基于Internet远程控制实验系统的研究与开发

　　基于Internet远程控制实验系统的研究与开发殷培强,俞　立,林示麟,洪　榛,徐建凯(浙江工业大学信息工程学院,浙江杭州310032)摘　要:为让学生能在任何有Internet的地方随时进行实验,提高实验设备的利用率,方便实验设备管理,本院采用双客户-服务器体系建立了远程控制实验系统对液位对象进行控制。该系统包括远程控制、实时曲线显示和视频监控,同时设计了PID、PID自整定、模糊和伺服原理的极点配置控制方法,有利于学生采用不同的控制方法进行实验和比较学习。

　　关键词:远程控制;液位控制;网络实验Research and Development of Internet-Based Remote Control Experimental SystemsYIN Pei-qiang, YU Li, LIN Shi-lin, HONG Zhen, XU Jian-kai(Department of Automation, Zhejiang University of Technology, Hangzhou310032, China)Abstract:For the purposes of letting the students do the experiments at any time where the Internet exists,managing the equipments conveniently and enhancing the utilization ratio of the equipments , a remotecontrol experimental system is established for the liquid-level control by adopting the double client-serverarchitecture . The system includes remote control , displaying the real-time curve and video monitoringsystem. At the same time the PID, auto-tuning PID, fuzzy control and poles placement based on servoprinciple are designed. The students can do the experiments on network with different control algorithmand compare the algorithms.

　　Keywords:remote control; liquid-level control; experiment on network0　引言基于网络的远程实验可分为两类:一类是虚拟实验,另一类是远程控制实验[1]。虚拟实验就是学生对某一对象远程运行仿真环境,其优点是:形象生动,教学趣味性强;不受时空限制,教学灵活,可以提供自主探索和个别化教育的学习环境;提供的信息量大,实现软件资源共享;改善教学资源缺乏的教学现状,教育投资经济合算。但是其缺点也非常明显:

　　主要是将事先准备好的资料编成数据库上网,单向地传递给学习者[2-3]。远程控制实验则是学生远程控制被控对象实物,弥补了虚拟实验的不足。在实现软件共享的同时,更重要的是做到了硬件资源共享。学生通过互联网控制实验室的真实仪器,从实验现场的实时视频图像得到真实客观数据,从而加强了实验操作的真实性。远程控制实验是仿真虚拟实验的延伸和扩展,是计算机网络应用于实验教学的一个发展方向,提供给学生一种全新的实验模型。

　　实验者通过网络直接对实验仪器进行真实控制,具有传统实验的真实感[4-5]。

　　液位是工业生产过程控制中一类重要的被控变量。本文针对液位控制系统进行了远程控制实验的研究,开发了包括服务器、远程客户端和被控对象三部分的远程控制系统。同时实现了PID、PID自整定、模糊控制和基于伺服原理的极点配置算法,有利于学生分别对不同算法进行实验和对比。

　　1　远程实验系统结构1.1　系统硬件结构AE2000B型过程控制实验装置可以实现综合液位和温度控制。本实验主要针对液位系统进行系统的模型辨识和液位的远程控制,其结构图如图1所示。图2所示的基本I/O模块采用数据采集模块ICP-7017和ICP-7024,分别用于液位高度的采集和系统控制量的输出。其中ICP-7017是8通道模拟量输入模块;ICP-7024是4通道模拟量输出模块。

　　ICP-7017模块由24V供电,提供了4通道的输入端口。每一通道根据功能表可输入允许范围的电压或电流,支持485通讯。ICP-7024模块由24V供电,提供了4通道的输出端口。每一通道根据功能表可输入允许范围的电压或电流。支持485通讯。

　　图1　三阶液位系统结构图图2　数据采集模块ICP-7017和ICP-7024除了被控对象的硬件设备,另外还有一台服务器和一个云台。系统服务器采用HP的专业服务器,内含两个服务器处理器Xeon 3G, 1G内存,60G的硬盘,采用Embedded Broadcom NetXtreme5721 PCI-E Gigabit NIC网络适配器,使用Java编写网络实验室的服务器程序。云台为智能高速球型云台AV-CE460,可完成水平360°和垂直90°旋转,并带有网络视频服务器和视频编码器。

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