工业网络是指安装在工业生产环境中的一种全数字化、双向、多站的通信系统，可过去的发展仍然不及商业网络。但随着5G新一代信息通信技术升级，使智能制造业涌现出的新技术、新产业、新业态、新模式。精准对接装备制造业重点领域智能制造网络搭建与维护、智能制造控制系统安装调试与维护维修、智能制造工程技术、工业网络集成、智能制造单元集成应用等岗位的关键技术。所以院校开设此相关的专业，为市场培养稀缺的工业网络技术型人才已十分必要。

下面就是本公司为工业网络人才培养所研发的工业网络智能控制与维护综合实训系统，并可以结合院校的实际状况与要求为院校制定合理的建设方案。

一、基本要求：

1、系统采用模块化设计，包含远端控制层、网络安全层、现场控制层，远端控制层配置工业级智能云网关，可将现场数据传输至云端，进行云组态操作、预防性维护等。网络安全层配置工业级防火墙、工业级二层/三层交换机、工业级无线客户端、工业级双频无线接入点，现场控制层以PLC为核心，原材料仓储工作站、并联机器人工作站、输送工作站、智能加工工作站、关节机械手工作站、智能检测工作站、AGV运输工作站、仓储机器人工作站以及成品仓储站。

二、技术性能：

1、输入电源：单相三线 ～220V±10% 50Hz

2、装置容量：＜0.5kVA

3、安全保护：具有漏电压、漏电流保护装置，安全符合国家标准

三、主要配置及功能：

1、PLC主机模块

 CPU 1215C，电源：直流 20.4V 至 28.8V；，尺寸：11.10x14.00x8.50；输出频率：数字量输入 / 输出；·操作系统：数字化自控操作系统；功能：具有 IEC 62061 和 ISO 13849-1 标准的安全评估工具，可快速、可靠地评估机器设备的安全功能；集成数字量输入：8 点，24VDC（漏电流 / 源电流，IEC 1 型漏电流）；集成数字量输出：10 点，24VDC，输出电流 0.5A（功率为 5W）；集成模拟量输入：2 点，0 至 10VDC；集成模拟量输出：2 点，0 至 20mA；

·程序存储器 / 数据存储器：125KB；4 个快速计数器：其中 3 个最大频率为 100kHz，1 个最大频率为 30kHz；2 点脉冲输出（PTO）：频率高达 100kHz；脉冲宽度调制输出（PWM）：频率高达 100kHz；集成以太网接口：TCP/IP native、ISO-on-TCP；可扩展信号模块（数量）：最多 8 个；可扩展信号板（数量）：1 个；可扩展通信模块（数量）：最多 3 个；实时时钟保持时间：通常为 20 天，40℃时最少为 12 天（免维护超级电容）；使用 BB1297 电池板和 CR1025 电池实时时钟断电保持时间大约为 1 年；数据断电保持时间：设置了断电保持的数据理论上断电保持时间无限，实际保持时间可能与运行环境、电源、EMC 等有关；断电保持数据区大小：固件版本为 V4.0-V4.4 的 CPU 保持性存储器大小为 10KB，固件版本为 V4.5 及其以上的 CPU 保持性存储器大小为 14KB。

2、触摸屏模块

与PLC主机同一品牌。精简面板，按键式/触摸式操作，不小于7"TFT 显示屏，≧65536 颜色，PROFINET 接口，供电DC24V，面板配有≧8个按键，TFT 宽屏显示器，LED 背景光，背景光可调。

3、工业网络安全模块

（1）端口：≧3个10/100/1000M RJ45端口；≧2个SFP（Combo）口；≧1个USB存储口；≧1个Console端口；≧1个Micro SD卡槽；≧1个MGMT管理口。

（2）处理器：双核≧64位MIPS网络专用处理器，单核主频≧1GHz。

（3）内存：DDRIV ≧1GB。

（4）FLASH：≧32MB NOR+512MB NAND。

（5）安装方式：导轨式安装。

（6）策略配置：安全策略、审计策略；带宽策略（带宽控制、连接数限制、连接数监控）；NAT策略（NAPT、一对一NAT、虚拟服务器、NAT-DMZ、UPnP）；ALG策略（FTP ALG、H）323 ALG、PPTP ALG、SIP ALG）。

（7）策略对象：安全区域、地址、用户、服务、网站、应用、黑白名单、入侵防御；安全配置文件（URL过滤、文件过滤、应用行为控制、邮件内容过滤、反病毒）；审计配置文件（HTTP行为审计、FTP行为审计、邮件审计、IM审计）。

（8）攻击防护：支持ARP防护，如ARP欺骗、ARP攻击；支持多种常见的攻击防护，如DDoS攻击、网络扫描、可疑包攻击；支持MAC地址过滤，阻断非法主机的接入。

（9）一体化DPI深度安全：支持入侵防御；支持反病毒；支持恶意域名远程查询；支持应用行为识别；支持过滤文件拓展类型。

（10）网络功能：静态路由、策略路由；智能均衡；VPN（IPSec/PPTP/L2TP VPN）；动态DNS。

（11）系统管理：支持中文Web网管、远程管理；支持多种管理角色；支持配置备份与导入；支持系统软件升级；支持多种日志、报表、诊断中心、面板状态；支持license管理；支持特征库升级。

4、工业网络有线冗余模块

（1）核心交换机

1）协议标准：IEEE 802.3,802.3i,802.3u,802.3x,802.3ab，802.3z；兼容Modbus TCP、Ethernet/IP、Profinet等协议，可实现透明数据传输。

2）端口形态：8个10/100/1000M RJ45口；4个千兆SFP端口.

3）电源输入：DC输入电压 12/24/48 VDC (9）6~ 60 VDC)；输入电流 0）75A(@24VDC)；支持反接保护；整机最大功耗：14W。

4）DIP：TP-RING；RPL。

5）认证标准：IEC/EN 61000-4-2,Level 4；IEC/EN 61000-4-3,Level 4；IEC/EN 61000-4-4,Level 4；IEC/EN 61000-4-5,Level 3；IEC/EN 61000-4-6,Level 3；IEC/EN 61000-4-8,Level 5；IEC/EN 61000-4-9,Level 5；IEC/EN 61000-4-10,Level 5。

6）路由：支持RIP；支持静态路由；支持ARP代理。

7）安全性：支持基于时间段的L2~L4包过滤；支持基于流的限速、目的端口重定向、QoS重标记；支持基于端口、VLAN下发Policy。

8）VLAN： 802）1Q VLAN、MAC VLAN、Private VLAN、Protocol Based VLAN、Voice VLAN；VLAN VPN；GARP/GVRP。

9）端口管理：端口汇聚、端口监控、端口限速；风暴抑制。

10）组播管理：IGMP V1/V2/V3；组播地址管理、组播VLAN、组播路由端口、静态组播地址；未知组播丢弃、组播过滤、Fast Leave。

11）QOS：8个端口队列；支持基于端口、802.1P及DSCP/ToS的优先级；支持Equ、SP、WRR、SP+WRR四种优先级调度模式。

12）DHCP：DHCP Server、DHCP中继;DHCP Snooping、DHCP 攻击防护、Option82。

13）环网：支持TP-RING环网协议；支持RPL配置。

14）系统维护：支持配置导入导出和系统时间设置；环回检测、线缆检测、Ping、Tracert检测；显示/过滤系统日志、日志服务器。

（2）环网交换机

1）协议标准：IEEE 802.3,802.3i,802.3u,802.3x,802.3ab，802.3z；兼容Modbus TCP、Ethernet/IP、Profinet等协议，可实现透明数据传输。

2）端口形态：8个10/100/1000M RJ45口；2个千兆SFP端口。

3）电源输入：DC输入电压 12/24/48 VDC (9）6~ 60 VDC)；输入电流 0）9A(MAX)；支持反接保护。

4）DIP：支持广播风暴保护；支持WEB管理；支持RPL配置；支持ERPS主环功能；支持端口中断报警。

5）认证标准：IEC/EN 61000-4-2,Level 4；IEC/EN 61000-4-3,Level 4；IEC/EN。 61000-4-4,Level 4；IEC/EN 61000-4-5,Level 3；IEC/EN 61000-4-6,Level 3；IEC/EN 61000-4-8,Level 5；IEC/EN 61000-4-9,Level 5；IEC/EN 61000-4-10,Level 5。

6）端口配置：支持端口开启/关闭；支持端口流控开启/关闭；支持端口速率/双工。

7）二层交换：支持端口地址动态学习；支持端口汇聚。

8）VLAN：支持802.11Q VLAN、MTU VLAN、端口VLAN。

（3）千兆单模双纤SFP

1）采用可热插拔的SFP封装。

2）全双工光收发一体模块。

3）符合SFP MSA、IEEE 802.3z标准速率高达1.25Gbps。

4）单模光纤传输，最远可达20KM。

5）双纤LC光口，中心波长1310nm。

6）内置数字诊断功能。

7）工作电压3.3V。

8）壳体工作温度0℃ ~ 70℃。

5、工业网络无线冗余模块

（1）双频无线接入点

1）工作模式：AP/Client（AP模式提供无线覆盖，Client模式接入无线网络）。

2）SSID广播：支持。

3）SSID数量：8（2）4GHz）+8（5GHz）。

4）网络类型：访客网络、员工网络。

5）无线加密：WPA、WPA2、WPA-PSK、WPA2-PSK。

6）用户隔离：无线网络间隔离、AP内部隔离。

7）无线MAC地址过滤：支持白名单(50)。

8）VLAN设置：支持SSID和Tag VLAN绑定。

9）发射功率设置：支持1dBm线性调节。

10）WDS功能：支持。

11）无线客户端数量限制：支持。

12）QoS：WMM。

13）踢除弱信号设备、禁止弱信号设备接入：支持。

14）增强漫游：Client模式支持。

15）快速设置向导：支持。

（2）双频无线客户端

1）工作模式：Client（Client模式接入无线网络）。

2）快速设置向导：支持。

3）增强漫游：支持。

4）无线加密：WPA、WPA2、WPA-PSK、WPA2-PSK。

5）发射功率设置：支持1dBm线性调节。

6）串口功能：支持TCP Server、TCP Client、UDP模式。

7）端口：≧2 个10/100Mbps RJ45端口；≧1个RS-232/422/485 DB9串口；≧1对直流端子供电接口（V+,V-）；≧2个RP-SMA天线接口。

6、智能制造生产线综合实训

（1）原材料仓储工作站

采用模块化设计，可固定于T槽铝合金实验板上，单元设有 3×3 共九个工位的储存位，布局合理，方便分类存放原材料。尺寸严格控制在≤150×150×108，安装尺寸为 150×150，不占过多空间，安装也十分便捷。无论是在小型车间还是大型工厂，这个储存单元都能高效发挥作用，为原材料的有序存放提供可靠保障。

（2）并联机器人工作站

采用模块化设计，可固定于T槽铝合金实验板上，本体设备一套包含：包含具有行星减速机构的步进电机3个、驱动器3个、光电传感器3个、气动弹性吸盘装置1套。

基于STM32的控制器一件，用于控制此并联机械手。

通过控制系统和并联控制器的指令，机械手用于完成对指定物料的黑、白颜色、金属、尼龙的判别，同时识别目标位置的物品有无。

在控制系统的指引下通过步进电机的配合实现向3*3立体仓库和输送机构抓取、放置指定的物品。 

★行程直径≥120mm；

★行程高度≥60mm

★负载能力：0.5KG；

关节速度：90°/S；

重量定位精度：±0.1mm.

工作温度：0-55℃；

工作电压：DC24V

▲通信接口支持：Modbus RTU/RS485总线接口、CAN总线接口、工业以太网RJ45、WiFi等

尺寸参数

单元安装尺寸150mm×150mm

单元高度尺寸≤310mm

（3）输送工作站

采用模块化设计，可固定于T槽铝合金实验板上，本体设备搭配内部带有减速机的调速电机，可精准控制输送速度。配备的输送带平稳可靠，对射光纤传感器和漫反射光电开关确保物品精准检测。还有电源滤波器保障电力稳定。变频器为 230V 单项，功率 0.2kw，输出电流 1.6A，性能出色。通信接口丰富，支持 Modbus RTU/RS485 总线接口和工业以太网 RJ45 等，方便与其他设备连接。单元尺寸≤310155110mm，安装尺寸≤150mm×150mm，紧凑小巧，适应性强。

（4）智能加工工作站

采用模块化设计，可固定于T槽铝合金实验板上

本体设备一套。包含2个角度可调的旋转气缸，1个双杆气缸，6个磁性传感器，一套治具安装设备，一套铝合金本体安装设备。

单元可以完成预设2个工位的旋转轮替，2个预设工具头的旋转替换，和装载有旋转工具头的垂直移动。并且上述旋转和垂直移动速度和角度/距离可调。

作用：在控制系统的指引下通过气动单元完成指定产品的预设加工。

▲通信接口支持：工业以太网RJ45

单元安装尺寸150mm×150mm

单元高度尺寸≤300mm

（5）关节机械手工作站

采用模块化设计，可固定于T槽铝合金实验板上

★运动半径：50mm～320mm；

★负载能力：0.5KG；

关节速度：180°/S；

关节范围：±190°；

重量定位精度：±0.05mm.

编码器：12Bit Encoder

工作温度：0-55℃；

工作电压：DC12V

落地式安装，机器人动作速度快，集成式能源供应系统被设在机器人内部。

紧凑的机器人控制，开放式接口。

可以实现多角度自由控制，配合其他模块实现智能控制；

▲支持通信扩展接口，可以连接设备配套的物联网综合网关，通过编写python脚本实现对机械臂的控制。

▲通信接口支持：Modbus RTU/RS485总线接口、CAN总线接口、工业以太网RJ45、WiFi等

尺寸参数：

安装尺寸150*150mm

单元尺寸：≤150*140*281（L*W*H)

（6）智能检测工作站

采用模块化设计，可固定于T槽铝合金实验板上

本体设备一套。包含可调焦距的镜头1个，相机1个，可调的光源1个，手动调焦支架。

工业镜头：

有效焦距6-12mm

相对孔径F1.6

水平视角55-29°

相面尺寸：1/2″（max）

光圈类型：X/lock

变倍：X/lock

聚焦：Manual

工业相机

光学1/3″CMOS彩色

有效像素：1280H*960V

镜头接口：CS接口

快门类型：电子滚动快门

曝光时间：0.0325-124.8毫秒

光源

灯颜色：白光

输出电压：12V

亮度调节:20000lUx～38000lUx

▲通信接口支持：RS232

单元安装尺寸150mm×150mm

单元高度尺寸≤300mm

（7）AGV运输工作站

设备具有如下功能：

具有识别前方障碍物的功能，具有巡线功能，具有识别是否载物的功能，具有四轮驱动的功能，具有即时前进、后退的功能。

AGV设备遇到障碍物的时候能自动停止，并且上报目前状态至系统，障碍物移除能恢复前进。

AGV设备在行驶过程中如果货物发生掉落，设备能自动停止，货物重新装好可以恢复工作。

▲通信接口支持：Modbus RTU/RS485总线接口、蓝牙、工业以太网RJ45等

单元尺寸≤112*90*60mm

（8）仓储机器人工作站

采用模块化设计，可固定于T槽铝合金实验板上

本体设备一套。包含伺服电机1个、伺服驱动器1个、步进电机2个、步进驱动器2个、丝杠1条、同步带3条、光电传感器3个，气动夹爪一个。

在控制系统的指引下通过步进电机和伺服电机配合实现向3*4立体仓库抓取、放置指定的物品。

X轴行程≥200mm

Y轴行程≥100mm

Z轴行程≥180mm

伺服电机功率：100W

相数／电压：单相：200 ~ 255 VAC , 50/60 Hz ±5%

重复定位精度±0.1mm

▲通信接口支持：Modbus RTU/RS485总线接口、CAN总线接口、工业以太网RJ45、WiFi等

单元安装尺寸150mm×150mm

单元高度尺寸≤300mm

7、工业互联网运维上位机

数据实时监控:上位机通过通信协议和数据采集网关实时接收 PLC 数据，并在监控软件中进行显示，以便操作人员了解 PLC 的运行状态。

数据分析与报警:上位机根据接收到的 PLC 数据进行计算、分析与展示。当数据超出设定范围时，上位机可以及时发出报警信号，提醒操作人员采取相应措施。

远程控制:通过以太网通信，上位机可以实现对PLC 的远程控制。例如，在上位机上发送控制指令，可以实现对 PLC 输出信号的调3节，从而实现对现场设备的控制。

处理器：

CPU 类型：Intel i5

CPU 型号：i5-10500

CPU 主频：3.1GHz

最高睿频：4.5GHz

总线规格：5.0GT/s

缓存：12MB

核心代号：Comet Lake-S

核心数：六核心

线程数：十二线程

CPU 平台：Intel

存储设备：

内存类型：DDR4 2666MHz

内存容量：16GB

插槽数量：2 个

最大支持内存：16GB

傲腾容量：0GB

硬盘类型：混合硬盘（128GB 固态硬盘 + 1TB 机械硬盘）

硬盘转速：0 转 / 分

硬盘接口类型：SATA 接口

显卡：

显卡类型：集成显卡

显存容量：共享系统内存

显示器：

显示器尺寸：23.8 英寸

显示器分辨率：1920×1080

显示比例：16:9

触摸功能：不支持

网络通信：

有线网卡：10/100/1000Mbps

无线局域网：可能不具备，具体视型号而定

I/O 接口：

数据接口：2×USB3.2，4×USB3.1

音频接口：耳机输出接口，麦克风输入接口

视频端口：1×VGA，1×HDMI

网络接口：1×RJ45

读卡器：多合 1 读卡器

8、物联网综合网关

频率范围 2.412GHz-2.484GHz

接收灵敏度 802.11b: -89dBm 802.11g: -81dBm 802.11n: -71dBm

主频 580MHz

FLASH资源 16MB

SDRAM资源 64MB

操作系统 Linux OpenWrt

接口标准 10/100M Base-T 自动协商

保护措施 静电：8KV接触放电，15KV空气放电 浪涌：差模4KV，共模6KV

安全协议 TLS v1.2 AES 128Bit DES3

标准 802.11 b/g/n

网络模式 STA/AP/STA+AP

发射功率 802.11b: +20dBm (Max.) 802.11g: +18dBm (Max.) 802.11n: +15dBm (Max.)

天线接口 3dBi 天线

▲通信接口支持网络协议 IP,TCP,UDP,DHCP,DNS,HTTP Server/Client，ARP,BOOTP,AutoIP,ICMP，Web socket,Telnet，Upnp,NTP

端口数量 4 x RJ45 1个WAN/LAN可切换 3个LAN

配置 Web Cli XML Telnet IOTService IOTBridge

尺寸 178mm x 95mm x 26mm

输入电压 9～36VDC

工作电流 ~300mA

9、MES智能制造生产控制系统

运行平台：Windows7/10.具备以下功能：

实现执行单元运动的实时动态显示

实现执行单元目前状态的实时显示

实现系统参数的设置

实现物料的实时显示

实现视觉状态的实时显示

具备任务单管理功能

具备任务单查询功能

具备相机的参数设置功能

具备各个功能区域参数显示功能

具备当前状态模式显示功能

具备运行状态显示功能

具备工作气压显示功能

具备环境温度显示功能

具备报表数据统计显示功能

▲通信支持：EtherNet/IP 协议、工业以太网 TCP/IP 等

10、触摸屏

显⽰屏规格 TFT 宽屏显⽰器

LED 背景光 

屏幕宽度 154.1 mm 屏幕⾼度 85.9 mm

颜⾊数量 65 536

分辨率：800×480

MTBF 背景照明（温度为 25 °C 时） 20 000 h

可调节背景照明 是

电源的电压类型 DC 额定值 (DC) 24 V 允许范围，下限 (DC) 19.2 V 允许范围，上限 (DC) 28.8 V

输⼊电流 （额定值） 230 mA

处理器类型 ARM

⽤于⽤⼾数据的可⽤存储器 10 Mbyte

蜂鸣器 是

硬件时钟（实时时钟） 是

软件时钟 是

缓存 是; 缓冲持续时间典型值为 6 周

可同步 是

⼯业以太⽹接⼝数量 1

USB 接⼝数量 1; 最⾼⾄ 16 GB

⼯业以太⽹状态 LED 2

▲通信接口支持PROFINET 、 EtherNet/IP 协议、工业以太网 TCP/IP / DHCP/SNMP/DCP/LLDP

MODBUS： Modicon (MODBUS TCP/IP)

11、组态控制软件

组态软件结构，可以通过图形界面操作实现系统的操作；

可以在组态软件上对各个执行机构单元进行参数的设置、工单的布置、 数据的查询等功能；

WebServer架构，全面支持画面发布、实时数据发布、历史数据发布及数据库数据的发布；

可视化操作界面，真彩显示图形，支持渐进色，并有丰富的图库以及动画连接.

12、编程实训桌

铝型材搭建，前后可视化开关磁吸门，两侧和底部钣金封板，为机器人、示教器、功能模块的安装提供标准的安装接口，预留有标准气源和电气接口安装位置，根据模块的使用情况进行功能的扩展。同时为功能模块、功能套件提供稳定的电源，平台上可快速、牢固安装多种功能模块。

技术参数：

1)实训台尺寸（长×宽×高）：尺寸：1260X820X1800mm

2) 模块固定板：≥10 个

13、静音气泵

配置供气系统输入电压AC220V±10% 50Hz，功率≥550W，排气量55L/min，最大压力0.7Mbar，储气罐≥24L。

四、完成的实验项目：

1、PLC主机指令编程实训

2、Profinet网络配置实训

3、触摸屏组态开发实训

4、工业以太网电缆头制作实验

5、网络配置实验

6、单环冗余网络实验

7、无线通讯实验

8、无线冗余网络实验

9、光纤通讯实验

10、防火墙实验

11、虚拟网络VLAN实验

12、静态路由实验

13、动态路由实验

14、实时通讯实验

15、互联网云组态实验

16、物联网云配置实验

17、通讯网络故障终端实验

18、智能视觉系统的应用

19、RFID系统的应用

20、常见的现场总线Modbus RTU、Modbus TCP、Profibus DP、Profint、SV-Link、S7等网络通讯实训

21、上料、装料、称重、协作机器人、分拣、加盖单站实训

22、上料+分拣、上料+装料、分拣+加盖等双站实训

23、上料+装料+称重+分拣、上料+分拣+加盖等多站实训

24、PLC、触摸屏、工作站联动综合实训