中国现代教育装备
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 实验室建设  
基于物联网的步进电机远程监控实验平台设计
来源:《中国现代教育装备》杂志 时间:2020-4-28 10:07:55
  [导读]物联网是当今社会发展的重要趋势,为了加深学生对物联网技术的认识,设计了一种基于云平台的步进电机远程控制系统。系统主要包括电机控制、远程通信网关、云平台等模块。用户可以实现远程控制或监视步进电机的运行。系统功能完善、安全可靠,体现了教学设备的先进性和创新性,有利于提高学生的工程实践能力和创新能力。对于自动化或物联网等相关专业具有一定的推广价值。

  随着互联网和通信技术的发展,将设备融入互联网成为互联网的另一扩展方向—物联网。物联网是让所有能行使独立功能的普通物体实现互联互通的网络[1],是在互联网基础上对用户端的延伸与扩展,按照约定的协议,能够把任何物品与互联网相连接,从而进行信息交换和通信,大幅增加可收集到的数据量和数据类型。步进电机作为工业执行机构中最基本、最基础的单位,配合丝杠等其他装置,可以转变为直线或其他运动轨迹的电子驱动装置。由于其具有体积小、精度高、性能可靠、能够适应不同工业生产环境等特点[2],普遍用于医疗、电子、机械、冶炼、交通、矿山、化工、修建、运输、食品和粮饲加工等行业。

  为满足我院自动化等专业的教学培养目标,培养符合新工科背景下的创新复合型人才,加深自动化专业的学生对物联网技术的认识,培养学生对物联网技术的学习兴趣,开发设计了基于物联网的步进电机监控实验平台。本平台以步进电机和丝杆为控制对象,以STM32微处理器为核心控制器,利用工业远程通信网关模块实现物联网通信,在基于云服务平台的Web端实现对步进电机转速及丝杆位移的控制。系统硬件结构简单、功能完善,方便学生快速实现物联网设计。

  1 实验平台硬件设计

  2 系统的软件设计

  3 实验平台搭建与实验

  4 结语

  为提高物联网教学实验与科研实验的效果,设计了基于华鼎物联网远程通信模块的教学实验平台,可以在远程智能物联云服务平台对实验平台上步进电机的速度和丝杆位移进行监控。本实验平台可作为教学演示,方便学生理解物联网的概念、原理。同时,本实验综合了多门学科知识,可以开设包括电机、检测、仪器仪表、计算机控制等多方面的实验,同时可用于课程设计、毕业设计等多个教学场合,对于学生深刻掌握物联网控制技术,培养新工科背景的复合型人才有着十分显著的教学效果,实用性强,用途广泛。

  参考文献

  [1] 刘浩.物联网导论[M].北京:科学出版社,2010.

  [2] 坂本正文.步进电机应用技术[M].北京:科学出版社,2010.

  [3] 祝起明,闫茂德,朱旭,等.基于云平台的水土保持远程数据监测系统设计与实现[J].电子测量技术,2018,41(24):1-6.

  [4] 韩杰舰.基于嵌入式模块的工业数据监控系统的设计和实现[D].济南:山东大学,2017.

  [5] 谢述双.一种基于脉冲控制器控制的步进电机实验教学电路的设计[J].实验技术与管理,2018,35(10):136-139.

  [6] 张家生.电机原理与拖动基础[M].第3版.南京:江苏人民出版社,2017.

  [7] 陈隆昌,阎治安,刘新正.控制电机[M].第4版.西安:西安电子科技大学出版社,2013.

  [8] 李俊.基于TCP/IP协议的工业控制网络远程通信网关研究[J].自动化与仪器仪表,2014(10):3-5.

  [9] 乐建华,徐珂.“传感器与检测技术”课程无纸化实验教学平台构建[J].实验技术与管理,2015,32(12):206-208.

  [10] 王晓明.电动机的单片机控制[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002.

  [11] 李鸿儒.基于Modbus协议的PLC远程控制[J].测试工具与解决方案,2015(7):125-126.

  [12] 王佩,陈金鹰,童焦龙.面向物联网应用的嵌入式ModBus协议分析与实现[J].仪表技术与传感器,2018(7):102-106.

  黄彩虹1,2 金福江2 易定容2 洪雪梅1 1.华侨大学信息科学与工程学院 2.华侨大学机电及自动化学院


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