LGHL-01型工業數據采集實訓臺

一、產品簡介
LGHL-01型 工業數據采集實訓臺是針對工業互聯網專業的工業物聯網方向設計的，涵蓋數據采集、網絡傳輸、工業APP應用開發、標識解析、數據上云等技術，通過實訓案例，幫助學生掌握工業測控系統的需求分析、系統設計、設備選型、應用開發、系統測試等整體設計流程。
LGHL-01型 工業數據采集實訓臺支持0-5V/0-10V/4-20mA/0-20mA模擬量、開關量、數字量等常用工業信號采集；集成CAN、RS485工業現場總線和工業以太網絡，支持ModbusRTU、ModbusTCP協議；包含ZigBee、WiFi、BlueTooth短距離和LoRa、NB-IoT、LTE遠距離無線傳感網絡；集成工業以太網網關，具有ModbusRTU、CAN、無線傳感網等異構網絡協議解析功能，支持ModbusTCP工業以太網協議，可通過MQTT、CoAP、HTTP物聯網協議接入工業物聯網云服務平臺；支持云服務平臺本地化部署或云端部署，提供API二次開發接口。提供基于智慧工廠、智慧城市、車載控制、危化品等行業的數據采集監控系統的嵌入式開發、Android應用開發、Web應用開發、標識解析實訓案例。
二、產品構成
實訓臺主要由工業以太網網關、無線傳感節點區、網孔實訓區、以及臺體框架（含電源接線端子、傳感器接線端子、通信接口面板等）組成。布局如圖所示：

硬件主要配置：
1、標配網孔操作板、四組直流供電板、四組有線傳感器的供電通信板、六個無線傳感器節點、一個工業以太網網關、兩個無線強電控制插座、四種交直流電源按鈕、指示燈、點陣顯示屏等，為行業創新應用提供硬件支持。
2、標配工業級傳感器，信號接口涉及電壓型模擬量、電流型模擬量，有源/無源開關量，通斷型繼電器信號等，采樣數據更準確，側重工業傳感器的工程布線及工業數據采集。
3、包含直流減速電機、舵機、電磁閥、水泵、通風扇等多種執行機構，支持供電回路通斷型控制、脈沖寬度調制控制、脈沖控制等多種方式。
4、具有RS485多路采集控制模塊、CAN總線測控終端、PLC可編程控制模塊、NB-IoT遠程測控終端等不同類型的采集器，涵蓋參數配置型、嵌入式開發型、工業現場可編程控制型、有線傳輸型、無線通信型等，可以滿足不同開發層次的用戶需求。
5、包含無線射頻轉發節點，可將433M/315M射頻轉換到ZigBee網絡；包含無線傳感器節點，支持ZigBee、WiFi、藍牙等類型。
三、產品特點
1.涵蓋標識解析實訓案例，支持《工業數據采集技術》（含物聯網控制技術）、《Web應用技術》、《工業物聯網編程與實施》等工業互聯網專業相關課程。
2.模塊加裝磁吸底板，引出端子排和插孔兩種形式接口，方便安裝布線、任意組合。
3.具有PLC采集控制模塊，可采集模擬量、開關量信號，支持RS485組網傳輸。
4.具有LoRa、NB-IoT、LTE遠距離無線數據傳輸功能。
5.支持RS485、CAN、工業以太網等工業現場總線，支持ModbusRTU/TCP、CAN協議。
6.工業數據采集網關，與傳感節點互聯互通，支持ModbusRTU、CAN、ZigBee、Bluetooth、WiFi等多傳感網協議解析，圖形化顯示傳感器的名稱、傳輸類型、數據趨勢曲線。
工業網關可通過MQTT、CoAP、HTTP協議接入云服務平臺，支持TCP/UDP/MQTT/CoAP協議接入平臺測試。具有WEB端行業應用系統搭建功能。
7.支持二次開發。通過調用Restful API接口，編寫自己的Android和web應用展示頁面。
8.可提供智慧工廠、智慧城市、車載控制、危化品等多種行業應用系統，提供標識解析實訓案例。
四、產品功能
1、工業數據采集功能
具備工業設備數據采集接線、數據采集配置、數據采集編程的功能。通過對可燃氣體傳感器、接近開關、行程開關等工業元器件的模擬量、開關量、運行數據等信號的采集，可以滿足數據采集、通信協議認知、通信線纜制作、采集器配置與測試、嵌入式編程實現信號采集、PLC編程實現信號采集、采集線路簡單故障處理等技能點的學習。
2、工業設備控制功能
具有工業設備執行器接線、數據采集模塊配置、執行器控制編程的功能。通過對電磁閥、通風扇、減速電機、舵機、步進電機等工業小型執行器的通斷控制、脈寬調制控制、脈沖信號控制，可以滿足工業采集器配置實現執行器控制、嵌入式編程實現執行器控制、PLC編程實現執行器控制、控制線路簡單故障處理等技能點的學習。
3、工業數據傳輸功能
具有工業現場總線接線、工業現場總線傳輸測試、工業以太網傳輸測試、無線傳感網絡組網應用的功能。通過對RS485總線傳感器、RS485總線采集器、CAN總線測控終端、ZigBee無線傳感器、藍牙無線傳感器、WiFi無線傳感器、LoRa無線傳感器、NB-IoT遠程測控終端、工業以太網網關的應用測試，可以滿足工業現場總線數據傳輸、工業以太網數據傳輸、無線組網數據傳輸、ModbusRTU、ModbusTCP、無線傳感網協議、傳輸線路簡單故障處理等技能點的學習。
4、工業網關邊緣計算與分析展示
具有工業數據匯聚、設備層協議解析、數據信息展示、協議轉換轉發功能。通過對ModbusRTU協議數據、CAN協議數據、ZigBee協議數據、藍牙協議數據、WiFi協議數據、LoRa協議數據與實際物理量的計算解析，可以滿足數據采集網關的選型、數據采集系統的配置、數據采集系統的平臺接入配置、設備數據處理及應用等知識點的學習。
5、工業物聯網云服務平臺的應用與運維
具有項目創建、網關添加、傳感器添加、執行器添加、場景拖拽搭建、策略編輯等功能。通對搭建多種行業應用場景，遠程查看工業傳感器數據、工業設備運行數據、執行器運行狀態、聯動策略等，可以滿足數據上云、平臺運維、平臺應用等技能點的學習。通過提供的二次開發接口開展Web端應用系統開發、Android端應用系統開發，可以滿足平臺開發等知識點的學習。
6、標識解析功能
基于危險化學品監測實訓案例，融入標識解析技術，體驗標識解析的作用。具有標識規則定義、標識二維碼生成、標識注冊、標識解析二級節點平臺登錄、標識解析的功能。
7、具有物聯網行業應用實訓的功能
（1）智慧工廠行業應用實訓
?工廠環境監測：實時監測環境中二氧化碳濃度、光照度、及環境溫濕度。
?異常氣體泄漏監測與自處理：根據二氧化碳濃度、燃氣濃度，判斷是否超限，并自動控制通風扇、電磁閥聯動，實現異常氣體監測自保護功能。
?工廠能耗分析：實時檢測工位用電的電壓、電流、電量、及工廠用水等能耗情況。
?工件到位檢測：實時采集工件到位信號，根據到位信息，控制電機運轉模擬實現流水線自動加工功能。
（2）智慧城市行業應用實訓
?城市環境：可實現城市空氣質量、光照、溫濕度等環境參數監測功能
?城市照明：可實現路燈定時照明、自動照明功能
?社區安防：可實現城市社區電子圍欄偵測功能
?智能井蓋：實時監測井蓋姿態，當姿態傾角超限，發生報警
?城市洪澇：實時檢測城市河流水位，發生超限時，啟動報警。
（3）車載控制應用實訓的功能
?具有車速油耗等車載信息檢測、車輛定位功能
?實時檢測前方障礙物距離，根據預設的距離，自動控制車輛緊急制動。
五、課程體系
實訓臺能夠完成的課程任務如下：
1、《工業數據采集技術》實訓教學
包含綜合布線部分實訓，可以熟悉工程應用中電源線纜、通信線纜的顏色標識；認識各種傳感器、采集器、通信終端等設備接口線纜的屬性；能夠使用提供的線纜正確連接設備的電源，信號；掌握RS485等有線設備的布線方法；會使用網絡模塊、上位機應用軟件對已布線設備進行測試。
包含工業數據采集實訓，掌握電壓/電流等模擬量傳感器、開關量輸入輸出傳感器的接口采集方法；可以使用通用采集器進行信號采集；掌握RS232、RS485、CAN有線通信接口的傳感器的采集方法，能夠通過上位機應用軟件進行數據采集；掌握嵌入式編程方法對常用信號進行采集；掌握PLC梯形圖編程方法對工業常用信號進行采集，并通過485總線對設備進行控制；掌握NB-IoT遠程傳感器的數據采集或控制編程方法。
2、《Web應用技術》實訓教學
以智慧工廠、家居安防為應用背景設計的課程實驗案例，全面介紹了Web技術的三個主要組成部分HTML、CSS和Javascript，同時，介紹了Bootstrap Web開發框架的應用，而且介紹了SpringMVC Java Web開發框架的編程技術，使學生通過案例式教學全面掌握Web前端開發技術和一些典型的框架開發技術。
3、《工業物聯網編程與實施》實訓教學
案例式實訓，進一步學習基于Android系統的物聯網行業應用開發，提供智慧工廠、智慧城市、車載控制、智能穿戴、智能倉儲等多個實訓案例。重點訓練ModbusRTU、CAN、ZigBee、藍牙、WiFi、LoRa通信等多種傳感網協議的解析，基于多種傳感網協議的傳感器采樣和計算機控制方法，基于MQTT/CoAP入網協議的傳感器數據發布、執行器控制命令訂閱的開發技術，掌握終端與平臺之間M2M通信的節能；掌握基于HTTP協議Restful接口的調用方法。
4、云服務平臺應用與接口實訓開發
云服務平臺支持行業應用場景搭建，與終端傳感器、執行器互聯互通，平臺展示傳感器采樣信息，遠程控制執行器動作，提供基于Web的行業應用場景，掌握基于HTTP協議Restful接口調用的技能，支持自定義設計Web應用系統。
典型的實訓內容如下表：

課程名稱	主要章節	主要實訓內容
《工業數據采集技術》	工業信號采集	1.工業數據采集器的配置與使用
		2.電壓型傳感器布線與采集
		3.電流型傳感器布線與采集
		4.開關量傳感器布線與采集
		5.繼電器設備布線與控制
		6.基于嵌入式的信號采集
		7.基于嵌入式的繼電器采集
	網絡與通信	1.通用串行通信（RS485）
		2. Modbus通信協議分析
		3.基于PLC設備的Modbus協議傳輸控制
		4.CAN總線網絡
		5.基于嵌入式的CAN總線傳輸控制
		6.LoRa無線數據采集傳輸
	平臺接入測試	1.云平臺接入協議測試
		2.網關MQTT協議接入
		3.網關CoAP協議接入
		4.NB終端CoAP協議接入
		7.無線傳感器節點平臺接入測試
《Web應用技術》	HTML頁面設計基礎	環境監測信息界面設計
		通風扇控制頁面
		流量監測界面
	CSS樣式	滑臺行程控制界面樣式
		井蓋姿態檢測界面樣式
		車輛胎壓監測界面樣式
		工廠設備狀態界面樣式
	JavaScript編程開發	車輛測距設計
		液位調節設計
		異常氣體泄漏報警設計
		流水線到位檢測自動加工設計
	Web開發框架	流水線工件分揀系統界面
		車輛防碰撞緊急制動系統界面
		工廠用水環境自動調節界面
		能源檢測統計界面
		工位流水線到位檢測與自動分揀界面
《工業物聯網編程與實施》	智慧工廠實訓	1.異常氣體監測系統實訓
		2.用電監測系統實訓
		3.工件到位檢測及自動加工系統實訓
		4.到位檢測及自動分揀實訓
	智慧城市實訓	1.智能照明系統實訓
		2.智能抄表系統實訓
		3.電子圍欄系統實訓
		4.城市洪澇實訓
	車載控制實訓	1.車速油耗系統實訓
		2.障礙物檢測制動系統實訓
		3.車廂空氣質量自動調節實訓

七、配置清單

組成	序號	名稱	數量（個）	存放位置	備注
主控		智能網關（7寸電容屏）	1	實訓臺	含WiFi、BT
主控		數據管理終端	1	實訓臺	電腦顯示屏鍵鼠
無線感控節點		ZigBee通訊模塊（網關背面）	1	實訓臺	協調器功能
		ZigBee溫濕度節點	1	實訓臺
		ZigBee LEDBEEP節點	1	實訓臺
		藍牙數字氣壓節點	1	實訓臺
		藍牙三軸加速度節點	1	實訓臺
		WiFi空氣質量節點	1	實訓臺
		WiFi光照度節點	1	實訓臺
		FTLink智能轉發器	1	實訓臺
感控終端		多通道采集控制模塊	1	實訓臺	RS485
		光照度溫濕度傳感器	1	實訓臺	RS485
		CAN測控終端	1	實訓臺	CAN，含超聲波
		PLC采集控制模塊	1	實訓臺	RS485
		遠程測控終端	2	實訓臺	含LoRa、NB
		二氧化碳探測器	1	實訓臺	0-5V
		可燃氣體探測器	1	實訓臺	4-20mA
		紅外對射探測器	1	實訓臺	開關量
		紅外光電開關傳感器	1	實訓臺	NPN開關量
		金屬接近開關傳感器	1	實訓臺	NPN開關量
		液位傳感器	1	附件箱	4-20mA
		WiFi網絡攝像頭	1	實訓臺
		通風扇	1	實訓臺	繼電器
		電磁閥	1	實訓臺	繼電器
		直流電機轉動輪	1	實訓臺	PWM
		微型滑臺	1	實訓臺	脈沖
		舵機	1	實訓臺	PWM
		流量水泵裝置	1	實訓臺
		電能表	1	實訓臺	RS485
通用設備		無線強電控制插座	2	實訓臺	433M
		無線路由器	1	實訓臺
		DC5/12/24V直流弱電接線板	4	實訓臺
		傳感器接口板	4	實訓臺
		PDU電源插排	1	實訓臺
		RJ45與RS232通信接口面板	1	實訓臺
		兩口 USB通信接口面板	1	實訓臺
		交直流電源開關與指示燈	4	實訓臺
		LED大屏幕點陣屏	1	實訓臺
		網板鈑金實訓臺	1	實訓臺
軟件		智能網關數據采集應用程序	1	實訓臺
軟件		智能網關云端接入程序	1	實訓臺
附件		交叉串口線	1	附件箱
		網線	1	附件箱
		連接線材（20cm/40cm紅、黑、藍、黃）	1批	附件箱
		microUSB數據線	1	附件箱
		TF卡讀寫器	1	附件箱
		TF card	1	附件箱
		方口USB數據線	1	附件箱
		CC2530-Debugger調試器	1	附件箱
		10芯排線		附件箱
		USB轉485轉換器	1	附件箱	需加485黃藍線
		USB轉RS232轉換器	1	附件箱
		Jlink仿真器(含20芯排線)	1	附件箱
		程序下載調試板	1	附件箱
		DC5V3A電源適配器	1	附件箱	網關供電
		MiniUSB數據線	1	附件箱	PLC使用
		2.54間距4Pin連接線	1	附件箱	遠程測控終端用
		NB-IoT物聯卡	1	附件箱	提供1年流量
		產品使用手冊（含保修卡）	1	附件箱
		合格證	1	附件箱

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