一种具有Web功能的自动化实训平台的制作方法

本发明涉及自动化类专业实验设备，尤其是一种具有Web功能远程学习的网络控制实训平台。

背景技术：

随着国家智能制造的提出和物联网的推广，现代工业控制系统规模越来越大，控制节点越来越分散，设备越来越先进，智能化程度越来越高。基于网络的智能化控制是工业控制的发展趋势，也是高职院校亟需提升的教学内容。

新技术的学习和应用对于工科而言，实验设备升级问题尤为突出，如设备更新资金紧张或场地受限，将导致学生的理论知识学习与实践动手能力脱节，且目前实验（训）也多局限于单机实验，网络系统的搭建相应实验较少，缺乏与实际应用对接。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种可通过局域网或互联网对分散的现场控制设备进行远程操控，并可修改数据、观察实时运行参数和曲线；可扩展多媒体教学内涵，增加教学内容的直观性与形象化；提高教学仪器和设备的使用效率的具有Web功能的自动化实训平台。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：一种具有Web功能的自动化实训平台，它采用组态软件Wincc开发，实训平台中集成了多种智能设备驱动；项目开发采用Wincc的图形编辑器及编写脚本程序来实现，组态界面通过Web服务器及网络与远程监控端实现远程登录，远程监控端安装Wincc web navigator 客户端，即可实现与远程实验Web服务器进行通讯；实训平台控制器与相应的实验设备连接，设备操控可远程登录操作监视，也可通过Wincc界面、触摸屏界面及控制器软件进行操控。

作为本发明的进一步改进；所述的实训平台的实训设备及元器件包含PLC、HMI、变频器、视觉传感器、激光测距仪、水基液位传感器、编码器等，知识点涉及控制技术、PLC编程技术、组态技术、变频技术、现场总线技术、以太网技术、计算机网络及传感器技术等。所述的实训平台的项目和系统功能，可根据学校实训设备更新情况持续开发新项目；在项目知识点的选择时，应具有代表性和典型性。

作为本发明的进一步改进；所述的实训平台网络类型选取Profibus、Profinet、Modbus、OPC通信协议。

作为本发明的进一步改进；所述的实训平台的系统集成的方法采用以下两种：

（1）Wincc组态软件的设备驱动：包括西门子、三菱、施耐德等PLC驱动；

（2）建立OPC服务器：对于 Wincc组态软件的设备驱动中不包含的协议，可以利用OPC软件（例如支持多种协议的Kepserver软件），在计算机上建立OPC服务器采集现场不同智能测控装置的数据，并通过Wincc的OPC客户端功能将数据集成在Wincc平台上。数据平台建立后，实现不同项目控制器间的互操作还需要在Wincc平台上进行程序编写从而完成控制器间的互操控功能。网络元器件视现场项目所用设备选择和配置，包括各种通信接口、通信模块、协议转换器、交换机、路由器等。整个实训平台可实现整个控制系统项目间的通信与数据交换。

作为本发明的进一步改进；所述的远程监控端的PC机第一次访问Web服务器时，需要安装客户端，相比安装实训平台各种控制软件而言，客户端安装非常轻便省时。客户端安装成功后，输入实训平台预先设置的登录名称及密码，现场画面即被显示，可根据画面导航，访问与操作各个项目、各种界面，完成参数修改与调节等功能。对项目操作的权限，如画面编辑、变量修改、报警确认等远程编辑与操作功能，在服务器侧的用户管理中预先设置了不同用户和操作权限。

采用上述技术方案后，本发明具有以下有益效果：

1.缓解经费紧张或台套数少对学生学习带来的不便，减少了由于台套数少，现场操作、演示围观效果不佳等诸多不便；

2.客户端使用实训平台简单、方便。无需安装PLC软件、HMI软件、组态软件等控制类软件，在客户终端只需通过IE浏览器就可监控运行Wincc工程，不需在客户机上安装整个实训平台软件；

3.从底层设备到服务器的建立全部采用控制领域典型设备和软件实现设计、编程和系统运行，控制理念和专业知识贯穿整个系统，实训平台本身就是一个实际的应用工程案例；

4.系统扩展性强。可依托已有实验（训）设备，或在已有设备基础上购置通信模块即可将开发的项目纳入实训平台，对设备场所不做明显要求；对于新技术应用设备，即使只有一套设备也可开发表现其功能和特性的项目，在实训平台中运行教学演示和操作演示，形成资源共享；

5.项目操作方式灵活，具有实验、演示和教学的功能。每个项目可以实现单机现场控制、可以通过WINCC界面控制，也可以通过远程客户端控制，具有实验（训）室实验（训）、课堂演示与教学等功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的实施例中实训平台的系统结构图；

图2为本发明所提供的实施例中实训平台的项目构成。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本具体实施方式采用以下技术方案：一种具有Web功能的自动化实训平台，它采用组态软件Wincc开发，并在实训平台中集成了设备驱动2，项目开发采用Wincc的图形编辑器及编写脚本程序来实现，Wincc组态界面通过Web服务器1及网络与远程监控端4实现远程登录，远程监控端4安装Wincc web navigator 客户端，即可实现远程与实验平台的Web服务器1进行通讯；组态软件Wincc和Web服务器安装在PC机3中，控制器7与实验设备8连接，PC机5、触摸屏6可单机操作服务器中建立的项目，也可通过PC机3直接操作Wincc界面，实现项目的操控。

所述的实训平台的项目包含六个项目：项目1：基于PID的乒乓球悬浮位置控制系统，侧重PID闭环控制运行参数修改、运行曲线研究；项目2：基于视觉传感器的液位质量检测系统，侧重视觉传感器在工程中的应用研究；项目3：基于变频器模拟量的控制系统，侧重变频器的无级调速研究；项目4：基于现场总线的变频调速系统，侧重现场总线在底层控制设备中的应用；项目5：生产车间求助呼叫系统，侧重从真实生产车间采集开放数据、体验真实生产场景、实现数据共享；项目6：流体配料控制系统，是过程控制的典型应用，但与前几个项目采用不同的通信协议，侧重于异构网络构建与运行的知识点学习。实训设备及元器件包含PLC、HMI、变频器、视觉传感器、激光测距仪、水基液位传感器、编码器等，知识点涉及控制技术、PLC编程技术、组态技术、变频技术、现场总线技术、以太网技术、计算机网络及传感器技术等。实训平台的项目和系统功能，可根据学校实训设备更新情况持续开发新项目；在项目知识点的选择时，应具有代表性和典型性。

所述的实训平台网络类型选取市场上占有率较高的Profibus、Profinet、Modbus等协议。实训平台的系统集成的方法采用以下两种：

（1）Wincc组态软件的设备驱动：包括西门子、三菱、施耐德等PLC驱动；

（2）建立OPC服务器：对于 Wincc组态软件的设备驱动中不包含的协议，可以利用OPC软件，例如支持多种协议的Kepserver软件，在计算机上建立OPC服务器采集现场不同智能测控装置的数据，并通过Wincc的OPC客户端功能将数据集成在Wincc平台上。数据平台建立后，实现不同项目控制器间的互操作还需要在Wincc平台上进行程序编写从而完成控制器间的互操控功能。网络元器件视现场项目所用设备选择和配置，包括各种通信接口、通信模块、协议转换器、交换机、路由器等。整个实训平台可实现整个控制系统项目间的通信与数据交换。

任意授权的客户机只要安装Wincc web navigator 客户端，即可实现与远程实验室WEB服务器进行通讯。远程监控端PC机第一次访问Web服务器时，需要安装客户端，相比安装实训平台各种控制软件而言，客户端安装非常轻便省时，且操作简单。客户端安装成功后，输入实训平台预先设置的登录名称及密码，现场画面即被显示，可根据画面导航，访问与操作各个项目、各种界面，完成参数修改与调节等功能。对项目操作的权限，如画面编辑、变量修改、报警确认等远程编辑与操作功能，在服务器侧的用户管理中预先设置了不同用户和操作权限。

本发明的使用可扩展多媒体教学内涵，增加教学内容的直观化与形象化。尤其对于台套数少的贵重设备或新设备的使用采用所发明的实训平台进行项目开发和演示，可让学生全面了解新产品、新设备的性能及新技术的应用，缩短学生在校学习与企业应用之间的距离，提高学生就业能力。该套实训平台开发的项目可形成符合现代工业的具有自动化类专业特色的学习资源；实训平台的远程操控可扩大资源共享范围，并为远程教学提供可视化学习资源和共享实验室方案。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下， 能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。