生产制造数据采集控制系统 1.0
工业软件与智能制造章节练习题及答案19
第一章走进工业软件【单选题】5题1. 下面的软件（ D ）属于工业软件。
A. WPSB.钉钉C.常用操作系统D.CAD2. 工业软件是（ C ）。
A. 系统软件B.中间件C. 应用软件D. 以上全部3. 简单的说，软件包含（D）。
A. 程序B.数据C.文档D. 以上全部4. 经营管理类工业软件不包含（ D ）。
A. ERPB. CRMC. SCMD. CAM5. 绘制自行车前轴的形状与结构要使用（ D ）软件。
A. CADB. CAMC. CAED. CAT【多选题】5题1. 工业软件的特征包含（ ABC ）。
A. 工业技术和知识的容器B. 先进软硬件技术的融合C. 研发时间长、成本高D.可复制2. 生产制造类工业软件包含（ ABD ）。
A. DCSB. SCADAC. PHMD. PLC3. 下面关于工业革命说法正确的是（ ABCD ）。
A. 工业1.0蒸汽时代B. 工业2.0电气时代C. 工业3.0数字时代D. 工业4.0 智能时代4. 生产制造过程包含（ ABCD ）。
A. 产品研发B. 产品设计C. 生产工艺D. 维修维保5. 工业软件的技术架构包含（ABCD ）。
A. 基础理论层B. 工业知识层C. 软件技术层D. 产品应用层【判断题】5题1. 数字孪生，英文名为Digital Twin，又称“数字双胞胎”，也被称为数字镜像或者数字映射。
（对）2. 工业软件与一般IT软件相比最重要的特征是需要对工业流程必须有很深的理解，并通过软件在工业生产场景来实施。
（对）3. 我国工业软件体系发展相对均衡，国产工业软件在中国国内市场份额基本达到50%。
（错）4. “工业4.0”不仅要统合所有工业相关的技术，而且要创造新的工业技术，建立具有适应性、资源效率及人因工程学的智慧工厂(Smart Factory)，并在商业流程及价值流程中整合客户以及商业伙伴。
（错）5.截至2021年底，中国工业软件市场规模约为2414亿人民币，只占全球总量的18%左右，我国工业软件整体实力较弱。
工业互联网设备数据采集01
图 工业和信息化部对工业互联网相关政策的解读汇总
（图片来源：中华人民共和国工业和信息化部网站）
上 图 为 工业和信息化部对工业互联网相关政策的解读汇总 。
2 Part Two 工业互联网的体系架构
2.1 工业互联网体系架构1.0
概念
2016年，工业互联网产业联盟（AII）发布了《工业互联网体 系架构（版本1.0）》，推动产业各界对工业互联网在认识层面 统一，为开展工业互联网实践提供了参考依据。 工业互联网体系架构1.0提出工业互联网网络、数据、安全三大 体系，其中“网络”是工业数据传输交换和工业互联网发展的 支撑基础，“数据”是工业智能化的核心驱动，“安全”是网 络与数据在工业中应用的重要保障。 基于三大体系，工业互联网重点构建三大优化闭环，即面向机 器设备运行优化的闭环，面向生产运营决策优化的闭环，以及 面向企业协同、用户交互与产品服务优化的全产业链、全价值 链的闭环，并进一步形成智能化生产、网络化协同、个性化定 制、服务化延伸等四大应用模式。
图 工业互联网体系架构1.0
（来源：《工业互联网体系架构（版本1.0）》，2016年）
2.2 工业互联网体系架构2.0
概念
工业互联网体系架构 2.0包括业务视图、功能架构、实施 框架三大版块，形成以商业目标和业务需求为牵引，进而 明确系统功能定义与实施部署方式的设计思路，“自上而 下”层层细化和深入。
边缘数据处理：基于高性能计算、实时操作系统、边缘分 析算法等技术支撑，在靠近设备或数据源头的网络边缘侧 进行数据预处理、存储以及智能分析应用，提升操作响应 灵敏度、消除网络堵塞，并与云端数据分析形成协同。
4.3 工业数据采集特点及方式
数采特点
数采方式
01 连接性
02 数据第一入口
SCADA系统培训参考文档
（2）下位机类型： ➢ 远程终端单元RTU
RTU（Remote Terminal Unit，RTU） 是安装在远程现场的电子设备，用来监视 和测量安装在远程现场的传感器和设备。 它在提高信号传输可靠性、减轻主机负担 、减少信号电缆用量、节省安装费用等方 面的优点也得到用户的肯定。
RTU的功能：
RTU的主要作用是进行数据采集及本地 控制，进行本地控制时作为系统中一个独 立的工作站，这时RTU可以独立的完成连锁 控制、前馈控制、反馈控制、PID等工业上 常用的控制调节功能；进行数据采集时作 为一个远程数据通讯单元，完成或响应本 站与中心站或其它站的通讯和遥控任务。
网络结构:
主要功能：在网络中的所有用户可以共享全 部或部分信息资源，实现硬件、软件和数 据共享。
硬件配置：SCADA主机、操作员工作站、
打印机、通信处理机、网络服务设备。
软件：操作系统软件、SCADA系统软件、
应用软件。
调度控制中心DCC及计算系统
DCC作为SCADA 系统最高级别的一层， 主要负责采集所有站控RTU的数据及 系统数据库的生成，对整个系统的工 艺生产进行管理，优化，决策及控制。
第二节 PLC基本原理
2.1 PLC内部硬件框图及各部分作用 2.2 PLC工作过程特点及主要性能指标 2.4 PLC分类
2.1 PLC内部硬件框图及各部分作用
2.1.1 PLC的组成
PLC由四部分组成 ：中央处理单元（CPU板）、输入 输出（I/O）部件和电源部件。
中小型制造企业的工业软件选型方法
中小型制造企业的工业软件选型方法当前，数字化和智能化是制造业高质量发展的主要趋势，其实质在于将生产制造全过程产生的各种数据利用起来，使其成为新的生产要素，辅助运营决策，衍生新的服务模式和商业模式。
作为我国企业中数量占比最大的群体，中小企业的数字化信息化改造与我国制造业的高质量发展密不可分。
工业软件作为企业信息流的载体，可起到数据采集、数据存储、数据计算、数据管理的重要作用。
通过部署工业软件，中小企业可以全面提升自身以及产业链整体的竞争力。
然而，相当一部分中小企业的信息化水平仍处在较低层次。
面对品类繁多、功能精细的工业软件，不少企业出现了“不想选”“不会选”“不敢选”的难题。
如何指导中小型制造企业顺利实施工业软件选型，已成为一项亟待解决的问题。
１工业软件的分类工业软件的定义是指应用在工业领域内，提高企业的研发能力、生产效率、运营能力、装备性能的软件。
按照其在生产制造过程中发挥效用的环节，工业软件可分为研发设计类、生产制造类、经营管理类、运维服务类４种类型。
1.1研发设计类研发设计类工业软件包括计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）、计算机辅助工艺规划（CAPP）、计算机辅助制造（CAM）、产品全生命周期管理（PLM）等：CAD的功能是以计算机及显示器代替纸质绘图工具，辅助设计人员进行设计工作，输出几何实体建模、三维图形、工程图纸等；CAE是对产品的外形和物理性能进行仿真分析和优化设计的工业软件，可根据计算结果修改几何实体模型，设计出符合性能和经济性要求的最优化产品；CAPP用于工艺设计，其功能包括工艺方案设计、工艺路线制订、工艺规程设计、工艺定额编制等。
通过与制造执行系统集成可实现标准作业程序下发和工艺参数优化；CAM用于创建零件制造的数控设备代码，可根据加工路径以及工装设备完成产品生产制造所需的工艺设计、NC编程、机器人编程等工作并实施生产；PLM用于管理产品从需求、设计、工艺、生产、维护到淘汰报废的全部数据，通过集成与产品相关的人力资源、流程、应用系统和信息，PLM可支持产品全生命周期的信息创建、管理、分发和应用。
智能制造能力成熟度模型(1.0版)
CPS
001
China Manufacturing Maturity Model 智能制造能力成熟度模型白皮书
（二）对智能制造的理解与认识
针对智能制造内涵，各国各机构都有不同的定义，表1-1对不同国家或机构对智能制造的理解
定义
侧重点
德国工业4.0
通过广泛应用互联网技术，实时感知、监控生 产过程中产生的海量数据，实现生产系统的智 能分析和决策，生产过程变得更加自动化、网 络化、智能化，使智能生产、网络协同制造、 大规模个性化制造成为生产新业态。
工业4.0就绪度可以视作是解决此矛盾一 个有效的参考方案。工业4.0就绪度是由德国 机械设备制造业联合会（VDMA）提出，旨在 解决德国制造业面临的两大问题：一是当前德
国的机械制造工业处于工业4.0的哪一阶 段；二是要想在企业中成功实施工业4.0必须 具备的条件以及企业当前哪些情况需要进行相 应的改变。VDMA于2015年4月至8月间对德 国雇员在20人以上的234家机械和装备工程企 业的工业4.0就绪度现状进行调研，调研结果 （图1-2示）显示德国机械和装备工程领域仅 有5.6%的企业处于3级以上，约80%的企业还 处于门外汉或初学者的水平。
（一）智能制造能力成熟度模型的提出 （二）模型架构与能力成熟度矩阵
1、维度 2、类和域 3、等级 4、成熟度要求 （三）智能制造能力成熟度要求 1、设计 2、生产 3、物流 4、销售 5、服务 6、资源要素 7、互联互通 8、系统集成 9、信息融合 10、新兴业态
三、模型的应用
（一）整体成熟度模型分级 （二）单项能力模型分级 （三）模型的应用
一、概 述
（一）智能制造是当前制造业转型升级的必经之路
制造业是国民经济的支柱，是一国经济增 长的源动力。没有一个强大而具有创新性的制 造业体系，任何一个经济体都不可能实现繁荣 发展。然而，自国际金融危机爆发以来，世界 各国制造业均面临着市场需求萎缩、产值下降 等困境，客户个性化需求增加、交货期要求越 来越短、低能耗高资源利用率等挑战倒逼制造 业要转型升级。与此同时，云计算、大数据、 物联网等新兴技术逐渐兴起，给各国制造业企 业带来了新的转型思路。因此，主要经济体纷 纷提出了利用信息技术提升传统制造业发展的 国家级战略和规划，如美国的“先进制造业国 家战略计划”、德国的“工业4.0”、日本的 “科技工业联盟”、英国的“工业2050战 略”、中国的“中国制造2025”等，制造业 已成为各国在新一轮技术革命和产业变革中占 据制高点的必争战场。
智能制造技术课件ppt
云计算技术： 实现制造资 源的集中共 享、动态配 置和在线管 理
大数据分析技 术：对感知数 据进行处理、 分析和挖掘， 为制造过程优 化和决策提供 支持
人工智能技 术：实现制 造过程的自 动化、智能 化和优化控 制
智能制造技术的实 践案例
平台架构：包括数据采集层、数据处理层、应用层
数据采集层：实现各类数据的采集，包括设备运行数据、生产过程数据、产品检测数据等
数据采集：实时监测、采集 生产过程中的数据
平台架构：云计算、物联网、 大数据等技术的融合
数据处理：利用云计算技术 对海量数据进行高效处理
应用场景：生产计划、质量 控制、能耗管理等
智能制造技术的挑 战与未来发展
技术创新：智 能制造技术需 要不断进行技 术创新，以适 应不断变化的
市场需求。
信息安全：智能 制造技术需要处 理大量的数据， 因此信息安全是 智能制造技术所 面临的重要挑战
创新应用：基于不同技 术的智能制造技术融合 创新，可以应用于不同 的制造领域，如机械制 造、电子制造、汽车制 造等，为这些领域带来 更高的生产效率和更好
的产品质量。
添加标题
实践经验与启示：在实 践应用中，智能制造技 术需要结合企业的实际 需求进行定制化开发， 同时也需要重视技术人 才的培养和管理，以充 分发挥技术的优势和潜
之一。
人才短缺：智能 制造技术需要具 备相关技能和知 识的人才，ห้องสมุดไป่ตู้是 目前市场上这类 人才比较短缺。
成本问题：智能 制造技术的设备 和系统成本较高， 对于一些小型企 业来说是一个较
大的负担。
数字化制造
物联网技术
人工智能技术
5G通信技术
数字化转型：将传统 的制造模式升级为数 字化制造模式，提高 生产效率和产品质量
生产制造执行管理系统技术规格具体明细
生产制造执行管理系统技术规格具体明细生产制造执行管理系统（Manufacturing Execution System，MES）是一种为制造企业提供实时控制和信息管理的软件系统。
它可以协调和监控整个生产过程，并将生产数据与企业资源计划（ERP）系统集成，以实现生产计划的执行和控制。
下面是生产制造执行管理系统技术规格具体明细：1.数据采集和监控：MES系统应该能够采集和监控生产设备和工艺参数的实时数据，包括温度、压力、速度等。
它需要支持多种数据接口和通信协议，以与各种类型的设备进行集成。
2.生产计划管理：MES系统应当能够生成生产计划，并将其与ERP系统中的订单和库存数据进行同步。
它应该能够考虑设备和人力资源的可用性，并进行排程和资源分配。
3.质量管理：MES系统应该具备强大的质量管理功能，能够收集和分析生产过程中的质量数据，并与质量控制系统集成。
它应该能够检测异常和错误，并触发警报和纠正措施，以提高产品质量。
4. 工艺路线和工艺参数管理：MES系统应该能够管理产品的工艺路线和工艺参数，并将其与产品BOM（Bill of Materials）进行关联。
它应该能够跟踪和记录产品的制造过程，并进行工艺参数的调整和追溯。
5.能力评估和计划：MES系统应该能够评估和计划企业的生产能力，包括设备的利用率、产能和效率。
它应该能够提供实时的数据和图表，以帮助管理层了解生产状况并做出决策。
6.进度跟踪和报告：MES系统应该能够跟踪生产进度，并生成各种类型的报告，包括生产进度、产品质量和资源利用率等。
它应该能够将报告自动发送给相关的人员，并支持报告的导出和共享。
7.人力资源管理：MES系统应该能够管理企业的人力资源，包括员工的技能和培训记录。
它应该能够根据生产计划自动分配和调度工人，并记录他们的工作时间和生产绩效。
8.故障诊断和维护管理：MES系统应该能够及时监测设备的健康状态，并发现和诊断故障。
它应该能够生成维护计划，并记录维护操作和结果。
AE2000B1型系统说明书11
A E2000B1型过程控制实验系统使用手册系统说明书目录第一章硬件系统 (3)1.1系统主要特点 (4)1.2实验对象组成结构 (5)1.2.1 检测装置 (6)1.2.2 执行装置 (8)1.3控制台组成结构 (9)1.3.1 电源和I/O信号面板 (9)1.3.2 智能调节仪面板 (10)1.3.3 远程数据采集模块ICP-7017、ICP-7024面板 (13)1.3.4 S7200PLC模块面板 (15)1.3.5 流量积算变送仪面板 (21)1.3.6 变频器面板 (22)1.4RS-485接口转换器与通讯电缆 (24)1.4.1 RS-485接口转换器 (24)1.4.2 通讯电缆 (24)第二章软件系统 (25)2.1S7200PLC下位机程序软件 (25)2.1.1 STEP 7-Micro/WIN32软件简介 (25)2.1.2 S7200PLC程序的下载 (27)2.1.3 程序中开放的变量 (29)2.2MCGS组态软件 (31)2.2.1主控窗口 (31)2.2.2 设备窗口 (31)2.2.3 用户窗口 (32)2.2.4 实时数据库 (32)2.2.5 运行策略 (33)第一章硬件系统生产与生活的自动化是人类长久以来所梦寐以求的目标，在18世纪自动控制系统在蒸汽机运行中得到成功的应用以后，自动化技术时代开始了。
随着工业技术的更新，特别是半导体技术、微电子技术、计算机技术和网络技术的发展，自动化仪表已经进入了计算机控制装置时代。
在石油、化工、制药、热工、材料和轻工等行业领域中，以温度、流量、物位、压力和成分为主要被控变量的控制系统都称为“过程控制”系统。
过程控制不仅在传统工业改造中，起到了提高质量，节约原材料和能源，减少环境污染等十分重要的作用，而且已成为新建的规模大、结构复杂的工业生产过程中不可缺少的组成部分。
随着计算机控制装置在控制仪表基础上的发展，自动化控制手段也越来越丰富。
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菲利科电子技术有限公司
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天津菲利科电子技术有限公司
V 1.0 应用技术部
生产制造车间数据采集控制系统
重要声明：
版权
本技术方案书包含的所有内容均受版权法保护，未经天津菲利科电子技术有限公司书面授权，任何组织和个人不得对本说明书全部或部分内容进行改编复制或转载并用作商业用途。
一、 需求背景
通过MES的实施，可以消除企业计划层与现场控制层的信息鸿沟，而MES发挥真正作用的一个主要前提就是现场各种数据的实时采集，它强调是精确的实时数据。
而现阶段的数据采集，大部分还是需要人工录入，无法保证数据的精确性与及时性，从而会对MES的实施产生影响，无法发挥其优势。
因此，为保证数据的实时性与准确性，实现对数据的自动采集，就显得尤为重要。
二、 系统概述
通过菲利科“生产制造数据采集控制系统”可以采集作业车间内各传感器、PLC及智能仪表等作业数据，并将采集数据存储于控制中心数据库，而MES系统可以直接调取数据库数据，从而实现数据的无缝对接。
通过本系统，可大大减轻客户工作的复杂度，省时省力，方便后续设备的扩充管理等工作。
因工厂车间内需监控的设备间距离较近，并且车间附近一般布有网线，因此，硬件设备方面采用ZigBee近程采集控制设备与以太网相关设备进行配合，软件方面采用菲利科专利产品——物联网数据通道引擎及相关客户端软件实现数据显示、监测及设备控制、报警及任务发布等功能。
三、 解决方案
本方案通过“无线ModBus智能采集控制终端”可以采集PLC、智能仪表数据。
通过“ZigBee 智能采集控制终端”可以采集与设备相连的传感器（如温度传感器等）数据，并可进行继电器输出控制。
通过“ZigBee-以太网集中网关”可接收“无线ModBus智能采集控制终端”与“ZigBee智能采集控制终端”所采集的数据，并通过以太网传输至控制中心；同时，可以接收控制中心指令，发送给采集设备，对现场设备实现远程智能控制。
通过“智能人机交互终端”可以发布作业任务、图纸等；同时，还可以采集传感器、PLC、智能仪表的数据，并可通过以太网传输至数据中心。
系统结构示意图如下：
图1 系统结构图（部分图片仅供参考）
四、 系统硬件设备
无线ModBus智能采集控制终端ZigBee无线采集控制终端
ZigBee-以太网集中网关智能人机交互终端
五、 物联网数据通道引擎
该引擎作为整个 “生产制造数据采集控制系统”的核心组成部分，可实现对大量接入设备数据进行接入、解析处理等，具有数据接入、数据解析处理、数据呈现、数据存储和设备接入、大量设备管理、设备扩充等功能，支持多种接口，可与MES/MIS等大型工业管理系统进行数据库对接。
（具体功能可协商定制）
六、 客户端管理软件
本客户端软件作为与客户直接交流的平台采用友好而又简便的界面，使普通工作人员在面对复杂的数据统计和数量众多的设备管理时也能得心应手，为配合MES管理，可以实现的功能主要有：
1、设备实时数据显示；
2、实时报警功能；
3、设备远程控制；
4、作业任务调度发布；
5、设备在线状态管理；
6、设置不同账号的权限；
7、历史数据查询与导出等。
（具体功能可根据需要定制）
以下为相关功能示例展示：
天津菲利科电子技术有限公司
联系人：应用技术部（刁工，1 8 2 2 2 4 1 1 8 0 5 ） ＱＱ：2 3 2 8 0 3 5 0 4 5。