ZNWL-01型工业数据采集实训台

一、产品简介
       ZNWL-01型工业数据采集实训台是针对工业互联网专业的工业物联网方向设计的，涵盖数据采集、网络传输、工业APP应用开发、标识解析、数据上云等技术，通过实训案例，帮助学生掌握工业测控系统的需求分析、系统设计、设备选型、应用开发、系统测试等整体设计流程。
       ZNWL-01型工业数据采集实训台支持0-5V/0-10V/4-20mA/0-20mA模拟量、开关量、数字量等常用工业信号采集；集成CAN、RS485工业现场总线和工业以太网络，支持ModbusRTU、ModbusTCP协议；包含ZigBee、WiFi、BlueTooth短距离和LoRa、NB-IoT、LTE远距离无线传感网络；集成工业以太网网关，具有ModbusRTU、CAN、无线传感网等异构网络协议解析功能，支持ModbusTCP工业以太网协议，可通过MQTT、CoAP、HTTP物联网协议接入工业物联网云服务平台；支持云服务平台本地化部署或云端部署，提供API二次开发接口。提供基于智慧工厂、智慧城市、车载控制、危化品等行业的数据采集监控系统的嵌入式开发、Android应用开发、Web应用开发、标识解析实训案例。

二、产品构成
实训台主要由工业以太网网关、无线传感节点区、网孔实训区、以及台体框架（含电源接线端子、传感器接线端子、通信接口面板等）组成。布局如图所示：

硬件主要配置：
1、标配网孔操作板、四组直流供电板、四组有线传感器的供电通信板、六个无线传感器节点、一个工业以太网网关、两个无线强电控制插座、四种交直流电源按钮、指示灯、点阵显示屏等，为行业创新应用提供硬件支持。
2、标配工业级传感器，信号接口涉及电压型模拟量、电流型模拟量，有源/无源开关量，通断型继电器信号等，采样数据更准确，侧重工业传感器的工程布线及工业数据采集。
3、包含直流减速电机、舵机、电磁阀、水泵、通风扇等多种执行机构，支持供电回路通断型控制、脉冲宽度调制控制、脉冲控制等多种方式。
4、具有RS485多路采集控制模块、CAN总线测控终端、PLC可编程控制模块、NB-IoT远程测控终端等不同类型的采集器，涵盖参数配置型、嵌入式开发型、工业现场可编程控制型、有线传输型、无线通信型等，可以满足不同开发层次的用户需求。
5、包含无线射频转发节点，可将433M/315M射频转换到ZigBee网络；包含无线传感器节点，支持ZigBee、WiFi、蓝牙等类型。
三、产品特点
1.涵盖标识解析实训案例，支持《工业数据采集技术》（含物联网控制技术）、《Web应用技术》、《工业物联网编程与实施》等工业互联网专业相关课程。
2.模块加装磁吸底板，引出端子排和插孔两种形式接口，方便安装布线、任意组合。
3.具有PLC采集控制模块，可采集模拟量、开关量信号，支持RS485组网传输。
4.具有LoRa、NB-IoT、LTE远距离无线数据传输功能。
5.支持RS485、CAN、工业以太网等工业现场总线，支持ModbusRTU/TCP、CAN协议。
6.工业数据采集网关，与传感节点互联互通，支持ModbusRTU、CAN、ZigBee、Bluetooth、WiFi等多传感网协议解析，图形化显示传感器的名称、传输类型、数据趋势曲线。
工业网关可通过MQTT、CoAP、HTTP协议接入云服务平台，支持TCP/UDP/MQTT/CoAP协议接入平台测试。具有WEB端行业应用系统搭建功能。
7.支持二次开发。通过调用Restful API接口，编写自己的Android和web应用展示页面。
8.可提供智慧工厂、智慧城市、车载控制、危化品等多种行业应用系统，提供标识解析实训案例。
四、产品功能
1、工业数据采集功能
具备工业设备数据采集接线、数据采集配置、数据采集编程的功能。通过对可燃气体传感器、接近开关、行程开关等工业元器件的模拟量、开关量、运行数据等信号的采集，可以满足数据采集、通信协议认知、通信线缆制作、采集器配置与测试、嵌入式编程实现信号采集、PLC编程实现信号采集、采集线路简单故障处理等技能点的学习。
2、工业设备控制功能
具有工业设备执行器接线、数据采集模块配置、执行器控制编程的功能。通过对电磁阀、通风扇、减速电机、舵机、步进电机等工业小型执行器的通断控制、脉宽调制控制、脉冲信号控制，可以满足工业采集器配置实现执行器控制、嵌入式编程实现执行器控制、PLC编程实现执行器控制、控制线路简单故障处理等技能点的学习。
3、工业数据传输功能
具有工业现场总线接线、工业现场总线传输测试、工业以太网传输测试、无线传感网络组网应用的功能。通过对RS485总线传感器、RS485总线采集器、CAN总线测控终端、ZigBee无线传感器、蓝牙无线传感器、WiFi无线传感器、LoRa无线传感器、NB-IoT远程测控终端、工业以太网网关的应用测试，可以满足工业现场总线数据传输、工业以太网数据传输、无线组网数据传输、ModbusRTU、ModbusTCP、无线传感网协议、传输线路简单故障处理等技能点的学习。
4、工业网关边缘计算与分析展示
具有工业数据汇聚、设备层协议解析、数据信息展示、协议转换转发功能。通过对ModbusRTU协议数据、CAN协议数据、ZigBee协议数据、蓝牙协议数据、WiFi协议数据、LoRa协议数据与实际物理量的计算解析，可以满足数据采集网关的选型、数据采集系统的配置、数据采集系统的平台接入配置、设备数据处理及应用等知识点的学习。
5、工业物联网云服务平台的应用与运维
具有项目创建、网关添加、传感器添加、执行器添加、场景拖拽搭建、策略编辑等功能。通对搭建多种行业应用场景，远程查看工业传感器数据、工业设备运行数据、执行器运行状态、联动策略等，可以满足数据上云、平台运维、平台应用等技能点的学习。通过提供的二次开发接口开展Web端应用系统开发、Android端应用系统开发，可以满足平台开发等知识点的学习。
6、标识解析功能
基于危险化学品监测实训案例，融入标识解析技术，体验标识解析的作用。具有标识规则定义、标识二维码生成、标识注册、标识解析二级节点平台登录、标识解析的功能。
7、具有物联网行业应用实训的功能
（1）智慧工厂行业应用实训
工厂环境监测：实时监测环境中二氧化碳浓度、光照度、及环境温湿度。
异常气体泄漏监测与自处理：根据二氧化碳浓度、燃气浓度，判断是否超限，并自动控制通风扇、电磁阀联动，实现异常气体监测自保护功能。
工厂能耗分析：实时检测工位用电的电压、电流、电量、及工厂用水等能耗情况。
工件到位检测：实时采集工件到位信号，根据到位信息，控制电机运转模拟实现流水线自动加工功能。
（2）智慧城市行业应用实训
城市环境：可实现城市空气质量、光照、温湿度等环境参数监测功能
城市照明：可实现路灯定时照明、自动照明功能
社区安防：可实现城市社区电子围栏侦测功能
智能井盖：实时监测井盖姿态，当姿态倾角超限，发生报警
城市洪涝：实时检测城市河流水位，发生超限时，启动报警。
（3）车载控制应用实训的功能
具有车速油耗等车载信息检测、车辆定位功能
实时检测前方障碍物距离，根据预设的距离，自动控制车辆紧急制动。
五、课程体系
实训台能够完成的课程任务如下：
1、《工业数据采集技术》实训教学
包含综合布线部分实训，可以熟悉工程应用中电源线缆、通信线缆的颜色标识；认识各种传感器、采集器、通信终端等设备接口线缆的属性；能够使用提供的线缆正确连接设备的电源，信号；掌握RS485等有线设备的布线方法；会使用网络模块、上位机应用软件对已布线设备进行测试。
包含工业数据采集实训，掌握电压/电流等模拟量传感器、开关量输入输出传感器的接口采集方法；可以使用通用采集器进行信号采集；掌握RS232、RS485、CAN有线通信接口的传感器的采集方法，能够通过上位机应用软件进行数据采集；掌握嵌入式编程方法对常用信号进行采集；掌握PLC梯形图编程方法对工业常用信号进行采集，并通过485总线对设备进行控制；掌握NB-IoT远程传感器的数据采集或控制编程方法。
2、《Web应用技术》实训教学
以智慧工厂、家居安防为应用背景设计的课程实验案例，全面介绍了Web技术的三个主要组成部分HTML、CSS和Javascript，同时，介绍了Bootstrap Web开发框架的应用，而且介绍了SpringMVC Java Web开发框架的编程技术，使学生通过案例式教学全面掌握Web前端开发技术和一些典型的框架开发技术。
3、《工业物联网编程与实施》实训教学
案例式实训，进一步学习基于Android系统的物联网行业应用开发，提供智慧工厂、智慧城市、车载控制、智能穿戴、智能仓储等多个实训案例。重点训练ModbusRTU、CAN、ZigBee、蓝牙、WiFi、LoRa通信等多种传感网协议的解析，基于多种传感网协议的传感器采样和计算机控制方法，基于MQTT/CoAP入网协议的传感器数据发布、执行器控制命令订阅的开发技术，掌握终端与平台之间M2M通信的节能；掌握基于HTTP协议Restful接口的调用方法。
4、云服务平台应用与接口实训开发
云服务平台支持行业应用场景搭建，与终端传感器、执行器互联互通，平台展示传感器采样信息，远程控制执行器动作，提供基于Web的行业应用场景，掌握基于HTTP协议Restful接口调用的技能，支持自定义设计Web应用系统。