Главная База знаний "Allbest" Программирование, компьютеры и кибернетика Лаборатория с удаленным доступом на базе робота

Лаборатория с удаленным доступом на базе робота

Разработка лаборатории с удаленным доступом в связи с растущим спросом на дистанционное образование. Состав лаборатории с удаленным доступом. Требования к скорости передачи данных и персональному компьютеру пользователя. Выбор программного обеспечения.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 10.07.2017
Размер файла 3,5 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

88

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

  • Введение
  • 1. Обзор существующих аналогов
  • 1.1 "Физические основы электроники"
  • 1.2 "Лаборатория по цифровой схемотехнике с удаленным доступом"
  • 2. Техническое задание
  • 2.1 Цель работы
  • 2.1.1 Наименование и область применения
  • 2.1.2 Цель, назначение и планируемые конечные результаты
  • 2.1.3 Источники разработки
  • 2.2 Технические требования
  • 2.2.1 Состав лаборатории с удаленным доступом
  • 2.2 Требования к скорости передачи данных и персональному компьютеру пользователя
  • 2.2.3 Технические требования к аудитории, где располагается лабораторная установка
  • 3. Обоснование выбора программного обеспечения и способа управления лабораторной установкой
  • 3.1 Назначение стенда
  • 3.2 Состав стенда
  • 3.3 Технические характеристики стенда
  • 3.4 Техническое описание элементов стенда
  • 3.5 Free virtual serial ports
  • 3.6 Virtual Serial Port Driver
  • 3.8 Advanced virtual com port
  • 3.9 Vspe
  • 3.10 IP->COM
  • 3.11 Следующим шагом стала установка видеонаблюдения за ходом эксперимента
  • 4. Структура работы лабораторной установки
  • 5. Реализация проекта
  • 6. Тестирование
  • 7. Технико-экономическое обоснование
  • 7.1 Маркетинговые исследования
  • 7.2 Организация и планирование процесса разработки
  • 7.2.1 Определение состава работ и этапов
  • 7.2.2 Определение трудоемкости разработки
  • 7.2.3 Расчёт сметной стоимости
  • 7.3.1 Смета затрат на разработку
  • 7.3.2 Технико-экономические показатели проекта
  • 7.4 Оценка экономической целесообразности внедрения проекта
  • 7.5 Расчёт В Msproject
  • Заключение
  • Список использованных источников
  • Приложения

Введение

Обучение в стенах учебного заведения существует уже многие сотни лет и всем нам хорошо знакомы, однако же дистанционное обучение совсем молодой вид образования и на сегодняшний день широкого применения не получил, но в перспективе может собрать в себе все лучшие качества из сферы обучения.

Дистанционное обучение является инновационным направлением в сфере образования как в России, так и в зарубежных странах. Связано это с развитием телекоммуникационных технологий, таких как: интерактивное телевиденье, интернет, электронные доски объявлений и другие. Одной из причин быстрого роста является возможность интерактивного взаимодействия с обучающимся, что повышает качество образования, а также дает возможность сделать процесс обучения наиболее интересным и понятным.

Сегодня основной общественный прогресс сконцентрирован в сфере информатики, которая пришла на смену технологической сфере. Благодаря этому повышается актуальность применения дистанционного обучения. Профессиональные знания и навыки требуют постоянного развития, так как иначе они очень быстро устареют.

Дистанционное образование имеет как плюсы, так и минусы. Из плюсов можно выделить: обучающийся может находится в любой точке планеты и легко получить доступ к информации (для этого требуется только соединение с "Интернет"), процесс обучения будет проходить в комфортной обстановке и по индивидуальным срокам, одновременно можно охватить большой объем аудитории, нужные данные можно получить в любое время дня и ночи без каких либо ограничений по времени (студент может сам выбрать время, в которое ему комфортнее всего будет обучаться), самостоятельный поиск информации и др. Из минусов можно выделить, что, несмотря на всю свою доступность, "Интернет" доступен только, приблизительно, 46% населения нашей планеты, для получения практических знаний требуется специальное оборудование и программное обеспечение, которое, обычно, бывает только в университете, а так как, в основном люди, которые обучаются таким образом, находятся на больших расстояниях от учебного заведения и добираться до него им очень проблематично, то тут преимущество доступа из любой точки планеты становится проблемой. [5].

Но с применением современных технологий мы можем преодолеть такого рода препятствия и повысить качество образования.

Одним из решений является лаборатория с удаленным доступом. Студентам, чтобы выполнить ту или иную лабораторную, не придется проделывать километры дорог, им достаточно будет просто включить компьютер, подключиться к интернету и открыть либо программу, либо браузер. [1].

лаборатория удаленный доступ дистанционное образование

1. Обзор существующих аналогов

В связи с растущим спросом на дистанционное образование университеты почувствовали необходимость в повышении качества предоставляемых услуг и уже сейчас на просторах интернета можно найти лаборатории с удаленным доступом. Из существующих аналогов можно привести следующие примеры:

1.1 "Физические основы электроники"

Данная лабораторная установка обладает удаленным доступом. Разработчиком является Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики

Лабораторный стенд состоит из следующих элементов:

1) Для подключения к интернету используется сервер.

2) За получение сведений отвечает модуль USB-6008, разработанный Американской компанией National Instruments. Данный модуль имеет соединение с сервером с помощью USB. Основными характеристиками данного устройства являются: восемь каналов ввода аналоговых сигналов, два канала генерации аналоговых сигналов, двенадцать каналов цифрового ввода / вывода, тридцати двух разрядный счетчик.

3) Для управления линиями ввода - вывода, которые используют цифровые сигналы, используется многоканальный коммутатор. Кроме этого он отвечает за процесс сборки электрической схемы исследования для каждой лабораторной работы.

Подключение к определенным элементам исследуемой схемы происходит в момент, когда пользователь выбирает определенный вид лабораторной работы, тогда определенные входы Аналого-цифрового преобразователя и Цифро-аналоговый преобразователя начинают коммутировать друг к другу.

В данном лабораторном стенде в роли программно-регулируемых источников питания применяется цифро-аналоговый преобразователь, который, с помощью токозадающих резисторов, устанавливает значения токов и напряжений.

Измерение необходимых значений тока и напряжения производится на аналого-цифровом преобразователе. Измерение токов осуществляется по падениям напряжения на резисторах.

Если мы увеличим сопротивление резистора, на котором измеряем значения тока, то получим более точные показания при измерениях, но тогда сократим диапазоны токов и напряжений. Было найдено компромиссное решение путем создания двух схем, в первой мы используем низкое сопротивление, во второй - высокое сопротивление.

Мы используем каналы с дифференциальными входами для того, чтобы повысить точность измерений тока. На структурной схеме показана аппаратная часть лабораторного стенда, которая состоит из трех частей:

? блок USB6008;

? плата входного интерфейса;

? плата исследуемых схем;

Для сохранения конструкции лабораторного стенда и способности изменять полупроводниковые приборы, которые хотим исследовать, были разнесены платы входного интерфейса и исследуемых схем.

Пройти лабораторные работы на данный лабораторном стенде возможно любому человеку совершенно бесплатно. Для этого ему потребуется установленная на его компьютер программа LabView Run-Time и методические указания.

Рисунок 1 - Структурная схема

Следующий лабораторный стенд был разработан тем же Сибирским государственным университетом телекоммуникаций и информатики, но основой служит ПЛИС FPGA и получила название "Лаборатория по цифровой схемотехнике с удаленным доступом". [7].

1.2 "Лаборатория по цифровой схемотехнике с удаленным доступом"

Данный стенд создан для того, чтобы обучающийся получил необходимые практические знания при изучении основ проектирования цифровых устройств, на основе программируемых логических интегральных схем.

Подключение к установке возможно через локальную сеть или интернет.

В работе лабораторного стенда участвует веб-камера, с помощью которой происходит наблюдение за тем, что происходит на печатной плате с программируемой логической схемой Altera EP1C3T144. Для того, чтобы обеспечить связь через локальную сеть или интернет стенд имеет связь с серверным оборудованием. С помощью светодиодов мы можем отследить логические состояния на выходах микросхемы. В схему включен специальный микроконтроллер, основная задача которого правильная передача сигналов на нужные входы ПЛИС. Для прохождения лабораторной работы достаточно открыть веб-браузер и зайти на нужную страничку, затем создать файл для конфигурации оборудования через систему автоматизированного проектирования Quartus II, и указать к нему путь на локальном компьютере. Дальше система запустит проект, за выполнением которого мы будем наблюдать через вебку. Если сделать вывод, то человек с помощью данного лабораторного стенда способен провести исследования и проверить на работоспособность цифровые схемы и пронаблюдать за ходом их выполнения, находясь при этом в любой точке мира, где есть подключение к интернету.

Рисунок 2 - Изображение установки

Для безопасности преподаватель может остановить выполнение лабораторного стенда в любой момент времени. Из дополнительных функций имеется вывод статистики на сервере, которую также может проанализировать и преподаватель. [6].

2. Техническое задание

2.1 Цель работы

2.1.1 Наименование и область применения

Область применения: удаленное управление лабораторной установкой "Средства автоматизации и управления робота-манипулятора "САУ-РОБОТ" и наблюдение за процессом.

2.1.2 Цель, назначение и планируемые конечные результаты

Цель разработки: обеспечение удаленного выполнения практической или лабораторной работы на базе робота-манипулятора "УР-4" на микроконтроллере OMRON CP1L с применением программного обеспечения CX-ONE.

Назначение: разработка методов и средств, а также настройка оборудования для удаленного управления и наблюдения за роботом-манипулятором "УР-4" на микроконтроллере OMRON CP1L, соединенного с ноутбуком по средствам кабеля COM на USB.

2.1.3 Источники разработки

Методические указания к лабораторному стенду "Средства автоматизации и управления робота-манипулятора "САУ-РОБОТ", Техническое описание лабораторного стенда "Средства автоматизации и управления робота-манипулятора "САУ-РОБОТ", вводное руководство SYSMAC CP1L/CP1.

2.2 Технические требования

2.2.1 Состав лаборатории с удаленным доступом

Моноблок "PLC Omron - CP1L", блок управления роботом, робота "УР-4" с платформой с датчиками, пульт управления роботом, ноутбук, программное обеспечение CX-One, программное обеспечение SСАDА-система TRACE MODE, для реализации удаленного доступа используются программы VSPE и IP - > COM, для наблюдения за происходящим во время экспериментов используются web-камера CREATIVE Live! Cam Connect HD, позволяющая снимать видео с разрешением 720p и программа WebcamXP 5, с помощью которой будем транслировать видео в интернет.

2.2 Требования к скорости передачи данных и персональному компьютеру пользователя

В ходе экспериментов выяснилось, что для стабильной работы установки и хорошего качества видео необходима скорость приема в 1500 б в секунду (1,5 Кб/с). Также необходим современный браузер, в котором разрешено использовать JavaScript код. Под современными браузерами понимаются: IE 7-9, Chrome (15+), Firefox (15+), Opera (12+), Safari 5. Приблизительно 2500 МБ свободного места на жестком диске, операционная система Windows XP и выше, процессор Pentium III 1 ГГц и выше.

2.2.3 Технические требования к аудитории, где располагается лабораторная установка

Напряжение электропитания - 220 Вольт, частота питающего напряжения= 50 Гц, скорость передачи сети и интернета - 1500 б в секунду (1,5 Кб/с), освещенность на рабочей поверхности, где располагается установка - 300 лк, минимальная площадь поверхности, на которой располагается установка, должна составлять - 300 000 мм2.

3. Обоснование выбора программного обеспечения и способа управления лабораторной установкой

На данный момент есть лабораторный стенд "Средства автоматизации и управления робота-манипулятора "САУ-РОБОТ" на микроконтроллере "PLC Omron - CP1L", общий вид представлен на рисунке 3.

Рисунок 3 - Лабораторный стенд "Средства автоматизации и управления робота-манипулятора "САУ-РОБОТ"" на микроконтроллере "PLC Omron - CP1L"

3.1 Назначение стенда

Лабораторный стенд "Средства автоматизации и управления робота-манипулятор "САУ-РОБОТ" предназначен для обучения студентов различных специальностей, изучающих дисциплины по автоматизации производственных процессов, программированию микропроцессорных устройств и систем.

Стенд может быть использован также для обучения учащихся техникумов и слушателей учебных центров повышения квалификации инженерно-технических работников. [2].

Стенд позволяет качественно изучить:

? архитектуру и программирование промышленного контроллера OMRON CP1L;

? язык релейных схем LD и язык функциональных блоков FBD;

? Программирование и работу учебного робота "УР-4";

? Различные виды датчиков технологической информации (оптический на отражение, емкостный и индуктивный);

3.2 Состав стенда

В состав лабораторного стенда входят следующие элементы (таблица 1 и таблица 2):

Таблица 1 - Составляющие лабораторного стенда

Название элемента

Количество, шт.

Моноблок "PLC Omron - CP1L"

1

Блок управления роботом

1

РОБОТ с платформой с датчиками

1

Пульт управления роботом

1

Ноутбук

1

Программное обеспечение CX-One

1

Программное обеспечение SСАDА-система TRACE MODE

1

Комплект кабелей и соединительный проводов

1

Методические указания

1

Техническое описание

1

Таблица 2 - Комплектующие к лабораторному стенду

№

Кабель

Назначение

Количество

1,2

СНП / Вилка

Подача питаню1 2208 в моноблок и блок управления Робота

2 шт.

3

USB А / USB В

Соединение моноблока с ПК

1 шт.

4

DB-9M / USB А

Соединение моноблока с ПК (SСАDА-система)

1 шт.

5

DB-9F / Датчики

Соединение датчиков с моноблоком

1 шт.

6

DB - 15/DB15F

Соединение моноблока с блоком управления робота

1 шт.

7

DB-9F / USB В

Соединение пульта управления робота с блоком управления робота

1 шт.

8

DB15М/Зx - DB9M

Соединение датчиков конечных положений с блоком управления

1 шт.

9.12

DB15F/DB15M

Соединение приводов робота и блока управления робота

4 шт.

3.3 Технические характеристики стенда

Технические характеристики лабораторного стенда представлены в таблице 3:

Таблица 3 - Технические характеристики лабораторного стенда

Параметр

Назначение

Напряжение электропитания1, В

220

Частота питающего напряжения, Гц

50

Потребляемая мощность, ВА, не более

250

Диапазон рабочих температур, 0С

+10. +35

Влажность, %, не более

80

Габаритные параметры (без средств управления стендом), мм

810 x 550 x 510

Масса. кг. не более

30

3.4 Техническое описание элементов стенда

Учебный робот "УР-4" предназначен для наглядного изучения технических характеристик, а также построения системы автоматизации на базе робота-манипулятора.

Рабочая область содержит в себе железную площадку, на которой размещен робот, три вида датчиков (оптический, индуктивный, емкостной) для сбора технологической информации, а также координатную сетку, которая нанесена на поверхность в виде системы координат. На рисунке 4 изображен внешний вид робота с обозначениями основных функциональных узлов.

Шаговые электродвигатели робота и датчики технологической информации питаются постоянным напряжением 24В. Подключение робота к напряжению питания осуществляется кабелями DBl5F / DB15М.

Щит подключения робота изображен на рисунке 5.

Рисунок 4 - Внешний вид робота

Рисунок 5 - Щит подключения робота

Функциональное назначение разъемов щита:

XS1 - двигатель поворота

? XS2 - двигатель спуска / подъема;

? XS3 - двигатель схвата;

? XS4 - двигатель вылета стрелы;

? XD - датчики конечных положений;

За корректную работу двигателей отвечают многие разъемы, но те, которые имеют соединение с датчиками реализованы иначе. Сделано это для того, чтобы свести погрешность работы двигателей к минимуму.

Для того чтобы робот мог функционировать в декартовых и цилиндрических координатах на плоскости отмечены углы поворота для чего на платформе нанесены углы поворота платформы и прямоугольная система координат. Схема платформы робота с координатной плоскостью изображена на рисунке 6.

На платформе установлены три площадки. Рядом с каждой площадкой смонтирован соответствующий датчик технологической информации (оптический, индуктивный и емкостной). Площадки №1 и №2 расположены на одной высоте, а площадка №2 находится на меньшем радиусе к основанию робота.

Площадка №2 расположена на луче, отклоненном на 45 градусов от луча, проходящего через первую площадку. Площадки №3 и №1 равноудалены от основания робота, площадка №3 находится на луче, отклоненном на 90 градусов от луча, проходящего через первую площадку. Площадка №3 выше остальных площадок.

Такое расположение площадок выбрано в методических целях для возможности отработки перемещений по отдельным координатам.

Рисунок 6 - Платформа робота с координатной плоскостью

Программируемый промышленный контролер CP1L предназначен для изучения основ решения задач автоматизации типовых технологических процессов. Внешний вид моноблока PLC OMRON представлен на рисунке 7.

Рисунок 7 - Внешний вид лицевой панели моноблока "Программируемы контроллер CP1L"

На тыльной стороне моноблока расположены разъемы для подключения к электрической сети и другим элементам стенда (рисунок 8)

Рисунок 8 - Разъемы подключения на тыльной стороне моноблока

На лицевой стороне блока управления мы можем проследить за тем, что включено питание на установке или нет, а также в случае, если нам потребуется срочно остановить процесс, то на этой же стороне находится специальная кнопка. Сам блок состоит из железного корпуса. На задней его части можем обнаружить несколько разъемов. Внешний вид блока управления представлен на рисунке 9.

Рисунок 9 - Внешний вид блока управления роботом

Блок управления основан на микропроцессорной системе управления, которая выполняет следующие функции:

? управление силовыми ключами, подающими питание на обмотки шаговых двигателей робота;

? формирование и прием сигналов с ПЛК OMRON;

? осуществление связи с пультом по последовательному интерфейсу;

При подаче питания блок управления автоматически начинает выводить звенья робота в нулевое положение.

Разъемы подключения блока изображены на рисунке 10.

Рисунок 10 - Разъемы подключения блока управления роботом

Функциональное назначение разъемов:

? XD 1 - датчик конечного положения поворота;

? XD2 - датчик конечного положения подъема;

? ХDЗ - связь с ПЛК OMRON CP I L;

? XD4 - датчик конечного положения вылета стрелы;

? USB - разъем для подключения пульта управления;

? XS 1 - двигатель поворота;

? XS2 - двигатель спуска / подъема;

? ХSЗ - двигатель схвата;

? XS4 - двигатель вылета стрелы;

? 220 V - питание блока управления (для удобства на панель вынесено дублирующее гнездо, от которого можно дополнительно запитать моноблок ПЛК OMRON CP1L).

Пульт управления предназначен для ручного управления учебным роботом "УР-4". Внешний вид пульта представлен на рисунке 11

Рисунок 11 - Внешний вид пульта управления роботом

Пульт управления содержит следующие элементы:

? светодиод "ОБМЕН". Светится, если подано питание на блок управления роботом и происходит успешный обмен данными между микроконтроллерными средствами пульта и блока управления;

? тумблер "АВТ/РУЧ". Переключает режимы управления роботом. В автоматическом режиме управление роботом осуществляется от ПЛК, а в ручном непосредственно с пульта;

? кнопка "СТОП". Останавливает выполнение текущей программы ПЛК;

? кнопка " >О<". Выводит робота в нулевое положение. Используется в случае, пропуска шагов и иных сбоев в работе робота;

? кнопки Х, Y, Z со стрелками предназначены для управления звеньями робота. Координата Х соответствует звену вылета, Y - звену спуск / подъем, а Z отвечает за поворот;

? кнопки и предназначены для сжатия и разжатия лопаток схвата робота;

Лабораторный стенд оснащен тремя типами промышленных бесконтактных датчиков, закрепленных на платформах, которые установлены на координатной плоскости робота.

Внешний вид датчиков технологической информации представлен на рисунке 12, рисунке 13, рисунке 14.

Рисунок 12 - Оптический технологический датчик

Рисунок 13 - Индуктивный технологический датчик

Рисунок 14 - Емкостной технологический датчик

На платформе 1 закреплен оптический датчик OV A43A-31N-l50-LZ, технические характеристики представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Технические характеристики оптического датчика OV A43A-31N-l50-LZ

Параметр

Значение

Длинна

86 мм

Диаметр

18 мм

Допустимая освещенность

6000 Люкс

Расстояние срабатывания

0 - 150 мм

Тип

Замыкающий

Напряжение питания

10 - 30 В

Рабочий ток

250 мА

Падение напряжения при Iраб

< 2,5 В

Частота срабатывания

300 Гц

Гистерезис

3 - 15 %

Диапазон рабочих температур

-25 - +75 0C

Комплексная защита

Есть

Световая индикация

Есть

Степень защиты по ГОСТ 14254-96

IP67

На платформе 2 закреплен индуктивный датчик ISN FS4A-3 I N-12-L, технические характеристики которого представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Технические характеристики индуктивного датчика ISN FS4A-3 I N-12-L

Параметр

Значение

Длинна

31 мм

Диаметр

18 мм

Расстояние срабатывания

0 - 12 мм

Тип

Замыкающий

Напряжение питания

10 - 30 В

Рабочий ток

250 мА

Падение напряжения при Iраб

? 1,9 В

Частота срабатывания

300 Гц

Диапазон рабочих температур

-10 - +60 0C

Параметр

Значение

Комплексная защита

Есть

Световая индикация

Есть

Степень защиты по ГОСТ 14254-96

IP67

На платформе 3 закреплен емкостный датчик CSN E5A5-31N - l 0-LZ, технические характеристики которого представлены в таблице 6. [4].

Таблица 6 - Технические характеристики емкостного датчика CSN E5A5-31N - l 0-LZ

Параметр

Значение

Длинна

77 мм

Диаметр

18 мм

Расстояние срабатывания

0 - 10 мм

Тип

Замыкающий

Напряжение питания

10 - 30 В

Рабочий ток

400 мА

Падение напряжения при Iраб

? 2,5 В

Частота срабатывания

300 Гц

Гистерезис

3 - 15 %

Диапазон рабочих температур

-25 - +75 0C

Комплексная защита

Есть

Световая индикация

Есть

Степень защиты по ГОСТ 14254-96

IP67

Серия CP1L имеет несколько отличительных особенностей: не смотря на свой маленький размер, устройства данной серии имеют потенциал более взрослого поколения - модульного; разработчики заложили функции, назначение которых - контроль работы станков и иного оборудования, так же удобной является возможность позиционировать сервоприводы; имеют возможность расширения благодаря разнообразным модулям; некоторые модели оборудованы встроенным портом Ethernet, что обеспечивает гибкость подключения и управления ПЛК.

В нашем распоряжении имеется модуль на 12 входов и 8 выходов, разъем для подачи внешнего аналогового сигнала от 0 до 10 вольт, два гнезда для подключения дополнительных модулей расширения, индикаторы состояния.

Во то время, когда изучались возможности микроконтроллера CP1L и решалась проблема подключения к сети предполагалось три способа ее решения:

1) с помощью специального модуля, который устанавливается как дополнительное периферийное оборудование и позволяет напрямую подключиться к сети ethernet;

2) сейчас установка подключена к ноутбуку и обменивается данными с помощью интерфейса RS-232, можно ноутбук ввести в сеть и уже с помощью его управлять лабораторной установкой;

3) третий способ - внутри некоторых моделей из семейства CP1L присутствует встроенный сетевой модуль с ethernet разъемом, но для того, чтобы проверить его существование требуется разобрать корпус моноблока, в котором сейчас находится сам микроконтроллер, и проверить наличие модуля. [3]

Был выбран способ №2, так как в этом случае не придётся докупать дополнительное оборудование, как было предложено в пункте №1, следовательно, снизить стоимость разработки, а третий способ был исключен, так как внутри нашего микроконтроллера отсутствует встроенный модуль ethernet. В ходе следующих экспериментов было выявлена проблема: ноутбук, который соединен с микроконтроллером, не отзывается на команды из вне.

Пока решалась данная проблема, велись поиски программного обеспечения для возможности подсоединяться к установке удаленно. Для этого нам требуется программа, с помощью которой мы могли бы создать удаленную точку доступа на стороне сервера (на компьютере, к которому подключена установка), а также виртуальный com-порт, который мы будем устанавливать на стороне клиента и через который будем обмениваться данными.

3.5 Free virtual serial ports

Создает виртуальные последовательные порты и соединяет их попарно виртуальным нуль-модемным кабелем. Приложения с обеих концов пары смогут обмениваться данными так, что все написанное первому порту появится во втором и наоборот.

Все виртуальные последовательные порты работают и ведут себя в точности как аппаратные, эмулируя все их настройки. Вы можете создать столько пар виртуальных портов, сколько Вам угодно, и при этом не будет ни нехватки последовательных портов, ни нагромождения дополнительного оборудования на Вашем столе.

Более того, технология виртуального последовательного порта от Eltima может быть полностью интегрирована в Ваше собственное программное обеспечение (OEM-лицензия).

Рисунок 15 - Интерфейс FREE VIRTUAL SERIAL PORTS

Пришлось отказаться от данного программного обеспечения, так как лицензия на него условно бесплатная и доступ возможен только в течение 30 дней, что для нас не подходит.

3.6 Virtual Serial Port Driver

Предоставляет Вам возможность создавать неограниченное количество виртуальных последовательных портов. Созданные порты располагаются в группе "порты" в Диспетчере Устройств, что означает, что они будут видны и легко распознаваемы всем установленным Вами программным и аппаратным обеспечением. Вы сможете сами выбирать приложение, которое будет имеет доступ к определенному порту. При этом, реальные аппаратные последовательные порты будут не заняты.

Основные функции Virtual Serial Port Driver:

? создание любого количества виртуальных COM-портов;

? полная эмуляция настроек реальных портов. Виртуальные порты, созданные Virtual Serial Port Driver, работают в точности, как аппаратные. Они эмулируют все настройки реальных последовательных портов, обеспечивают строгую эмуляцию скорости передачи и предоставляют полный контроль HandFlow. Кроме того, Вы можете легко эмулировать обрыв линии последовательной передачи данных. Более того, VSPD использует передовую технологию драйвера ядра Windows, что обеспечивает поддержку WDM, WMI, Управления энергопотреблением, PnP и др. Virtual Serial Port Driver полностью совместим с API COM и поддерживает все сообщения Windows;

? управление всеми сигнальными линиями. Виртуальные последовательные порты, созданные с помощью Virtual Serial Ports Driver, эмулируют и поддерживают все стандартные аппаратные сигнальные линии (DTR/DSR, RTS/CTS, RING, ERROR, DCD, etc.). Как и в реальном нуль-модемном соединении, DTR локального порта подключен к DSR и DCD удаленного порта, а RTS локального порта подключен к CTS удаленного порта. Кроме того, Вы можете выбрать распиновку loopback или создать свою собственную, в зависимости от конфигурации Вашего аппаратного обеспечения;

? список всех функций. Возможность создания любого количества пар виртуальных последовательных портов. (Виртуальные последовательные порты - это абсолютно точные копии реальных. Приложения не увидят разницы между реальными и виртуальными последовательными портами);

? возможность управления виртуальными последовательными портами непосредственно из вашего приложения посредством динамически подключаемой библиотеки, поставляемой с VSPD (для владельцев OEM-лицензии);

? соединение между виртуальными последовательными портами намного быстрее, чем подключение через реальный нуль-модемный кабель и зависит только от скорости вашего процессора (средняя скорость передачи составляет около 5,5 Мбайт/сек);

? реальные последовательные порты не заняты - вы можете даже вообще не иметь никаких реальных портов в системе;

? возможность создания портов только для текущей пользовательской сессии. Позволяет пользователям RDP создавать порт с одинаковым именем (напр.: COM1) в каждой пользовательской сессии;

? можно включить автоматическое обновление списка портов, чтобы вы могли видеть пары, созданные в других пользовательских сессиях;

? мгновенное создание портов позволяет с ними работать еще до обнаружения PnP-менеджером вновь добавленных портов;

? строгая эмуляция скорости передачи;

? возможность удаления портов, даже если они открыты другими приложениями;

? доступны все сигнальные линии: DTR/DSR/CTS/RTS/DCD/RI. Контроль HandFlow (Аппаратный и Xon/Xoff);

? эмуляция обрыва виртуальной линии последовательной передачи данных;

? различные виртуальные нуль-модемные схемы: стандартные/loopback/персонализированные;

? виртуальный последовательный порт может иметь какое вам угодно имя, даже имя реального порта;

? порты автоматически пересоздаются после перезагрузки системы (до входа пользователя в систему);

? возможность изменять имена виртуальных последовательных портов, созданных VSPD, отображаемых в Диспетчере устройств;

? ограничение доступа к созданным виртуальным портам для различных приложений;

? virtual serial port driver и все его драйверы имеют цифровую подпись;

? полная информация о текущем состоянии виртуального последовательного порта, отправленных/полученных данных, и т.п.;

? поддержка технологии драйвера ядра Windows (WDM, WMI, Power Management, PnP и др.);

? принтеры могут быть назначены на любой виртуальный последовательный порт (доступно после перезагрузки Windows);

? с поддержкой технологий Hyper-Threading и VMware;

? не требуется перезагрузка после установки VSPD, создания и реконфигурация виртуальных последовательных портов.

От данной программы пришлось тоже отказаться, так как большинство полезных функций присутствует только в платной версии, а в свободном доступе имеется только условно бесплатная, что нам не подходит.

3.8 Advanced virtual com port

Является профессиональной утилитой последовательной связи, которая объединяет функции локальной сети и виртуального последовательного порта.

Дает возможность:

? создавать виртуальные последовательные порты и соединяет их с виртуальным нуль-модемным кабелем по локальной сети или через Интернет;

? для вашего реального (физического) последовательных портов через локальную сеть и Интернет;

? создать пары локальных виртуальных последовательных портов, соединенных с виртуальным нуль-модемным кабелем;

Рисунок 16 - Интерфейс программы ADVANCED VIRTUAL COM PORT

Физический COM порт может общаться только с одним устройством или программой, а иногда нам требуется, чтобы к одному порту мы могла подключится нескольким приложениями. Реализовать подобную идею позволяет виртуальный COM-порт, который создается с помощью программного обеспечения. Данное решение позволяет выпустить порт в интернет и общаться не только с компьютерами, которые находятся рядом, но и с теми, которые на другой стороне земного шара! Это делается путем эмуляции нуль-модемного кабеля по сети.

Другое использование передовых виртуальный COM-порт, чтобы поделиться любой из ваших последовательных устройств, будь то сканер штрих-кода, модем, датчик, осциллограф, лабораторный или промышленный инструмент и т.д. по локальной сети или через Интернет. Нет необходимости, чтобы перемещать это оборудование туда и сюда, просто подключите его к серверу или компьютеру, подключенного в сеть, создайте Общий COM-порт, и каждый, у кого установлен ADVANCED VIRTUAL COM PORT будет в состоянии использовать эту технику дистанционно, как если бы он был подключен к его компьютеру.

И, наконец, ADVANCED VIRTUAL COM PORT позволяет создавать пары виртуальных последовательных портов локально подключеных через виртуальный нуль-модемный кабель. Нет необходимости иметь реальные кабели или последовательные порты. Данная функция предназначена для ускорения разработки и отладки приложений. Вы можете отлаживать программное обеспечение, которое использует com-порт для связи с ручным компьютером, данные, приобретение оборудования и т.д. Вы даже можете разработать свой собственный эмулятор устройства и подключить его к программному обеспечению через пару виртуальных com-портов.

Особенности:

? виртуальные com-порты появляются в системе и приложениях как настоящие;

? виртуальные com-порты работают как настоящие;

? горячий виртуальный COM-порт создания и удаления, без необходимости перезагрузки компьютера;

? однажды созданные виртуальные порты сохраняются в системе, пока вы не удалите их;

? работает в качестве сервера, порт будет активным даже если пользователь не вошел в систему;

? нет необходимости иметь физические серийные порты (кроме как физических портов, разделяющих функции);

? выше скорость передачи данных, чем у серийных портов;

? можно создать до 255 виртуальных com-портов;

? есть совместимость с ПО компании VMware;

? управление потоком эмуляции;

? возможность временно удалить все порты, не теряя своей конфигурации;

Пришлось отказаться от данного программного обеспечения, так как лицензия на него условно бесплатная и доступ возможен только в течение 30 дней, что для нас не подходит.

3.9 Vspe

Призвана помочь инженерам программного обеспечения и разработчикам для создания /отладки / тестирования приложений, которые используют последовательные порты. Она может создавать различные виртуальные устройства для приема/передачи данных. В отличие от обычных последовательных портов, виртуальные устройства имеют специальные возможности: например, то же устройство может быть открыт более чем один раз для различных применений, что может быть полезно во многих случаях. С ВСПЕ вы сможете поделиться физический последовательный порт данных для нескольких приложений, выставить последовательный порт для локальной сети (по протоколу TCP), создать виртуальный последовательный порт устройства пар и так далее.

Я остановился на данном программном обеспечении для создания виртуального COM-порта, так как оно в полном свободном доступе и обладает всеми необходимыми функциями.

3.10 IP->COM

Это бесплатная программа для удаленного обмена данными через com-порт через локальную сеть или интернет одновременно. IP to com позволяет любому из существующих последовательных (RS232) портов на вашем ПК подключиться к сети TCP / IP. Это позволяет любому другому компьютеру из той же сети, отправлять и получать последовательные данные через удаленный последовательный порт на ПК где тоже установлен IP to com.

Я остановился на данном программном обеспечении для создания точки доступа на серверном компьютере, и удаленного подключения к ней на клиентском. Так как оно в полном свободном доступе и обладает всеми необходимыми функциями.

3.11 Следующим шагом стала установка видеонаблюдения за ходом эксперимента

Выбор был остановлен на программе WebcamXP 5, так данная программа бесплатная, простая в настройке, есть возможность управлять скоростью передаваемых в сеть данных, имеет встроенный веб-сервер, что позволяет выводить видео в любом современном браузере. Был проведен эксперимент, в котором мы сделали сравнение: с какой скоростью передается видео, если передавать его с помощью программы WebcamXP 5 или если делать это с помощью программы для удаленного администрирования AmiAdmin. Графики получены с помощью программы NetMet. Были выведены графики результатов тестирования. Скорость отображается в бит/секунда.

Рисунок 17 - Скорость передачи с помощью программы WebcamXP 5

Рисунок 18 - Скорость загрузки с помощью программы WebcamXP 5

Рисунок 19 - Скорость передачи и загрузки с помощью программы AmiAdmin

Для тестирования была взята Web камера, которая позволяет снимать в качестве 720p. В настройках программы WebcamXP 5 ограничения по скорости были убраны, в программе AmiAdmin стояло ограничение 1Мб - 5Мб.

Как видим из рисунков 17, 18 и 19 для передачи видео через AmiAdmin требуется скорость интернета намного больше, чем при передаче через WebcamXP 5. При этом видео через WebcamXP 5 было четким и не тормозило, а через AmiAdmin видео смотреть было сложно, так как оно показывалось скриншотами (в дальнейшем ограничения были сняты что увеличило скорость приема передачи приблизительно до 20 Мб/с, но качество видео от этого не улучшилось).

По данным исследовательской компании Akamai Technologies средняя скорость в России составляет 12.1 Мб/с или приблизительно 1.5 МБ/с.

Если сравнить данную скорость с результатами нашего тестирования, то увидим, что обе программы подходят под данную характеристику, но продуктивнее будет использовать программу WebcamXP 5.

4. Структура работы лабораторной установки

Предполагается, что данная установка будет обмениваться данными с помощью сети ethernet, а управление будет происходить с помощью специального интерфейса. Наблюдать за экспериментом в реальном времени можно будет с помощью веб-камеры. Принцип организации лабораторного стенда приведен на рисунке 20.

Рисунок 20 - Принцип организации лабораторного стенда

Как уже было сказано в предыдущем разделе, реализовывать возможность удаленного доступа мы будем с помощью двух программ: VSPE, IP to com. Возможность наблюдать за ходом выполнения работы мы будем с помощью программы WebcamXP 5.

5. Реализация проекта

Пока решалась проблема с настройкой доступа в сеть, на научно-исследовательской практике было протестировано программное обеспечение для удаленного доступа.

В ходе практики был проведен эксперимент с ГЛОНАСС / GPS терминалом, которым можно управлять, настраивать, получать статистики в режиме онлайн по COM-порту, соединенного с компьютером по средствам кабеля USB - COM. Целью эксперимента было проверить возможность управления терминалом, подсоединенного к компьютеру через COM-порт, удаленно с другого компьютера. Оба компьютера находятся в одной сети.

Для проведения эксперимента потребовалось два компьютера, находящихся в одной сети (для этого подошла внутренняя сеть предприятия), программа IP to COM (для соединения двух COM интерфейсов по сети), программа VSPD для создания виртуального COM-порта на удаленном компьютере и специальная программное обеспечения для управления ГЛОНАСС / GPS терминалом.

Сервером был назначен компьютер, к которому подсоединен терминал.

Рисунок 21 - Открыли соединение на стороне сервера

Клиентом удаленный компьютер. Также на удаленном компьютере был создан виртуальный COM-порт "COM1"

Рисунок 22 - Виртуальный COM-порт на стороне клиента

Рисунок 23 - IP-адрес клиента

Рисунок 24 - Соединение на стороне клиента

В результате у нас получилось удаленно подсоединиться к терминалу, получить от него статистику и по управлять им.

Рисунок 25 - Подключение к терминалу

Цель эксперимента была достигнута.

6. Тестирование

После того, как проблема с подключением по сети была решена, начались тестовые испытания возможностей, которые можно применять для работы с лабораторной установкой удаленно.

Эксперимент был проведен во время преддипломной практики.

Изначально для создания токи доступа предполагалась программа IP to COM, но во время тестов она вела себя не устойчиво. Как оказалось, точку доступа может создать программа VSPE. Окончательная схема подключения стала выглядеть таким образом. Программа Virtual Serial Ports Emulator служит для того, чтобы на стороне сервера создать точку доступа, а на стороне клиента создать виртуальный COM порт, а IP to COM - для того, чтобы на стороне клиента установить соединение между виртуальным COM портом и точкой доступа.

Проведен такой эксперимент: на компьютер, находящийся в соседней аудитории и подключенный в одну сеть с ноутбуком, к которому подключена лабораторный стенд, установлена программа CX-PROGRAMMER. Данная система поставляется вместе с лабораторной установкой и позволяет осуществлять с микроконтроллером следующие действия: программировать микроконтроллер, в режиме реального времени отслеживать работу программы, загружать данные с микроконтроллера, получать различные отчеты. После установки запустим простую программу на языке релейных схем LD, которую записали на микроконтроллер и выполнили ее, а затем скачали нашу программу обратно на компьютер.

С помощью следующего эксперимента удалось осуществить управление самой установкой.

Рисунок 26 - окончательный вид установки

Создали точку доступа на стороне сервера

Рисунок 27 - Создали точку доступа в программе VSPE

Рисунок 28 - Запустили эмуляцию

Рисунок 29 - Создали виртуальный COM порт на стороне клиента и соединились с точкой доступа

Далее в программе CX-PROGRAMMER на стороне клиента установили связь и скачали с микроконтроллера программу, которую прежде туда загрузили локально.

Рисунок 30 - Установили связь с ПЛК

Рисунок 31 - Считали данные с ПЛК

Далее установили программу в режим мониторинга (для того, чтобы в онлайн режиме наблюдать за тем, что происходит "внутри" микроконтроллера, а также отдавать команды), нажали на кнопку "Пуск" и передвинули установку сначала вперед по оси Z, а затем назад.

Так же запустим наше видеонаблюдение, чтобы видеть, что происходит с нашей установкой. Для начала откроем программу WebcamXP 5 и запустим наш виртуальный сервер, через который будет транслироваться видео. Интерфейс изображен на рисунке 32.

Рисунок 32 - Запуск виртуального сервера

Откроем нашу трансляцию в браузере на другом компьютере:

Рисунок 33 - Открыли нашу трансляцию

Рисунок 34 - Запустили программу в режиме мониторинга

Рисунок 35 - Нажали на кнопку "Пуск"

Рисунок 36 - Передвинули установку вперед по оси Z

Рисунок 37 - Передвинули установку назад по оси Z

В режиме мониторинга переместили установку по различным направлениям и за всем, что происходило мы наблюдали через окно браузера, как показано на рисунке 38.

Рисунок 38 - Изменили положение установки

Также если пользователю удобнее за ходом эксперимента наблюдать с мобильного устройства, то поддерживается режим отображения для мобильного устройства.

Рисунок 39 - Режим для мобильного устройства

Также можно подключить вторую камеру и наблюдать за ходом эксперимента через два видео устройства через специальный режим, который также доступен как для персональных компьютеров, так и для мобильных устройств.

Цель эксперимента была достигнута: мы смогли удаленно управлять установкой и наблюдать за ходом эксперимента в реальном времени. Назначение переменных в программе можно посмотреть в приложении 1, код программы можно посмотреть в приложении 2.

7. Технико-экономическое обоснование

В организационно-экономической части будут рассматриваться вопросы модернизации текущей лабораторной установки, организация и планирование процесса разработки, обоснование выбранных путей решения, технико-экономическое обоснование целесообразности проведения работ, которое включает в себя оценку качества проекта, расчет сметной стоимости и определение технико-экономических показателей.

7.1 Маркетинговые исследования

И из-за роста интереса к такому виду образования, как дистанционное обучение, многие специалисты пророчат, что в ближайшее время вузы перейдут именно на электронное образование и откажутся от обязательного посещения лекций в стенах университета. И по многим направлениям возможно сделать уже сегодня.

Такие предположения связаны с развитием информационной сферы, ведь любую, или почти любую, информацию мы сможем сейчас найти в считанные секунда просто введя интересующий нас вопрос в окне браузера, а просмотреть лекции можем просто, открыв их на нашем мобильном устройстве, а магистерскую диссертацию в любом случае писать будем на персональном компьютере.

Данное направления образования развивается во всем мире и вот списки некоторых университетов, которые специализируются именно на дистанционном образовании и предоставляют качественное обучение:

1) Государственный университет Аризоны расположен в Соединённых штатах Америки и предлагает пройти обучение по шестидесяти девяти программам обучения. За получение образования степени бакалавр стоимость обучения в семестр будет составлять 5 280 долларов, за получение магистра - 5 302 долларов;

2) Массачусетский университет. Тоже расположен в Соединённых штатах Америки и предлагает пройти обучение по шестидесяти девяти программам обучения. За получение образования степени бакалавр стоимость обучения в семестр будет составлять 4 015 долларов, за получение магистра - 5 390 долларов;

3) Университет Энглия Раскин расположен в Великобритании. Предлагает пройти обучение по двадцати четырем программам обучения. За получение образования степени бакалавр стоимость обучения в семестр будет составлять 5 400 долларов, за получение магистра - 5 500 долларов;

4) Государственный университет Колорадо расположен в Соединённых штатах Америки и предлагает пройти обучение по двадцати шести программам обучения. За получение образования степени бакалавр стоимость обучения в семестр будет составлять 3 850 долларов, за получение магистра - 5 500 долларов;

5) Центральный университет Мичигана расположен в Соединённых штатах Америки и предлагает пройти обучение по пятнадцати программам обучения. За получение образования степени бакалавр стоимость обучения в семестр будет составлять 4 257 долларов, за получение магистра - 5 610 долларов;

6) Висмарский университет прикладных наук расположен в Германии и предлагает пройти обучение по пяти программам обучения. За получение образования степени бакалавр стоимость обучения в семестр будет составлять 5 320 долларов, за получение магистра - 5 620 долларов;

7) Государственный университет Орегона расположен в Соединённых штатах Америки и предлагает пройти обучение по двадцати девяти программам обучения. За получение образования степени бакалавр стоимость обучения в семестр будет составлять 2 981 долларов, за получение магистра - 5 632 долларов;

8) Денверский университет расположен в Соединённых штатах Америки и предлагает пройти обучение по шестнадцати программам обучения. За получение образования степени бакалавр стоимость обучения в семестр будет составлять 5 885 долларов, за получение магистра - 6 281 долларов;

9) Манчестерский университет расположен в Великобритании. Предлагает пройти обучение по тридцати двум программам обучения. За получение образования степени бакалавр стоимость обучения в семестр будет составлять 7 100 долларов, за получение магистра - 6 333 долларов;

10) Университет Норидж расположен в Соединённых штатах Америки и предлагает пройти обучение по одиннадцати программам обучения. За получение образования степени бакалавр стоимость обучения в семестр будет составлять 3 025 долларов, за получение магистра - 6 776 долларов;

Далее хочется привести список с рейтингом высших учебных заведений по версии QS TOP MBA RANKINGS. В данном рейтинге оценивала программа дистанционного образования:

1) IE Business School расположен в Испании. Данный ВУЗ получил 67.8 баллов. За получение образования в среднем за семестр требуется заплатить 12 000 долларов;

2) Warwick Business School расположен в Великобритании. Данный ВУЗ получил 66.9 баллов. За получение образования в среднем за семестр требуется заплатить 9 100 долларов;

3) Kelley School of Business, Индианский университет расположен в Соединённых штатах Америки. Данный ВУЗ получил 66.6 баллов. За получение образования в среднем за семестр требуется заплатить 15 300 долларов;

4) Manchester Business School, Манчестерский университет расположен в Великобритании. Данный ВУЗ получил 65.5 баллов. За получение образования в среднем за семестр требуется заплатить 14 200 долларов;

5) Thunderbird School of Global Management расположен в Соединённых штатах Америки. Данный ВУЗ получил 65 баллов. За получение образования в среднем за семестр требуется заплатить 18 800 долларов;

6) Fox School of Business and Management, Темпльский университет расположен в Соединённых штатах Америки. Данный ВУЗ получил 55.1 баллов. За получение образования в среднем за семестр требуется заплатить 15 700 долларов;

7) Oxford Brookes University Business School расположен в Великобритании. Данный ВУЗ получил 53.2 баллов. За получение образования в среднем за семестр требуется заплатить 7 200 долларов;

8) The Open University Business School, Открытый университет расположен в Великобритании. Данный ВУЗ получил 51.3 баллов. За получение образования в среднем за семестр требуется заплатить 9 300 долларов;

9) Jindal School of Management, Техасский университет в Далласе расположен в Соединённых штатах Америки. Данный ВУЗ получил 50.3 баллов. За получение образования в среднем за семестр требуется заплатить 11 500 долларов;

10) Drexel LeBow расположен в Соединённых штатах Америки. Данный ВУЗ получил 50.1 баллов. За получение образования в среднем за семестр требуется заплатить 18 000 долларов;

В России также присутствуют университеты, которые предоставляют услуги дистанционного образования:

1) Московский университет экономики, статистики и информатики (МЭСИ) расположен в Москве и предлагает пройти обучение по шести программам обучения. За получение образования в среднем за семестр требуется заплатить 16 000 рублей;

2) Московский технологический институт расположен в Москве и предлагает пройти обучение по сорока трем программам обучения. За получение образования в среднем за семестр требуется заплатить 17 800 рублей;

3) Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова расположен в Москве и предлагает пройти обучение по тринадцати программам обучения. За получение образования в среднем за семестр требуется заплатить 45 000 рублей;

4) Институт бизнеса и дизайна расположен в Москве и предлагает пройти обучение по шести программам обучения. За получение образования в среднем за семестр требуется заплатить 21 000 рублей;

5) Академия МНЭПУ расположен в Москве и предлагает пройти обучение по тринадцати программам обучения. За получение образования в среднем за семестр требуется заплатить 30 000 рублей;

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2025, ООО «Олбест» Все наилучшее для вас