CN221782810U - 一种远程实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种远程实验装置，包括：实验模块，包括设置于实验室的PLC系统和机器人模块，其中，PLC系统用于根据所接收的PLC指令生成PLC信号，并通过PLC信号控制机器人模块，机器人模块用于操作实验台；远程终端，用于获取用户输入的操作指令；近端控制模块，设置于实验室内，和PLC系统通信连接，用于接收远程终端传输的操作指令，并根据操作指令生成相应的PLC指令；物联网平台，用于连接远程终端和近端控制模块；摄像模块，用于获取机器人模块操作实验台的实时图像，并将实时图像反馈至远程终端。基于此，用户可以通过远程终端控制机器人单元操作实验台，并获取机器人模块操作实验台的实时图像，得到真实的实验反馈。

Description

一种远程实验装置

技术领域

本实用新型涉及实验设备相关领域，尤其涉及一种远程实验装置。

背景技术

实验作为现代教学的重要一环，可以很好地锻炼学生的实操能力，帮助学生巩固理论知识、积累实践经验，特别是对于理工科学生而言，工程实操的能力至关重要，而理工科设备一般价格较为昂贵，学生无力负担，只能根据学校的安排在特定时间进入实验室进行实操，学生的实验实操受到时间和空间的严重约束，一旦学生因为不可抗力的原因无法在学校安排的时间前往实验室实操，就会失去实操训练机会，这对学生带来极大的不便。

随着远教工程的开展，基于互联网的远程实验室可以帮助学生随时随地开展实验实操，但是，这些远程实验室实际上大都是虚拟实验室，由于这些远程实验实际是在虚拟环境中进行，无法充分考虑到现实环境中的各种不可预计的因素，且实验画面也并非实际的实操画面，这导致用户无法获得真实的实验反馈。

实用新型内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本实用新型实施例提供了一种远程实验装置，能够实现远程控制实验，为用户提供真实的实验反馈。

本实用新型实施例的第一方面提出一种远程实验装置，包括：

实验模块，包括设置于实验室的PLC系统和机器人模块，所述PLC系统和所述机器人通信连接，所述PLC系统用于根据所接收的PLC指令生成PLC信号，并通过所述PLC信号控制所述机器人模块，所述机器人模块用于操作实验台；

远程终端，所述远程终端用于获取用户输入的操作指令，并将所述操作指令传输至近端控制模块；

近端控制模块，设置于所述实验室内，和所述PLC系统通信连接，用于接收所述远程终端传输的操作指令，并根据所述操作指令生成相应的所述PLC指令，并将所述PLC指令烧录至所述PLC系统；

物联网平台，用于连接所述远程终端和所述近端控制模块，所述远程终端通过所述物联网平台向所述近端控制模块发送所述操作指令；

摄像模块，和所述远程终端连接，所述摄像模块设置于所述实验室内，用于获取所述机器人模块操作所述实验台的实时图像，并将所述实时图像反馈至所述远程终端，所述摄像模块和所述远程终端通过所述物联网平台连接。

在一些实施例中，所述机器人模块包括多个机器人单元。

在一些实施例中，所述PLC系统包括至少一个主PLC站和多个从PLC站，所述主PLC站和所述近端控制模块通信连接，所述主PLC站和所述从PLC站之间通过RS485串口连接，所述从PLC站和所述机器人单元一一对应设置，每个所述从PLC站分别和对应的所述机器人单元通过I/O线连接。

在一些实施例中，所述机器人单元包括四轴机械臂和六轴机械臂中的至少一个。

在一些实施例中，所述主PLC站和所述从PLC站均是FX系列PLC、Q系列PLC、L系列PLC、S7系列PLC、H2UPLC、H3UPLC中的一个。

在一些实施例中，所述近端控制模块的信号输出端是九针串口，所述主PLC站的信号输入端是USB接口，所述近端控制模块和所述主PLC站通过九针串口转USB线连接。

在一些实施例中，所述近端控制模块通过EG20网关和所述物联网平台通信连接，所述远程终端通过在所述物联网平台输入所述EG20网关的网关号与所述近端控制模块建立连接。

在一些实施例中，所述近端控制模块包括触摸屏。

在一些实施例中，所述触摸屏包括型号为TPC7062的MCGS触摸屏或型号为cMT2109X2的威纶通触摸屏。

在一些实施例中，所述物联网平台是EMCP平台或Weinc loud平台。

本实用新型实施例提出一种远程实验装置，包括：实验模块，包括设置于实验室的PLC系统和机器人模块，所述PLC系统和所述机器人通信连接，所述PLC系统用于根据所接收的PLC指令生成PLC信号，并通过所述PLC信号控制所述机器人模块，所述机器人模块用于操作实验台；远程终端，所述远程终端用于获取用户输入的操作指令，并将所述操作指令传输至近端控制模块；近端控制模块，设置于所述实验室内，和所述PLC系统通信连接，用于接收所述远程终端传输的操作指令，并根据所述操作指令生成相应的所述PLC指令，并将所述PLC指令传输至所述PLC系统；物联网平台，用于连接所述远程终端和所述近端控制模块，所述远程终端通过所述物联网平台向所述近端控制模块发送所述操作指令；摄像模块，和所述远程终端连接，所述摄像模块设置于所述实验室内，用于获取所述机器人模块操作所述实验台的实时图像，并将所述实时图像反馈至所述远程终端，所述摄像模块和所述远程终端通过所述物联网平台连接。用户可以通过物联网平台建立远程终端和近端控制模块之间的连接，再通过远程终端输入操作指令，近端控制模块接收到操作指令后，生成相应的PLC指令并传输至PLC系统，PLC系统再根据所接收的PLC指令生成相应的PLC控制信号，通过该PLC控制信号驱动机器人模块，以使机器人模块操作实验台，同时通过摄像模块拍摄机器人模块操作实验台的实时图像并反馈至远程终端，基于此，用户可以任何地方通过远程终端访问物联网平台操控机器人模块进行远程实验并通过摄像模块获得真实的实验反馈。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1是本实用新型实施例提出一个远程实验装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提出的另一个远程实验装置的结构示意图；

附图用来提供对本实用新型技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的示例一起用于解释本实用新型的技术方案，并不构成对本实用新型技术方案的限制。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序运行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本实用新型实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本公开的各方面。

参照图1，本实用新型实施例提供了一种远程实验装置，包括：

实验模块，包括设置于实验室的PLC系统和机器人模块，PLC系统和机器人通信连接，PLC系统用于根据所接收的PLC指令生成PLC信号，并通过PLC信号控制机器人模块，机器人模块用于操作实验台；

远程终端，远程终端用于获取用户输入的操作指令，并将操作指令传输至近端控制模块；

近端控制模块，设置于实验室内，和PLC系统通信连接，用于接收远程终端传输的操作指令，并根据操作指令生成相应的PLC指令，并将PLC指令传输至PLC系统；

物联网平台，用于连接远程终端和近端控制模块，远程终端通过物联网平台向近端控制模块发送操作指令；

摄像模块，和远程终端连接，摄像模块设置于实验室内，用于获取机器人模块操作实验台的实时图像，并将实时图像反馈至远程终端，摄像模块和远程终端通过物联网平台连接。

本实施例通过在实验室内设置PLC系统和机器人模块，PLC系统包括PLC控制器件，其与机器人模块连接，通过向该PLC控制器件烧录控制程序，可以使该PLC控制器件响应于PLC指令输出相应的PLC控制信号，以使机器人单元响应于所接收的PLC控制信号操作实验台。

本实施例的远程实验装置还包括远程终端，该远程终端可以是任何具有访问物联网平台的能力的电子设备，比如手机，个人电脑等。用户可以通过该远程终端访问物联网平台并输入操作指令，通过该物联网平台将操作指令传输到近端控制模块。

实验室内还设置有近端控制模块，近端控制模块通过物联网平台和远程终端建立连接，用于接收用户通过远程终端输入的操作指令。可以理解的是，本实施例中，近端控制模块可以根据所接收的操作指令转化为相应的PLC指令，并将所转化的PLC指令传输到PLC系统中。可以理解的是，近端控制模块和PLC系统之间可以通过诸如Modbus的通信协议和PLC系统进行通信。比如，近端控制模块可以是MCGS触摸屏或者威纶通触摸屏，其可以通过Modbus协议与PLC进行通信，具体的，可以预先在近端控制模块的设置界面配置好与PLC通信的参数，即可建立近端控制模块与PLC系统之间的连接，而通过近端控制模块可以创建人机界面，将该人机界面中的元素与PLC的输入端输出端相对应，再将界面中控件元素与PLC的地址进行映射，再对近端控制模块进行组态软件编程，向近端控制模块中烧录相应的控制逻辑，即可定义人机界面上的空间如何响应用户操作并将用户的操作指令转化为相应的PLC指令。

在本实施例中，物联网平台可以根据近端控制模块的选型确定，在本实施例中，近端控制模块可以是MCGS触摸屏，MCGS触摸屏通过EG20网关联网，物联网平台可以是EMCP物联网平台，用户通过访问EMCP物联网平台，通过输入EG20网关的SN码和验证码在平台中添加相应的设备，由此，用于即可通过远程终端访问物联网平台建立与相应的近端控制模块之间的通信连接关系。或者近端控制模块可以是威纶通触摸屏，此时，用户可以通过访问Weinc loud平台直接建立与近端控制模块之间的通信连接。

摄像模块可以是设置于实验室内的摄像头，该摄像头可以是与机器人模块一一对应设置的，即对于每个机器人模块，均设置有相应的摄像头对机器人模块进行拍摄，由此，用户通过该摄像模块可以获取到机器人模块的实时操作图像，从而为用户提供真实的实验反馈。

在本实用新型实施例中，通过在实验室内配置PLC系统、机器人模块、近端控制模块和摄像模块，通过物联网平台连接远程终端和近端控制模块，用户通过远程终端即可输入操作指令控制设置于实验室内的机器人模块操作实验台，同时通过摄像模块拍摄机器人模块操作实验台的实时图像，以获取真实的实验反馈。

参照图2，在一些实施例中，机器人模块包括多个独立的机器人单元。可以理解的是，每个机器人单元可以是码垛机器人，每个机器人单元所执行的功能可以是不相同的，比如，在一个实施例中，需要完成电路接线实验，则可以通过码垛机器人操作接线端子的接线，完成电路连线。具体的，机器人单元可以是四轴机械臂和六轴机械臂中的至少一个，比如ABB四轴机器人或ABB六轴机器人，多个机械臂之间相互独立运行，可以协同工作完成较为复杂的实验。

参照图2，在一些实施例中，PLC系统包括一个主PLC站和多个从PLC站，机器人单元和从PLC站一一对应连接，主PLC站和近端控制模块连接，接收近端控制模块传输的PLC控制程序，主PLC站和从PLC站之间通过RS485串口连接，主PLC站和从PLC站之间可以通过RS485主从式多机通讯协议进行数据交换，实现主PLC站一拖多控制从PLC站，可以理解的是，从PLC站和机器人单元是一一对应设置的，即每个从PLC站分别用于控制对应的机器人单元，具体的，每个从PLC站和对应的机器人单元之间通过I/O线连接。由此，在本实施例中，通过RS485串口连接主PLC站和每个从PLC站,可以更好地实现多个从PLC站之间的协同工作，主PLC站从近端控制模块接收到PLC指令后，再通过RS485串口向每个从PLC站下发指令,从PLC站接收到主PLC站下发的指令后，向对应的机器人单元输出PLC控制信号驱动该机器人单元。

在一些实施例中，主PLC站和从PLC站均是FX系列PLC、Q系列PLC、L系列PLC、S7系列PLC、H2UPLC、H3UPLC中的一个。可以理解的是，主PLC站和从PLC站的选型可以根据实际使用需求确定，比如，三菱的FX系列PLC具有紧凑，实惠以及易用的特点，Q系列PLC则性能相对较高且拓展性良好，L系列PLC处理速度更快，西门子S7系列PLC则具备相对高的性能、稳定性以及良好的通信能力、H2UPLC和H3UPLC的可编程性相对较强。

在一些实施例中，近端控制模块的信号输出端是九针串口，主PLC站的信号输入端是USB接口，近端控制模块和主PLC站通过九针串口转USB线连接。具体的，近端控制模块支持RS-232标准接口通信，其通讯口是一个RS-232标准接口，即九针串口，而主PLC站则提供可兼容性强的USB接口，二者之间可以通过九针串口转USB线连接。

在一些实施例中，近端控制模块包括一触摸屏。

在一些实施例中，触摸屏包括型号为TPC7062的MCGS触摸屏或型号为cMT2109X2的威纶通触摸屏，其支持与西门子、三菱、欧姆龙、施耐德以及其它Modbus系列的PLC等主流协议的解析，可以与PLC系统之间建立良好的通信连接，同时可以实现PLC的主从站控制，可以实现一拖多，从而通过多个从PLC站依次驱动每个机器人单元，此外还支持PLC程序远程编写，实现通过远程终端输入操作指令。

在一些实施例中，物联网平台是EMCP平台或Weinc loud平台。具体的，EMCP平台中可以通过输入EG20网关的SN码和验证码建立与EG20网关之间的通信链路，从而建立远程终端和近端控制模块之间的连接，而Weinc loud平台则可以直接与威纶通触摸屏进行通信，从而建立远程终端与近端控制模块之间的连接。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本实用新型权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种远程实验装置，其特征在于，包括：

实验模块，包括设置于实验室的PLC系统和机器人模块，所述PLC系统和所述机器人通信连接，所述PLC系统用于根据所接收的PLC指令生成PLC信号，并通过所述PLC信号控制所述机器人模块，所述机器人模块用于操作实验台，所述PLC系统包括PLC控制器件，所述PLC控制器件烧录有用于使所述PLC控制器件响应于所述PLC指令输出PLC控制信号的控制程序；

远程终端，所述远程终端用于获取用户输入的操作指令，并将所述操作指令传输至近端控制模块；

近端控制模块，设置于所述实验室内，和所述PLC系统通信连接，用于接收所述远程终端传输的操作指令，并根据所述操作指令生成相应的所述PLC指令，并将所述PLC指令传输至所述PLC系统；

物联网平台，用于连接所述远程终端和所述近端控制模块，所述远程终端通过所述物联网平台向所述近端控制模块发送所述操作指令；

摄像模块，和所述远程终端连接，所述摄像模块设置于所述实验室内，用于获取所述机器人模块操作所述实验台的实时图像，并将所述实时图像反馈至所述远程终端，所述摄像模块和所述远程终端通过所述物联网平台连接。

2.根据权利要求1所述的远程实验装置，其特征在于，所述PLC系统包括至少一个主PLC站和多个从PLC站，所述机器人模块包括多个机器人单元，所述机器人单元和所述从PLC站一一对应连接。

3.根据权利要求2所述的远程实验装置，其特征在于，所述主PLC站和所述近端控制模块通信连接，所述主PLC站和所述从PLC站之间通过RS485串口连接，所述从PLC站和所述机器人单元一一对应设置，每个所述从PLC站分别和对应的所述机器人单元通过I/O线连接。

4.根据权利要求2所述的远程实验装置，其特征在于，所述机器人单元包括四轴机械臂和六轴机械臂中的至少一个。

5.根据权利要求3所述的远程实验装置，其特征在于，所述主PLC站和所述从PLC站均是FX系列PLC、Q系列PLC、L系列PLC、S7系列PLC、H2UPLC、H3UPLC中的一个。

6.根据权利要求3所述的远程实验装置，其特征在于，所述近端控制模块的信号输出端是九针串口，所述主PLC站的信号输入端是USB接口，所述近端控制模块和所述主PLC站通过九针串口转USB线连接。

7.根据权利要求1所述的远程实验装置，其特征在于，所述近端控制模块通过EG20网关和所述物联网平台通信连接，所述远程终端通过在所述物联网平台输入所述EG20网关的网关号与所述近端控制模块建立连接。

8.根据权利要求1所述的远程实验装置，其特征在于，所述近端控制模块包括触摸屏。

9.根据权利要求8所述的远程实验装置，其特征在于，所述触摸屏包括型号为TPC7062的MCGS触摸屏或型号为cMT2109X2的威纶通触摸屏。

10.根据权利要求1所述的远程实验装置，其特征在于，所述物联网平台是EMCP平台或Weincloud平台。