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毕业论文（翻译）
题 目 基于PLC和WebAccess的机电一体化远程
监控系统的开发
原 题 Development of Remote Monitoring and a Control System Based on PLC and WebAccess for Learning Mechatronics
基于PLC的控制系统远程监控的发展和用WebAccess
学习机电一体化
Wen-Jye Shyr, Te-Jen Su，and Chia-Ming Lin
摘要：这项研究开发了一种新颖的、基于在可编程逻辑控制器（PLC）和WebAccess下的、采用远程监控机电一体化的学习方法。机电一体化模块、Web-CAM、PLC与WebAccess软件集成在一起组成一个远程实验室。该系统使用户能够通过网络控制机电一体化模块浏览器访问Internet进行远程监控，从而提高控制偏远地区的机电一体化设备的灵活性。通过建立沟通实现监测PLC和WebAccess之间机电一体化控制和远程控制。分析结果表明该系统是可行的。这个系统适用于中国工业教育以及台湾国立彰化教育大学技术系。对该系统的初步评估较为让人满意，这表明它在帮助学生了解概念并掌握远程教学监测和控制技术方面取得了成功。
关键字：机电一体化，远程控制，监控和控制，基于Web的学习
- 简介
系统集成自动化和机电一体化通过快速转向远程监控互联网来减少所需的人力资源以达到监控工厂的机械功能。随着迅速全球信息技术的发展、计算机用户数量的增加，很多公司用与工业通信技术与工程相关的技术改进监控系统和智能电子设备。随着这项技术的成熟，它已经能够提供广泛的监控系统功能范围。Advantech WebAccess是第一个基于人机界面的软件程序（HMI），具有监控和数据采集功能（SCADA）[1]。Saygin和Kahraman [2]提出了一个基于网络的PLC（可编程逻辑控制器）实验室制造工程。 Mougharbel[3]等评估和比较世界各地的各种远程访问实验室装置。Huietal等人[4]
建议教师应该考虑目标、考虑技术辅助时的知识，学习基于网络的替代选择或设计课程。互联网的广泛使用增加了人们对互联网的需求。基于Web的应用程序用于分发搜索和交换信息以支持各种活动[5]。在任何地方连接互联网的能力都有利于重新定义工业的内部过程自动化以及物理边界的延长。Web Access提供了许多优势传统结构的远程监控系统，例如无需额外的服务器系统。通过这种方式，WebAccess节省了建立一个系统的时间，使其立即可以通过互联网进行监测测试。监控准确性要求配备视觉监控系统，而配有能够传输图像的相机则为Web-CAM提供了理想的解决方案。
该实验室允许用户在进行实验的同时从远程位置收集物理数据并通过网络连接显示在计算机屏幕上。基于Web的学习技术也可以应用于许多研究和通用遥控系统工程领域。越来越多的人机接口系统正在各个层面为支持教师教育提供帮助。除了推广教学灵活性并允许纳入新的教育资源，基于网络的学习让学生熟悉计算机作为学习工具也很重要[6]。制造机器人技术课程是基于Web的学习模块的，如由Radharamanan和James[7]提出的机器人模块和高级课程设计项目。工程教育需要大量的实验室工作，这往往成本高昂且迅速过时。因此，实验室实验对工程教育的经济影响有重大意义。
通过使用机电一体化模块，本研究用Web服务器、Internet连接操纵各种数据库。通过增加数量工程和监控位置连接到互联网将实现外围设备的集成资源、逐步扩大远程结构监控系统。开发远程系统之前的研究[8-10]需要额外的Web服务器，缺点是难以维护且无法直接访问核心数据，因为远程监控系统是额外的网页。相比之下，本架构提出的工作是基于网络的，所有必需的功能都可以直接在网上实现。
基于网络的学习系统可以激励大学院系教授的远程教育课程[11]。Gadzhanov和Nafalski [12]对此远程教育的教学效果进行了评论，特别关注了远程实验室的测量和控制。Machotka等[13]提出了南澳大学实验室NetLab遥控器。NetLab最初是作为学习环境来开发的，这使学生能够随时进行国内和国际合作的远程实验。通过互联网, Herrera和Fuller[14]提出了一个模型远程实验以实施分布式协作场景中的实验室，主要关注两个关键要素：共享知识和协作的互动。Yang等人[15]开发了一个基于计算机的在线学习模块帮助工程本科生理解困难概念。该研究还报道了人们对学生在线学习的看法。
WebAccess是一个功能强大的图形监控
软件，它能够设计和构建一个多功能人机界面，可用于数据收集，趋势警报处理和报告系统。动画操作界面可使用机电一体化设备和可控输入/输出（I/O）设备配置，它提供了许多方便用户使用的图形工具。用于智能建筑的WebAccess软件可以搭建一种基于DSP的自动控制系统，其中的能源系统用于改善工作和启用分布式控制和集中管理建筑物[16]。
互联网融入工程教育通常以下列方式实现。
（1）网站提供各种在线功能、便于实验管理。
- 用远程实验室的设备取代物理设备。
- 学生可以基于实验室的网站设置参数和从远程位置操作设备。
这项研究是为了让工程本科生更好地理解教育技术，特别是基于网络的学习。本研究在机电一体化学习中的贡献如下。
- 开发和实验使用机电一体化模块进行测试。
- 实验室学习是主要目的。
- 进一步支持学生们发展的机制。 （4）在技术方面的提出了平台。
- PLC的设计、开发和WebAccess学习系统
WebAccess有以下三个部分
- 项目节点
- SCADA节点
- 客户端节点
项目节点是开发平台，其中集中式数据库和Web服务器提供初始化客户端和SCADA节点之间的连接，允许项目经理创建I/O数据库，建立报警系统，或使用监控数据图表。SCADA节点支持远程PC使用自动化设备进行通信功能和产生数据报告的能力。客户端节点是一个浏览器插件，它提供具有实时数据等功能的人机界面指标，包括闪光、趋势、警报和报告。客户端节点通过SCADA与SCADA节点通信，互联网使用传输控制协议/互联网协议（TCP/IP）。
除了上述功能外，还有学习建立在网络上的系统架构、种类繁多内部通信接口、数据库和可用于各种PLC设备连接的通信能力，例如ModBus TCP/RTU通信协议、串行端口通信、TCP / IP、动态数据交换（DDE）、网络动态数据交换（NetDDE）和打开数据库连接（ODBC）。这些功能可以使互联网通信、数据传输和设备监控更容易。概述界面环境后，内部计算机RS-232提供数据，与PLC的RS-422通信传输数据。
2.1 监控系统的体系结构
图1显示了系统架构项目和SCADA节点并使用计算机作为WebAccess Web服务器。 PLC RS-422通过计算机RS-232提供通信功能。此外Web-CAM还可以实时收集用于远程的机电一体化模块的图像监控，实时显示现场状态。一个客户端可以连接到WebAccess Web服务器直接通过包含项目和SCADA节点通过直接键入Internet的IP地址SCADA节点用于远程监控设备。至维护远程监控软件或修改系统，管理员可以直接连接到项目节点无需直接现场访问减少时间和成本。
2.2 PLC接触点和WebAccess数据点编程
在开发远程图形监控之前打开控制系统操作界面，必须使用计划硬件/软件数据点安全系统（在图形控制中）来构建控制多个用户的权限以提高管理远程监控操作效率。表格1显示机电一体化模块的接触点和机电一体化模块编程，表2显示WebAccess的数据点编程。图2显示了机电一体化模块。 信号是从PLC RS-通过WebAccess服务器馈送到PC RS-232，使客户端能够连接（通过
web）到带有Project和SCADA的计算机。
- 远程图形监控系统
3.1系统和用户单元
不同的学生联系在一起使用不同IP地址的系统。系统和用户单位的主要特征必须是无错误使用。连接到学习系统后，学生导航到基于Web的实验室的网页平台。学生可以通过PLC运行实际的机电一体化系统。他们可以控制他们的软件到实际的机电一体化系统，可以在他们的显示器上通过遵循安装在Web上的Web-CAM操作系统实验室查看实际系统。当学生登录系统时通过互联网，他们可以监控和控制机电一体化实验。Web-CAM遥控器监控面板也可用于直播实际的实验。无论他们是在校园还是在任何偏远地区地点都可以进行实验，用客户端-服务器分布式环境来实现远程监控功能已经实现。
图3解释了受密码保护的远程登录页。 验证帐户信息后，底部屏幕的一部分显示当前用户名，于是用户进入监控系统。该界面可以根据不同用户权限进行调整，方便系统管理和维护。
图4显示了监视和控制页面在左侧屏幕上包含一个控制面板。中远程电机控制中，用户可以监控状态电机动作、系统启动和监控系统实时异常。
图5显示了通过Web-CAM传输的实时反馈图像。该WebAccess视频显示实时嵌入Web-CAM反馈图像进入远程监控和控制系统功能，以突出实际的状态学习系统。
3.2 WebAccess项目经理和SCADA节点
计算机通信技术的突破和多媒体技术的出现对整个计算机应用领域有具有巨大的影响力。HMI可以通过经理系统直接开发。因此，通过网络下载到远程计算机构建Web服务器和启用时可以节省时间，系统管理员可以访问此页面进行管理和维护。通过HMI功能设计个人电脑，终端数据是远程下载的操作接口，然后可以执行最终的在线测试。正确配置后，数据可以链接到WebAccess，Web服务器通过远程IP地址进行监控和系统管理。
- 系统集成测试
登录机电一体化监控系统后，远程用户（客户端）可以利用网络监控机电一体化操作的实时状态，来自工厂中的任何设备反馈于实时帧中的Web-CAM（图6）。因此，设备管理既方便又有效。
- 评估
5.1程序
该研究在WebAccess实验室进行，包括
讲座和实验。该课程由一个管理老师和两名助教。学生来自一群毕业生生（平均年龄21岁）。学生必须在实验室工作之前做好准备并撰写报告完成后，选择完成一个项目。
5.2 措施
使用学习评估系统来测试在教学、学习和学生方面的制度成就。评估对学生有显著影响并鼓励教师探索新的方法改善个人学习态度。学生们需要不断评估自己的表现和他们的同龄人[17]。用户评估是一个域，这不像评估那样明确，比如探索系统是否可用或者是否可用来提高工作效率[18]。
该实验室专为教育应用而设计。进行系统评估以捕获学生喜欢和不喜欢的以及实验是否符合他们的要求需要。该平台首先进行了测试和评估。首先是该机电一体化模块的准确性和测试完整性，并对生成的输出数据检查和验证。其次，在实验室平台建成后进行评估结果。设计了一个评估表来评估系统的可用性和有效性，在这五点上从1表示“非常不同意”到5表示“非常同意”。 项目的分数由实验室进行有效性测量判断是否实验完成了目标。来自于学生对分数的满意度被采纳为实验室成功的指标。
5.3 专家评估
该领域的专家进行了评估，确定嵌入式知识的准确性和教学实验的有效性。实验是由十个参与者验证，每个参与者都是大学教授或研究人员，有平均五年以上的教学经验。对于机电一体化，专家评估总体上是积极的。
5.4 学生评估
学生的评价被用来帮助确定项目的有效性，根据以下内容标准：实验室实验的可用性程度、学生是否获得了实践经验，该项目是否有助于学生了解机电一体化。评估表分配给已注册的研究生，大多数学生积极回应，报告说他们喜欢执行任务并发现它很有趣。
5.5 局限性
虽然这些结果提供了一些有效的见解，但仍然存在一些局限。首先，这项研究代表理论模型的测试，应该是与不同参与者进行进一步测试，包括背景和技术架构。第二，参与者是完成的课程作为学位要求的研究生的一部分。因此，这些结果可能不一定推广到其他人身上。参与者的动机也可以影响结果。第三，由于课程要求和研究重点问题，我们无法完全捕捉到社会互惠关系的存在和互动。
- 结论
该研究开发了一种新颖的远程图形监控并用于学习机电一体化的控制系统。该系统利用WebAccess图形控件于编程人机界面的软件。这个方法与以前的研究[8]有很大不同，大多数远程图形监控系统需要额外的Web服务器，很难维护并且不
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资料编号：[20455]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
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