工业自动化网络虚拟实验平台的技术研究与实现

摘要

随着网络教育和虚拟现实技术的发展，开发基于WEB的虚拟实验室成为当前研究的热点。网络虚拟实验室可以为学生提供一个类似与实际实验室的虚拟环境，让学生体验身临其境的感觉，同时通过对三维物体的交互式操作来完成实验。它不仅能够提高远程教育的教学效果，而且能够为那些没有条件进实验室做实验的学生提供机会，使他们能够通过网络进行实验操作，获得逼真的实验效果。本文以工业自动化网络课程的实验为背景，基于LonWorks总线及TCP/IP技术，探讨了开发网络虚拟实验平台的相关技术，重点提出了虚拟实验室的内容体系结构，研究了局域网环境下客户/服务器的通讯方式以及LonWorks底层设备与上位机的DDE通讯实现方法，对水箱液位的自动控制系统进行了模拟实现，使学生可以在上位机或客户端直接修改底层芯片中的变量值，丰富了实验内容。此外，在实验室的网站上还嵌入一个工业自动化网络课程的考试系统，学生可以在网上完成该门课程的考试。

目录

文摘

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声明及学位论文使用授权声明

1绪论

1.1实验及网络教育现状

1.2虚拟现实及其相关技术

1.2.1虚拟现实

1.2.2虚拟现实的基本特征

1.2.3虚拟现实技术在虚拟实验中的作用

1.3虚拟实验及其特点

1.3.1虚拟实验室的概念

1.3.2虚拟实验室的特征和优势

1.3.3国内外虚拟实验的研究现状

1.3.4虚拟实验发展前景

1.4论文的主要工作及组织结构

2网上虚拟实验

2.1虚拟实验的内容

2.1.1平面结构页面的功能及实现方法

2.1.2虚拟现实部分的功能及实现方法

2.1.2平面结构页面与虚拟现实部分的合成

2.2虚拟实验的操作方式

2.3虚拟实验的基本模式

2.3.1浏览器/服务器模式

2.3.2客户机/服务器模式

2.4虚拟实验的结构模型

2.4.1服务器端结构模块

2.4.2客户端结构模块

2.5本章小结

3工业自动化网络虚拟实验平台的总体设计

3.1Lonworks总线概述及实验简介

3.1.1现场总线技术

3.1.2全分布式控制网络LonWorks介绍

3.1.3实验方案设计

3.2系统硬件平台

3.3系统软件平台

3.3.1客户端与LonWorks底层实验软件

3.3.2服务器端软件

3.4系统中的通信

3.4.1底层现场网络与上位机之间的通信

3.4.2上层通讯TCP/IP协议的分析研究

3.4.3文件传输协议FTP

3.5本章小结

4实验平台关键技术及实现

4.1使用OnLon图形化编程

4.2DDE通讯

4.3ForceControl人机交互/监控的实现

4.3.1ForceControl组态软件的功能

4.3.2人机监控的实现

4.4实验室网站的实现

4.4.1实验室网站的具体设计

4.4.2 WWW相关技术

4.4.3网页的设计实现

4.4.4实验平台的安全性及实时性

4.5本章小结

5总结与展望

5.1工作的总结

5.2以后的工作

5.2.1虚拟现实部分

5.2.2 Lon总线部分

致谢

参考文献

附录