一、平台概述

       VS-DST03型数控智造一体化仿真实训系统是一套基于开放式、模块化的智能工厂半实物仿真系统，该平台包含了一套真实的数控系统、PLC控制系统以及一套机器人运动控制及示教器，能够采用半实物仿真方式1:1的完成整个智能制造产线的从3D仿真、数控、PLC集成、机器人上下料以及工业互联网集成，完成全流程的仿真与实训教学。

       同时，结合数字孪生系统，基于数字孪生 + 半实物控制平台的应用，能够1:1构建各种智能制造的工程的实训应用场景，通过硬件实体接线结合3D数字孪生仿真，能够完成几乎所有的典型工业场景实训与编程，结合IMT-智能工厂集成课程资源开发包，能够给与学生从入门、实践、课程开发再到科研实践的全套开发和教学体系。

       该实训平台采用全金属+烤漆工艺，配置数字看板、VR互动眼镜、岛台、总电源管理以及便携化工具实验箱，外表精致、美观、整洁，科技感强。并能够结合实训电脑 + 控制器形成多人协作的半实物智能工厂控制仿真实训应用。

1、数控系统：采用真实的数控系统及操作面板，结合数字孪生数控仿真，能够完成数控系统切削仿真，CAM加工，数据集成MDC采集以及DNC数据采集与传输等控制，配套数控机床电气、机械拆装以及孪生控制仿真软件；

2、PLC控制系统：配套真实的西门子PLC系统，结合HMI以及外设硬件，能够完成基于半实物PLC系统完成全系列的PLC从基础、实训、基础再到智能工厂综合实训；

3、工业机器人示教编程：基于真实的机器人运动控制器，示教器，能够完成机器人示教编程、机器人控制、机器人通讯以及各种机器人集成应用的仿真；

4、数字孪生智能工厂仿真：配套数字孪生IMT仿真平台，具有从机械、电气、控制、管理再到应用的全流程智能工厂的仿真与应用，并配套100+实训课程资源包；

二、实训平台基本参数

1、实训台基本参数

（1）尺寸：长1.65米，宽0.62米，高1.7米；

（2）功率：市电220V，800W（最高）；

（3）配套实训椅：是

（4）安全保护：具有漏电压、漏电流、过载保护装置，安全符合国家标准；

（5）配套大屏：（选配）65寸一体机，i5主控，独立显卡，鼠键及定制主机支架；

（6）配套VR眼镜：（选配）采用高性能VR一体机，能够结合数字孪生沉浸式仿真；

三、硬件单元模块组成

1、数控系统说明

配套虚实一体化的高度仿真的数控面板，运动控制系统，结合虚实仿真数控软件实现1:1的数控CAD加工，内置虚拟刀库，IO以及运动控制分析软件，能够实现从数控机床的CAD设计、CAM数控G代码生成、数控加工操作仿真、数控电路接线仿真再到数控系统集成应用的全流程数字孪生半实物仿真；

（1）虚实一体化数控面板，可变的数控操作系统，基于G代码运行与数控加工仿真；

（2）数控一体机半实物仿真软件，配套刀库、切削、维修以及拆装仿真；

（3）配套数字孪生电气接线及IO控制仿真；

（4）具有MDC数控数据采集与监控；

2、PLC系统说明

序号	配置	简述
1	西门子S7-1200套件	包含S7-1200主控单元，RS485单元模块，配置导轨和扩展端子台模块，采用工业开关电源及交换机模块集成；
2	触摸屏	包含工业HMI触摸屏、按钮、轨道端子组成，配置扩展的LED指示灯、按钮交互；
3	交换机及电源模块	采用轨道式开关电源+千兆网交换机模块，集成PLC单元、触摸屏等控制器外设；
4	组合PLC按钮实验板	结合多路开关、LED面板的输入输出采集和控制实验面板； 8路按钮输入控制； 8路按钮输出控制； 配套拨码开关；
5	PLC模拟量模块	模拟量电流及电压发生器数据采集模块 可生成0~20mA模拟量电流信号； 可生成0~10V电压信号；
6	工具	配置螺丝刀、线标、端子头、等常用工具套装；

3、工业机器人半实物仿真（选配）

结合PLC硬件 + 工业机器人半实物套装，通过IMT数字孪生平台，该系统几乎可完成所有的数字孪生智能工厂的典型集成应用案例，配套完整的工业控制开发包，可开发多种机器人+PLC的仿真应用。

（1）配置NRC工业T30示教器：

采用 TI Cortex-A8 32 位高性能工业控制处理器，在图形处理、工业以太网和灵活外设等方面具有非常突出的优势；专业的人机工程学设计，结构美观，整体布局和设计充分考虑了人性化，为用户提供良好的操作体验；8inch TFT 大屏幕，提供丰富、清晰的人机交互窗口，按键、指示灯可扩展性好，方便用户自定义；

（2）配置NRC工业运动控制系统

可以支持串联多关节，并联多关节， SCARA，直角坐标，连杆结构等标准构型机器人，还可定制开发特种结构多关节机器人。NRC 系列机器人控制器采用 EtherCAT、PowerLink 总线实现伺服主从站连接，支持最多 64 轴同步运动，广泛应用于机器人、CNC 设备的控制。相比传统脉冲控制型方案，大幅降低系统布线与维护成本，可扩展性极佳。NRC 支持多机器人协作，能同时完成 4 台工业机器人的协作控制，并支持客户进行二次开发。

四、数字孪生仿真系统

1、平台概述

       IMT是以虚拟3D孪生技术与智能控制技术平台的融合，基于数字化双胞胎技术，建立1:1的虚拟数字化与物理信号控制的平行世界，是国内首套AR+制造仿真系统，IMT数字孪生采用“以虚代实、以实控虚”的技术理念，让智能工厂的教学与实训真正做到与行业应用接轨，更易用、更高效、更便携的新一代工科实训平台。

        虚拟数字式智慧工厂采用真实/虚拟的机器人示教编程系统，工业机器人运动控制器以及真实的数控系统，通过硬件模拟技术打通控制器与虚拟化的通信，即学生操作实训采用PLC编程控制，工业机器人示教编程应用，MES调度以及数控设备的实操，通过虚拟装备的3D展示，达到与真实的智慧工厂同样的实训效果。

        IMT通过结合了数字孪生技术，将1:1的将机器人技术、PLC技术、智能控制技术融合，按照智能制造的人才培养过程和梯度，以仿真贯穿整个设备平台，从智能控制技术 + 机器人技术 + 工业互联网为知识架构，依次将机械、电气、物联网以及计算机软件技术各个专业、行业的示范应用结合，打造出具有综合性、示范性、先进性的工业4.0实训课程体系。

        基于IMT数字孪生及虚实互动仿真的特点，结合实验室的综合建设，该软件系统能够贯穿整个智能控制技术的仿真应用及产业示范，能够进行每个单元的虚拟或虚实仿真；

(1)n 模拟：用户自建工厂、虚拟工厂云工程平台

(2)n 仿真：虚拟电气接线、CAD电气接线

(3)n 交互：多屏三维互动 + AR交互 + VR沉浸式体验

(4)n 内容：电气CAD、PLC编程、机器人示教、组态控制

(5)n 资源：虚拟工厂模型库、高端智造虚实转化

(6)特点：以实控虚、以虚代实、虚实结合

2、虚实仿真功能表

        IMT数字孪生系统能够从虚拟机械设计、虚拟电气接线再到虚实互动编程，虚拟调试以及集成调试的整个过程，同时配置XR互动仿真，能够实现多人协作的沉浸式应用，IMT系统具有多种仿真和组合方式，支持半实物、全虚拟、以及3D互动的编程方式。

(1)半实物仿真

真实的PLC、控制器系统，虚拟的三维场景，应用范围不受限制。不受场地硬件的限制，学员进行虚拟的操作训练，不用担心损坏装备，在操作的过程中如果出现错误还可以给出语音和文字提示。

(2)全虚拟模拟

虚拟的软PLC系统，采用博图软件开发，不需要物理PLC即可完成编程，电气接线以及逻辑编程控制及验证。

(3)3D工业产线应用布局

用数字技术对物理（实体）资产进行数字化，从设计开始，也可以在设备进行运行的时候使用各种类型的传感器来收集运行状态来对它的工况、位置等进行接近实时的采集和分析。

(4)全系列控制器仿真

不仅仅是PLC系统，配套有虚拟AGV控制器，虚拟工业机器人示教器以及多轴伺服运动控制器，能够按照工业产线系统一步步搭建及规划整个产线仿真应用。

3、虚拟仿真功能表

        IMT数字孪生平台，能够以虚拟化机械设计、电气设计再到虚拟调试、XR协作，完成整个智能制造的数字孪生设计及仿真过程，基于数字孪生系统的强大兼容性，从机械、电气、再到编程，支持用户自定义模型、自定义功能、自定义控制器的综合虚拟仿真平台；

4、智能制造数据采集与集成

       IMT平台是一套基于虚拟3D工厂的综合仿真平台，是面向智能工厂的自动化与数字化集成与仿真应用，该平台采用数字孪生技术，以虚拟的工厂为设备层、真实/模拟控制器作为驱动层，以边缘计算数据采集为数据层，最后以数据解析、数据应用的互联网中台作为服务层和应用层。

IMT从而构建整个智能制造的工业互联网集成的从场景、数据再到应用的完整仿真平台，从工业互联网的集成和技术流程，即工业场景→控制与通讯→数据解析→数据应用→数据安全整个流程仿真。

（1）工业场景：虚拟3D工厂仿真

（2）控制与集成：数字孪生虚实仿真应用

（3）数据解析：基于边缘计算数据解析服务

（4）数据应用：基于IMT-Cloud工业互联网中台

5、数控加工与仿真

       该功能单元融合了数控车床、数控铣床的虚拟仿真技术与实际操作需求，旨在通过高度仿真的环境，提升学生的机床拆装技能、G代码编程能力，以及数控系统的智能制造集成应用的综合理解与实践能力。

6、智能工厂MES系统集成与综合实训（案例）

        该虚拟仿真产线为一条基于智能制造数控车间的数字化虚拟仿真生产线，依托行业产线的先进智能产线的优质资源，开发基于数字孪生技术的虚拟智能制造产线训练平台。

产线以数控机床机器人上下料，AGV机器人送料、物流、仓储自动化出入库的共计分为以下环节；

五、课程资源包

1、课程资源形式

       IMT配置完整的课程体系，包含工业机器人、运动控制编程、机器视觉、移动机器人、以及工业PLC等，每套课程均具有视频讲解、实训PPT、实验手册、工程源码、以及对应的实训资源素材等。

2、课程资源电子书列表

备注：

        围绕工业机器人技术、工业互联网系统、数字化工厂MES系统，基于数字孪生技术与仿真技术与国内外数十家企业形成了深度合作的战略关系，能够提供配套原厂的技术支持、教材课程以及数字化集成资源。

以下教材资源包均配套仿真工程+视频+软件+实训手册，基于虚实孪生仿真与设计，愿与各大培训机构、企事业单位合作出版和资源共建；

3、基于数字化工厂MES系统的课程实验

基于数字孪生技术，该实训项目采用虚拟的3D工厂1:1的构建智能工厂场景，并通过虚拟化工业控制系统，如PLC，机器人，嵌入式等构建其控制平台，以工业互联网数据库以及网络控制系统构建其MES系统，实现设备层、驱动层、控制层、管理层、应用层经典智能工厂的五层架构的开源教学实训。

六、培训目标

1、自动化目标：了解智能制造自动化的基础及通讯方法；

(1)通过西门子S7-1200的PLC完成对产线的传输带、按钮交互、光电开关等控制；

(2)通过机器视觉完成工厂货物的物流信息记录，通过二维码检测能够准确检测出货物标号和出厂信息；

(3)通过工业机器人完成对疫苗的分流搬运工作，并能够根据地区方位进行自动化调货出库；

2、信息化目标：掌握基于前后端分类的工业自动化数据库服务器架构与软件开发；

(1)建立B/S看板，通过web数据看板形式能够监控智能工厂各个模块信息以及仓储信息；

(2)建立3D数据看板，能够监控整个产线的各个设备运行状态；

(3)建立朔源追溯看板，能够监测每个产线的生产数据查询和统计；

3、工业APP：掌握工业APP的基础UI及数据通讯应用；

(1)设计工业APP能够查询每个地区的产线生产统计数量；

(2)具有产线生产自动化监测功能；

(3)能够通过网络下单定制产品信息；

4、数字孪生看板：了解数字孪生三维监控的概念以及应用；

(1)通过IMT-NET数字孪生看板，建立自动化产线的数字化监控；

(2)将数字孪生看板连接MySQL数据库，能够实时3D反馈各个产线的相互关系和运行状态；

(3)将数字3D看板的链接快捷方式与数据看板合并，形成综合监控系统。