發布日期：2022-07-20 點擊率：121
一．引言
現代遠程教育是以電視、廣播、網絡、電話、函授等多種傳播媒體和信息傳輸方法進行教育的一種新型教育模式，它突破了教師和學生在時間和空間上的障礙，使學生可以在具有傳媒或信息的地方進行學習。
理論和實踐是教育的兩個重要方面，然而在目前的遠程教育中，發展是不平衡的，在遠程的課堂教育中，目前有雙向視頻、VCO點播、BBS討論和答疑、Email作業及批改等多種形式的現代遠程教育方式；而在實驗環節，特別是理工科專業，適合遠程教育特點的配套實驗項目比較少，更缺乏像遠程遙控之類不受時間和空間限制的實驗。在這種情況下，我們開展了遠程遙控實驗的研究，并取得了計算機人機 操作界面（HMI）、可編程控制器（PLC）、交流伺服電機控制系統（AC Servo Motor Controller）、多功能仿真實驗箱、全自動機械設備等實驗項目的遠程遙控實驗探索，已取得初步成功并得到應用。WebAccess就是其中一個成功的案例，網際組態軟件WebAccess是完全基于瀏覽器的人機界面（HMI）和數據采集監控系統(SCADA)軟件，遠程遙控實驗系統使用WebAccess通過計算機Internet/Intranet網絡去實現對一種機械實驗設備控制、并監視該設備的運行狀況。
本文中介紹一臺由PLC控制的全自動紙幣捆扎機的實驗設備，通過網際組態軟件WebAccess進行遠程實驗（這臺設備的PLC控制程序也可以使用遠程實驗方法通過網絡進行編程、調試。這些內容不在本文討論范圍之內）。
二．遠程監控實驗的基本構建
遠程遙控實驗是以軍事和工業生產中的遙控方法為參考，但和它們又不一樣，遙控實驗系統具有兩大特點：１．作為實驗設備，成本不能很高；２．要滿足從基礎或者說從“０”開始編程的要求，也就是說軍事或工業的遙控，主要實現的是操作過程，而實驗設備的遙控是根據實驗要求建立控制規律并實現操作過程。
計算機網絡是遠程遙控實驗的基礎，可以是因特網，也可以是局域網。通過網絡，學生的客戶機登陸到實驗室的工作站上，運行相應的遠程遙控軟件，即可對實驗設備進行編程、調試、運行等實驗操作。WebAccess遠程實驗系統如下圖所示。
遠程監控實驗的組成，分為硬件和軟件兩大部分。硬件除了計算機及其網絡外，還需要相應的實驗設備。這些實驗設備應滿足遠程遙控實驗的需要。可以按照遠程遙控實驗的要求進行全新設計，或者將常規實驗設備進行改造。WebAccess監控的全自動紙幣捆扎實驗機是按照銀行使用的工業設備進行改造的遙控實驗設備。
軟件部分包括系統軟件和應用軟件，根據不同的實驗要求，使用不同的應用軟件，Web Access就是一種應用軟件，它是基于網絡瀏覽器的架構的網際組態軟件，可以通過互聯網進行遠程的監控、繪圖、修改、創建數據庫，并且其免費無限客戶端的功能非常適合應用于遠程遙控實驗系統。
三．網際組態軟件WebAccess 的主要功能
WebAccess是研華公司推出的一種網絡化組態軟件，WebAccess完全是以網絡瀏覽器Internet Explore為基礎的，和傳統的組態軟件相比較，其基于網絡架構的內核兼有傳統組態軟件的單機功能和網絡功能，而且在網絡功能上克服了傳統組態軟件的諸多架構局限，將有潛力成為未來網絡時代的特色自動化軟件。而本應用案例也充分發揮了網際組態軟件WebAccess的網絡功能。
Web Access是由客戶端、監控節點、工程節點三部分組成。WebAccess的客戶端用 Web瀏覽器來充當一個全功能的操作員站和工程師站，它是一個插件程序，運行與瀏覽器有關。WebAccess 客戶端實際上是一種人機界面（ＨＭＩ）軟件，提供實時的數據顯示、動畫、趨勢、報警和報告等功能，以滿足工程控制的需要。WebAccess 客戶端使用TCP/IP協議通過因特網或局域網和監控節點連接。
Web Access 監控節點是一個遠程計算機，它于自動化設備相連接并通信，監控節點軟件安裝在遠程的工作站計算機中，提供管理控制和數據采集（SCADA）功能，包括：通訊驅動程序；報告和趨勢記錄實時數據；報警及其記錄；安全和事件記錄等。
WebAccess 工程節點作為集中的數據庫和web 服務器，提供客戶端和監控節點間的初始連接，提供“工程管理員”功能以創建Ｉ／Ｏ數據庫，報警和圖形等。
Web Access軟件除了具有一般組態軟件所具有的常用的繪圖，建點，動畫，數據顯示，趨勢圖，事件報警，記錄和報表等功能外，具有以下特點：
1. 通過網絡實現遠程診斷維護，遠程建構、修改圖形及數據庫；
2. 先進的數據庫架構，方便用戶工作中既可以先設定硬件，也可以先繪圖形，高效靈活；
3. 多工非同步建構功能，允許多用戶同時建構數據庫，完全具備網絡多用戶功能；
4. 多疊式網絡安全結構（防火墻＋內建安全系統），保護用戶數據的安全。
5. 矢量繪圖方式，圖形大小不易失真，在不同分辨率、不同大小的顯示器上無須調整界面大小；并且可直接導入 AutoCAD的DXF文件，進行全功能的編輯。
6. 簡易的TCL 腳本，便于在不同的操作平臺、不同的瀏覽器上都能發揮功能。
Web Access的這些特點，特別是遠程診斷維護、遠程的操作、控制功能和多用戶功能，對于建立遠程實驗系統是非常有用的
四．應用實例——全自動紙幣捆扎機
全自動紙幣捆扎機是我校機械實驗室的一臺機電一體化的實驗設備，屬于自動機械類。采用三菱可編程控制器（FX1N--60MT）控制設備的８個電動機，２個電磁鐵，２個加熱器等部件。它的功能是實現成疊紙幣的一縱兩橫三次捆扎，整個工作過程是可以全自動進行的，捆扎機的自動工作過程如下：
將一疊紙幣放入捆扎機定位擋板的位置——按啟動按鈕——定位擋板打開——橫梁壓緊紙幣——送帶形成環狀——壓緊帶頭——抽緊帶子——下加熱器上升，加熱帶頭重疊部分——割刀上升割斷帶尾——下加熱器和割刀下降（完成一縱的捆扎）——橫梁微升——機械手持幣左轉９０度——（重復上述從橫梁壓緊后的工作過程，同時進行縱向和橫向捆扎帶十字交差部分的熔接）上加熱器下降——加熱交差部分——上加熱器上升——（若上、下部分工作都完成，則完成了一橫的捆扎）——橫梁微升——機械手持幣右轉１８０度——（重復上述從橫梁壓緊后一橫的工作過程，包括上加熱。完成二橫的捆扎過程）————橫梁微升——機械手持幣左轉９０度居中——橫梁壓緊——釋放持幣機械手——橫梁上升——定位擋板關閉（完成全部捆扎過程）。整個自動過程由PLC（可編程控制器）控制。
Web Access是作為捆扎機的監控和操作界面疊加在設備的PLC上，根據捆扎機的工作過程要求，進行Web Access的設計：
1. 建立捆扎機的工程項目，包括用戶名，密碼，工程名，IP地址等；添加節點，啟動核心程序；設置通訊端口參 數。對三菱FX系列PLC，通訊參數可選擇9600波特率，７位數據位，１位停止位，EVEN(偶校驗)；
2. 定義該設備PLC的控制點，整機共使用近60個控制點，主要是各個工作畫面的狀態顯示和操作控制所需要 PLC的X、Y、M、D點；
3. 設計工作畫面，包括開機畫面、功能選擇畫面、主要（自動）工作畫面、手動工作畫面、參數設置畫面、故障 復位畫面等。完成各個工作畫面的繪圖；
4. 分配各個工作畫面所需要的控制點，包括：
在主要（自動）工作畫面中，主要是各個電動機、電磁鐵和加熱器的工作狀態顯示，啟動、停止、送／收帶操 作按扭等，以及票面選擇、報警等畫面切換按扭；
在手動工作畫面中，主要是各個電動機、電磁鐵的手動操作及其狀態顯示；
在參數設置畫面中，對各個捆扎過程的主要參數，例如送帶長度、加熱時間等工作參數進行設置。
其他畫面的設置，等等。
5. 建立各個點的動畫連接及腳本語句。
將完成的Web Access設計保存到磁盤后（DRW和BGR兩種文件格式），通過網絡從Client下載到Node節點并啟 動節點，然后進入監控狀態，即可通過計算機網絡調試、修改程序，直到完成整個工作過程。
五．結束語
在遠程實驗的設計過程中，由于WebAccess的工作過程，都可以通過網絡進行，因此參加實驗的學生真正參與到通過遠程遙控來控制一個真實設備的實驗過程，這對于鞏固理論知識，提高動手能力的幫助是非常大的。
從另一個方面來說，通過網際組態軟件遠程遙控實驗，既學習了遙控的基本方法，又能對自動化軟件這一領域深入地了解，擴大了學生的知識面，提高了學生的綜合素質。
對于學校的開放教育來說，特別是網絡教學的不斷深入，自動化教育領域也向著網絡化發展。實驗室的計算機在實驗期間可以２４小時開機，網際組態軟件的應用，對以業余學習為主的學生，不管身處何地、身居何時，都可以靈活安排上網時間，進行實驗課程項目，既不影響工作，又不影響學習。
WebAccess的免費無限客戶端的功能，不管同時參加實驗的學生有多少，都能為異地的學生同時參加實驗提供了良好的環境。
在使用網際組態軟件WebAccess的時候，稍感不足的是：由于采用了矢量繪圖方式，在繪圖過程中，放大畫面后，畫面響應速度變慢。
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