В этом исследовании разрабатывается новый метод изучения мехатроники с использованием удаленного мониторинга и управления на основе программируемого логического контроллера (ПЛК) и WebAccess. Модуль мехатроники, веб-камера и ПЛК были интегрированы с программным обеспечением WebAccess для организации удаленной лаборатории. Предлагаемая система позволяет пользователям получать доступ к Интернету для удаленного мониторинга и управления мехатронным модулем через веб-браузер, тем самым повышая гибкость работы, позволяя персоналу удаленно управлять мехатронным оборудованием. Управление мехатроникой и удаленный мониторинг были реализованы путем установления связи между ПЛК и WebAccess. Аналитические результаты показывают, что предлагаемая система осуществима. Пригодность этой системы продемонстрирована в отделе промышленного образования и технологий Национального педагогического университета Чанхуа, Тайвань. Предварительная оценка системы была обнадеживающей и показала, что она успешно помогла учащимся понять концепции и освоить методы удаленного мониторинга и управления.
Ключевые слова: мехатроника, удаленное управление, мониторинг и управление, обучение через интернет.
Системная интеграция и автоматизация мехатроники быстро переходят к удаленному мониторингу через Интернет, что сокращает человеческие ресурсы, необходимые для контроля механических функций на заводах. С быстрым развитием глобальных информационных технологий, увеличением числа пользователей компьютеров, развитием промышленных коммуникационных технологий и усовершенствованием технологий, связанных с системой мониторинга и интеллектуальными электронными устройствами, многие компании теперь предлагают системы мониторинга с широким набором функций. Advantech WebAccess — это первое программное обеспечение, основанное на человеко-машинном интерфейсе (HMI) с диспетчерским управлением и сбором данных (SCADA), встроенными в браузеры. Сайгин и Кахраман представили веб-лабораторию ПЛК (программируемый логический контроллер) для проектирования производства. Мугарбель и др. оценили и сравнили различные лабораторные установки удаленного доступа по всему миру. Хуи и др. предложили преподавателям учитывать целевые знания при рассмотрении альтернативных вариантов обучения с помощью технологий или разработке веб-курса.
Широкое использование Интернета увеличивает потребность в веб-приложениях для распространения поиска и обмена информацией для поддержки различных видов деятельности. Возможность подключения к Интернету в любом месте способствует переопределению внутренних процессов промышленной автоматизации, расширяя физические границы. Web Access предлагает ряд преимуществ для систем удаленного мониторинга по сравнению с обычными структурами, например, устраняет необходимость в дополнительной серверной системе. Таким образом, WebAccess экономит время при установке системы, позволяя немедленно проводить контрольные испытания через Интернет. Точность мониторинга требует системы визуального мониторинга, оснащенной камерами, способными мгновенно передавать изображения, и веб-камера обеспечивает идеальное решение.
Лаборатория позволяет пользователям проводить эксперименты, собирая физические данные из удаленного места, которые отображаются на экране компьютера через сетевое соединение. Технологии веб-обучения также можно применять к общим системам дистанционного управления во многих областях исследований и техники. Все большее число систем взаимодействия с пользователем внедряется на всех уровнях образования для поддержки учителей. Помимо обеспечения гибкости обучения и включения новых образовательных ресурсов, обучение через Интернет знакомит учащихся с компьютерами как с инструментом обучения. Учебные веб-модули, используемые в курсах по производству и робототехнике, такие как модули робототехники и дизайн-проект для старшего поколения, представлены Радхарамананом и Дженкинсом. Инженерное образование требует серьезной лабораторной работы, которая часто является дорогостоящей и быстро устаревает. Таким образом, лабораторные эксперименты имеют большое экономическое значение для инженерного образования.
Благодаря использованию модуля мехатроники в этом исследовании используется подключение к Интернету с использованием веб-сервера для управления различными базами данных. Увеличение количества инженерных и контрольных точек, подключенных к Интернету, позволит интегрировать периферийные ресурсы для постепенного расширения структуры удаленных систем мониторинга. Удаленные системы, разработанные в предыдущих исследованиях, требуют дополнительных веб-серверов, которые сложно обслуживать и которые не имеют прямого доступа к основным данным, поскольку системы удаленного мониторинга представляют собой дополнительные веб-страницы. Напротив, архитектура, предложенная в этой работе, основана на сети, и все необходимые функции могут быть реализованы непосредственно в сети.
Сетевые системы обучения могут служить стимулом для преподавателей университетов проводить курсы дистанционного обучения. Гаджанов и Нафальски рассмотрели педагогическую эффективность дистанционного обучения, уделив особое внимание удаленным лабораториям измерения и контроля. Мачотка и др. предложил удаленную лабораторию NetLab в Университете Южной Австралии. NetLab изначально разрабатывался как учебная среда, которая позволяет студентам сотрудничать при проведении удаленных экспериментов, как внутри страны, так и за рубежом, через Интернет. Эррера и Фуллер представили модель реализации удаленных экспериментальных лабораторий в распределенном совместном сценарии, сосредоточив внимание на двух важнейших ключевых элементах: обмен знаниями и взаимодействие для совместной работы. Ян и др. разработал компьютерный модуль онлайн-обучения, чтобы помочь студентам инженерных специальностей понять сложные концепции. В этом исследовании также сообщалось о восприятии студентами онлайн-обучения.
WebAccess — это мощная часть программного обеспечения для графического мониторинга, способная проектировать и создавать многофункциональный человеческий интерфейс и может использоваться для сбора данных, обработки предупреждений о тенденциях и систем отчетности. Анимированный рабочий интерфейс настраивается с помощью мехатронного оборудования и управляемых устройств ввода-вывода (I/O), предоставляя ряд графических инструментов для удобства пользователя. Была представлена система автоматического управления на основе программного обеспечения WebAccess для интеллектуальных зданий, в которой энергосистема используется для улучшения работы и обеспечения распределенного контроля и централизованного управления зданиями.
Интеграция Интернета в инженерное образование обычно достигается следующими способами. (1) Веб-сайты предоставляют различные онлайн-функции и облегчают управление экспериментами. (2) физическое оборудование заменяется оборудованием в удаленных лабораториях. (3) веб-лаборатории позволяют студентам устанавливать параметры и управлять оборудованием из удаленных мест. Цель данного исследования состояла в том, чтобы лучше понять восприятие студентами бакалавриата инженерных специальностей образовательных технологий в целом и обучения через Интернет в частности. Это исследование вносит следующий вклад в изучение мехатроники. Разработана и экспериментально протестирована платформа дистанционного обучения с использованием модуля мехатроники. Учебные упражнения были специально ориентированы на цели лаборатории. Были разработаны механизмы дополнительной поддержки студентов. Представлены технические аспекты предлагаемой платформы.
Выводы
В статье рассматривается новая система удаленного графического мониторинга и управления для обучения мехатронике. Таким образом, программирование человеко-компьютерного интерфейса, построение точек данных и установка всех необходимых функций могут быть реализованы непосредственно в Интернете. Предлагаемая система даже обеспечивает удобное дистанционное обслуживание, при котором администраторы напрямую входят на страницу управления, чтобы изменять функции, создавать резервные копии данных и выполнять обновления.
Литература:
- Макаpов И. М., Лохин В. М., Манько С. В., Романов М. П., Ситников М. С. Устойчивость интеллектуальных систем автоматического управления / Информационные технологии. Приложение. 2013, № 2.
- Stouffer K., Falco J., Scarfone K. Guide to Industrial Control Systems (ICS) Security. [Электронный ресурс]. National Institute of Standards and Technology Gaithersburg. Gaithersburg, Maryland, USA. 2011.
- Meixell B., Forner E. Out of Control: Demonstrating SCADA Exploitation // Black Hat 2013. [Электронный ресурс]. Black Hat Conference. Las Vegas, Nevada, USA. 2013.
- Глебов О. А. Защита автоматизированных систем управления промышленных предприятий. // Мобильные телекоммуникации. № 6. 2012.
- Zeng W. Secure Distributed Control Methodologies with Built-in Defense in Distributed Networked Control Systems. [Электронный ресурс]. North Carolina State University. Raleigh, North Carolina, USA. 2013.
