制原理与编程方法，实现逻辑控制、定时计数、顺序控制、模拟量控制、位置速度控制以及故障检测报警等功能，并可根据需求灵活扩展模块与外接设备。

2.核心组件

（1）西门子PLC（S7-1200，1214C）

控制核心，支持多种数字/模拟量接口及通信协议（RS485、PROFINET等）。适用于自动化生产线控制，支持逻辑、定时计数、顺序控制等功能。

（2）变频系统

支持V/F控制、矢量控制模式，具备过流/过压/过热保护。实现电机平滑启停与调速，适配不同负载需求。

（3）昆仑通态触摸屏（7英寸）

人机交互界面（HMI），支持动态画面编辑、实时监控与远程控制。

（4）工业组态软件

可视化整合设备数据，支持工业场景动态模拟（如物料流动、温度压力监测）。

（5）伺服系统

高精度运动控制（重复定位精度±0.01mm），适用于机械臂抓取与搬运实训。

（6）工业传感器

包含温度（±0.1℃）、压力（0-10MPa）、位置传感器（分辨率0.01mm），提供精准数据采集。

（7）实验测评系统

实时监测操作流程，自动生成测评报告，支持语法错误检测与评分反馈。

2.性能特点

（1）高度集成：PLC、HMI、变频器、伺服系统一体化设计，覆盖电气自动化核心技术。

（2）技术先进：采用西门子、昆仑通态等工业级设备，贴合行业应用。

（3）安全可靠：配备漏电保护、过载保护等安全机制。

（4）可扩展性强：支持模块化升级，可添加新设备扩展功能。

3.主要配置

（1）PLC：1台

（2）传感器：3个

（3）步进电机：1台

（4）步进电机驱动器：1台

（5）编码器：1个

（6）人机界面（HMI）：7寸高清触摸显示屏1台

（7）17寸嵌入式编程显示器和配套主机：1套

（8）高档桌体：1套

4.可编程实训项目（精选）

（1）PLC基础指令：定时器、计数器、逻辑运算（与/或/非）。

（2）模拟量控制：温度/压力闭环调节。

（3）HMI交互设计：动态画面编辑、参数设置与通讯调试。

（4）变频器控制：外部端子启停、模拟量调速。

（5）综合应用：PLC+HMI+变频器联动控制（如物料分拣系统）。

5.关键技术参数

（1）电源：AC220V工业机器人装调实训平台50Hz，承载电流20A。

（2）工作环境：-10℃~+40℃，湿度<85%。

（3）尺寸：1400×700×1600mm。

（4）PLC存储：≥100KB内存，支持4轴高速脉冲输出。

6.安全与扩展

（1）电源管理：一键锁定、短路/过流/过压保护。

（2）扩展接口：支持RS232/485、以太网、MODBUS等通信协议。

（三）工业机器人装调实训平台

1.平台组成与功能

       工业机器人装调实训平台可完成工业机器人装调与维修实训任务，能够满足《工业机工业机器人装调实训平台器人安装与调试》和《工业机器人系统维护》的理论考核和实训考核任务，符合技能鉴定考核工业机器人装调实训平台标准；采用关节式结构，按工业标准要求设计，结构简单、紧凑，适用于机器人装调与维修实工业机器人装调实训平台训，可锻炼学生动手能力和精密装配能力，各单元模块可以拆装到螺钉级。使学生更深入了解工业机器人装调实训平台工业现场常用的机器人本体内部机械结构、连接、电机、减速器、传动等。

2.平台组成

       该平台由装配实训台、机器人控制系统、机器人示教器、机器人拆装区域底板支架专业拆工业机器人装调实训平台装工具和易拆装六关节工业机器人本体等组成，按照机器人不同关节功能划分，逐一组合。每工业机器人装调实训平台个关节均可独立拆分，进行动作实验功能操作等内容。

3.平台功能

（1）机械方向：工业机器人电气系统拆装实训平台集成六轴机器人拆装工程模块，通过该工作工业机器人装调实训平台站学生可基本掌握常用工业机器人的机械结构装配方法，包括本体、减速机、电机及其本体线工业机器人装调实训平台束的装配。通过实训后学生能基本形成工业机器人的结构理论体系，在工业机器人领域的进一工业机器人装调实训平台步学习和发展奠定扎实基础。

（2）电气方向：工业机器人电气系统拆装实训平台主要把机器人IPC控制器、IO模块、交流伺服工业机器人装调实训平台驱动器、示教器、伺服电机等电气核心零部件集成到平台来进行展示与教学。学习机器人电气工业机器人装调实训平台关键零部件的工作原理、常用电气件（开关/按钮/断路器/接触器）工作原理、电气接线图识工业机器人装调实训平台图、电气接线、机器人控制系统故障排除、机器人示教程序和用户PLC程序设计等技能。

4.平台特色

（1）深度拆装：零部件模块化设计，支持从机械结构到电气系统的全流程拆装实训。

（2）精度验证：装配完成后可测试机器人运动精度及功能完整性。

（3）技能强化：涵盖工业级机器人机械装配、电气接线、参数调试等核心技能。

5.实训项目

（1）机械拆装与调试

本体拆卸/装配工艺、关键零部件结构认知、装配精度测试与调整。

（2）电气系统与维护

控制系统参数设置、电气接线工具使用、电控系统故障排查与维护。

（3）综合应用

示教编程、减速机/伺服电机调试、机器人运行功能验证。

6.平台技术参数

（1）产品尺寸（机器人本体装调平台）：高工业机器人装调实训平台1800mm*宽工业机器人装调实训平台1200mm*长工业机器人装调实训平台1800mm。

（2）工作电源：单相三线制工业机器人装调实训平台AC220V±5%工业机器人装调实训平台工业机器人装调实训平台50HZ

（3）安全保护：漏电保护，过流保护，短路保护

（4）额定功率：≤2KW