PLC一体化教学实验平台设计与实现

第一篇：PLC一体化教学实验平台设计与实现

题目：

2013 PLC组态一体化教学实验平台

设计与实现

单位部室：阳煤职教中心实践教学部 专 业：机电一体化与自动控制 作 者：陈志鹏 指导教师：

年10月23日

PLC组态一体化教学实验平台设计与实现

摘要： 随着阳煤集团高产高效矿井的建设，矿井机电设备向着高电压、大功率、控制系统高科技方向发展，PLC在煤矿应用上越来越广泛，它的简化接线、性能可靠、事故率低、编程容易、控制多样等特点，为越来越多的工程师所喜欢，有着广阔的发展前景。同时PLC是一门实践性非常强的课程，实验环节至关重要。针对如何在低成本条件下进行PLC一体化教学，同时保证教学效果，提出了PLC电气控制系统设计与组态监控设计相结合的PLC一体化教学课程。实践表明，监控组态技术的应用可以大大提高学生的编程技巧和动手能力，丰富学生的工程实践经验，达到一体化教学的目的。

关键词：PLC ；一体化教学 ；教学实验平台 ；组态控制技术 PLC简介及它在煤矿生产方面的应用

PLC称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller,PLC），它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC。PLC自1969年美国数据设备公司（DEC）研制出现，现行美国、日本、德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。PLC主要特点有：

① 可靠性高，抗干扰能力强。② 配套齐全,功能完善,适用性强。③ 易学易用,深受工程技术人员欢迎。④ 系统的设计、建造工作量小,维护方便。⑤ 体积小,重量轻,能耗低，通用性强。

随着煤矿机械化程度的不断提升,PLC在实际生产中得到了广泛

PLC一体机 的应用。例如：主井箕斗提升就是利用了PLC控制系统实现了定量装载。地面主提升绞车均采用了双PLC加可控硅模块控制系统。煤矿井下采煤机、综掘机、主要扇风机、主排水泵等大型控制设备的核心元件均采用PLC,井下各种低压磁力启动器核心元件也逐步为PLC所代替。地面厂的数控机床等也已经采用了PLC控制,随着现代化管理水平的不断提高,PLC和组态软件的有效结合在煤矿生产领域中得到了越来越广泛的应用。

２ 组态控制技术简介及应用

组态控制技术属于计算机控制技术，利用组态控制技术构成的计算机测控系统的原理框图所示可以看出它们是由传感器、下位机、上位机等几部分组成。虽然从结构上看与一般计算机测控系统

组态控制技术框图

基本相似，但是采用组态技术的计算机控制系统从硬件设计到软件开发都具有组态性，系统的可靠性和开发速度都得到了大幅度提高。通常认为，组态技术是计算机控制技术综合发展的结果，是技术成熟化的标志。在组态概念出现之前，要用计算机实现某一控制任务，都是通过编写程序（如使用 C等）来实现的。编写程序不但工作量大、周期长、而且可靠性差。组态控制技术的出现，解决了这个问题，对于过去需要几个月的工作，通过组态几天就可以完成。

目前，国内外许多自动化设备生产厂家，如德国西门子公司、日本三菱、台湾研华、中国时利和等，生产了众多供选择的工业标准机 箱、工业级元件、总线结构过程通道板卡、工控机接口模块等，为推广硬件组态奠定了基础。在软件设计上由于采用成熟的组态软件进 行系统设计，软件开发周期大大缩短了。组态软件是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式（而不是编程方式）提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法，其予设置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持各硬件厂家的计算机和I/O设备，与高可靠的工控计算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软硬件的全部接口，进行系统集成。需要指出，组态软件不仅是组态控制技术中的重要组成部分，而且由于具有远程监控、数据采集、数据分析、过程控制等强大功能，在自动化系统中占据主力军的位置，逐渐成为工业自动化系统中的灵魂。实例介绍PLC一体化教学实验平台的设计与实现 下面用西门子公司的Step7 Pro(内部包含有模拟器PLCSIM)和WINCC组态软件来仿真PLC基础实验--机械手实验。

3.1软件准备与硬件连接

首先需要一台装好了Step7 Pro和 WINCC的计算机，然后准备一台型号为S7-200（300,400）的西门子PLC。S7-200的编程口通过一条通信电缆(PC/PPI)与计算机的USB通信口连接,这样就可以在计算机上进行编程和监控了。

编程下载

仿真模拟

3.2 控制要求及I/O分配

机械手最开始处于左上端(左限位行程开关处于动作状态)。运行过程为:下将YV2--夹紧YV5--上升YV1--右移YV4--下将YV2--放松YV5上升YV1向左返回初始位置。自动控制:按下自动控制的起动按钮,机械手运行上述控制过程。按下停止时,机械手必须运行完当前周期停在初始位置。

I/O分配

梯形图

打开Step7 Pro根据控制要求进行程序的梯形图的编制，程序通过编译后下载到PLC中。下载完成后，关闭Step7 Pro，打开WINCC进行组态设计。

3.3 WINCC组态设计

利用WINCC组态软件建立监控系统,在工作台实时数据库中建立 对应的变量,都为开关型。然后设置好组态软件与PLC的串口通信方式。至此,已经将组态软件中的变量与外部PLC设备的端子进行连接,当PLC的输入、输出继电器状态发生变化时,将直接反映到组态软件的变量。最后建立监控画面模拟机械手实际工作情况。WINCC组态软件内部提供基本绘图工具,同时提供了丰富的元件库,用于画较复杂但常用的元件图形,如电机、阀门等。利用这些元件进行组态，可建立监控画面。对于各个元件对应设置相应的动画连接。监控画面中指示灯分别用颜色的变化指示机械手的工作状态,即当放下物体时,下移指示灯为绿色,否则显示红色,其它灯工作情况相似。接下来将元件的动作与变量的变化进行动画连接,即可利用监控画面控制机械手的动作情况。当没有实际装置时,通过监控画面可以让学生有实际操作的感受,从而增加工程实践的经验。

组态软件最突出的特点就是实时多任务。其用户是自动化工程设计人员，目的就是让用户迅速开发出适合自己需要的可靠的应用系统。典型应用实例如图。

I/O分配流程图

梯形图

传统PLC实训课与组态一体化教学

传统PLC实训课的被控对象多为工业设备，一般都有体积大、质量大、价格高等特点，很难在实验室配备。为了尽可能模拟被控对象，使缺乏实际知识的学生增加感性认识，许多学校在PLC实验室安装了模拟盘，如十字路口交通灯模拟盘、洗衣机模拟盘等，实验相应内容时，将PLC输入端／输出端连接到模拟盘对应的发光二极管上。这种模拟盘方法，一则限制了实验内容，二则不形象，不直观，三则连线很多，耽误时间。实践证明，教学效果并不理想。但是，即使这种模拟盘，在阳煤职教中心实践部微机控制实验室中也只有两套。从一体化教学角度上讲，这种配置远远不能满足为学生开设实验课的需要。另外，随着申办示范校工作的深入展开，PLC实验室也有扩充和更新的必要。如果仍然采用模拟盘方式，不仅占地大、花钱多，而且随着PLC实验内容的不断更新，模拟盘方式也会很快落后，最后被淘汰。

既然的PLC被控对象多为工业设备和机械，那么就给PLC实训课带来一个问题：采用真实被控对象既不现实，也不安全；没有被控对象模型，既不便学生理解实验内容，也很难激发学生的学习兴趣。将可编程控制器技术与组态软件有机结合，能为PLC的实训课教学提供一条新的途径。利用组态软件全真模拟PLC的被控对象，学生不需要实物而仅通过微机的显示器就可检验所编程序的正确与否和执行结果，这给师生双方都提供了很大方便。结束语

从教学意义上来说，用计算机组态全真模拟被控对象，不但可以

克服采用真实被控对象的缺点，而且可以用有限的设备、低廉的成本、多样化的程序，来丰富学生的实验课内容，大大增强PLC实验课的教学效果，形成理论、仿真、实践三位一体的教学模式，达到一体化教学的目的。

参考文献: [1] 林小峰.可编程控制器原理及应用[M].北京:高等教育出版社,1994.[2] 田瑞庭.可编程控制器应用技术[M].北京:机械工业出版社,1994.[3] 张万忠.可编程控制器应用技术[M].北京:化学工业出版社,2001.[4] 梁冠英,等.PLC在矿井提升信号系统中的应用[J].煤炭技术,2008.[5] 袁秀英 组态控制技术［1］ 北京：电子工业出版社。

[6] 严盈富 监控组态软件与PLC入门［1］北京：人民邮电出版社。

[7] 周美兰，周封，王岳宇 电气控制与组态设计［1］北京：科学出版社。

第二篇：教学资源共享平台设计与实现

教学资源共享平台设计与实现

摘要

随着多媒体信息技术和计算机网络技术的日益普及，网络教学作为教育的一种形式在世界范围内得到迅猛的发展，它突破传统教育过程在空间和时间上的限制，实现了教育资源在更大范围上的共享。网络教育资源建设是影响网络教育发展，保障网络教育质量的重要因素之一。怎样有效解决资源的网络共享问题，提高教学资源的可利用率，如何实现教学资源信息化的优化管理，充分发挥网络信息共享资源在高校教学中的作用等问题便成了每个高校迫切需要解决的问题。现在许多高校已经成功的搭建了自己的网络资源共享平台，有许多的成功经验，而作为新型高等本科院校，教学资源平台的建设还往往处于起步摸索阶段，因此有必要借鉴其它高校的成功经验，加快教学资源平台的建设，改善现存的资源共享访问瓶颈，为高校科研教学提供良好的资源服务。

通过创建交互式网页应用的网页开发技术手段，数据不再和页面以及网站混粘在一起，它独立了跟着用户走。在基于数据的应用中，用户需求的数据，可以从独立于实际网页的服务端取得并且可以被动态地写入网页中。帮助用户即师生解决管理、维护、存储、分享内容，并且通过用户对资源的访问密集度来作出整个网络资源的分布调整计划，使系统网络资源平台的共享性得到充分的发挥。

[关键词] 资源共享

管理系统

存储分享系统

ABSTRACT

目录

一、前言...........................................................................................................................................4

二、需求分析.................................................................................................错误！未定义书签。

（一）、系统需求...................................................................................错误！未定义书签。

（二）、功能需求...................................................................................错误！未定义书签。

1.权限设置......................................................................................错误！未定义书签。

三、总体设计.................................................................................................错误！未定义书签。

（一）、基本设计概念和处理流程.......................................................错误！未定义书签。

（二）、系统层次模块图.......................................................................错误！未定义书签。

（三）、数据库设计...............................................................................错误！未定义书签。

1.数据库需求分析..........................................................................错误！未定义书签。

四、详细设计与设计.....................................................................................错误！未定义书签。

五、结论与体会.............................................................................................错误！未定义书签。参考文献.........................................................................................................错误！未定义书签。

教学资源共享平台设计与实现

一、前言

目前，大多数的校园网络平台是针对用户使用功能定制的，没有一个统一的校园网教学资源库的建设。教师在使用网络资源时，仍然需要到校园网以外的网上搜索资源，使得某些共享教学资源重复被搜索、下载，降低了他们的利用率。为了提高共享教学资源的利用率，建立一个规范、丰富、实用、可广泛共享的高校网络教学资源共享系统，已经成为亟待解决的问题。

第三篇：大学物理实验网络视频教学平台的设计与实现（范文）

大学物理实验网络视频教学平台的设计与实现

内容摘要

随着网络技术在教育中的应用日益广泛和深入,网络教育提供了越来越丰富的资源和环境,使网络教学真正成为现实。构建基于网络资源利用的大学物理实验教学新模式，对于拓展实验开放教学途径，培养学生利用网络资源进行自主学习、协作学习和探究学习，提高学生获取网络信息能力，转变教与学的主体地位及学习方式，具有积极的意义。

关键词： 大学物理实验

网页

Dearweaver软件

University physics experiment network video teaching platform design and Implementation

Abstract With the application of network technology in education widely and deeply, the network education provides more and more abundant resources and environment, the network teaching has become the reality.Based on cyber source utilization of university physical experimental teaching new mode, expand the way for opening experimental teaching, training students to use the cyber source for independent learning, collaborative learning and inquiry learning, to improve the students' ability of obtaining network information, change of teaching and learning in the subject position and the study way, have active sense.Key words : University Physics Experiment

Webpage

Dearweaver software

目 录

1、引言

........................................................................................1

2、大学物理实验教学的背景及需求分析......................................1 2.1 大学物理实验课程背景.....................................................1 2.2 大学物理实验对于网络视频教学需求的分析.....................1

3、网页设计思想及准备工作........................................................2 3.2 准备工作..........................................................................2 3.2.1 ****学院的大学物理实验课程教学的现状分析

..............2 3.2.2 视频拍摄工作及注意事项.........................................3

4、网页制作的相关知识...............................................................3 4.1 网页制作的常用软件

.........................................................3 4.1.1 网页布局软件-Dreamweaver 8.................................3 4.1.2 网页图像处理软件-Photoshop..................................4 4.1.3 网页动画制作软件-Flash 8.......................................5 4.2 网页制作的一般原则

.........................................................5 4.3 网页制作用色技巧............................................................6 4.4 Dearmweaver 软件的特点及应用.....................................6 4.4.1 Dearmweaver软件简介

............................................6 4.4.2 Dearmweaver的发展史

............................................6 4.4.3 Dearmweaver 的优点及缺点

....................................7

5、网页的构思与设计

...................................................................8 5.1 总体设计..........................................................................8 5.2 网页制作结构...................................................................9 5.3 网页制作流程...................................................................9

6、网页的实现.............................................................................10 6.1 主页页面的制作

................................................................10 6.2 内页页面制作...................................................................11 6.3 插入图片..........................................................................12 6.4 插入FLASH动画和视频

...................................................12 6.5 创建超级链接...................................................................14 6.6 整理网页..........................................................................15

7.结束语

.......................................................................................15

致

谢......................................................................................17

1、引言

随着网络的深入发展，人们的生活模式，学习模式都发生着变化。在这种背景下，对大学物理实验的教学模式进行探讨，分析了网络平台与传统实践实验教学模式的互补性，提出立体教学模式的教学方式。

2、大学物理实验教学的背景及需求分析

2.1 大学物理实验课程背景

大学物理实验课是理工科学生重要的基础实验课程。大学物理实验反映了理工科及其他各个学科科学实验的共性和普遍性的问题。培养学生严谨的科学思维，创新能力。培养学生理论联系实际。特别是与科学技术发展相适应的综合能力，以适应科技发展与社会进步对人才需求方面有着不可替代的作用。

2.2 大学物理实验对于网络视频教学需求的分析

传统的大学物理实验教学中，一般分预习、实验、写报告三步进行。预习时，学生只能看书，无法结合仪器，预习效果不佳；正式做实验时，实验教材给出了较详细的操作方法，教师细致的讲解及现场演示和指导，部分学生都是机械、被动地完成实验，留给学生的印象大都是简单的机械操作印象。因此，很多学生对实验原理、实验过程、实验技巧等缺乏认真的思考。

另外，由于基础实验的实验步骤比较单一，产生的实验现象也大致相同，不能充分培养学生分析问题和解决实际问题的能力，限制了学生的主动性和创造性。因此，对大学物理实验教学进行创新和改革具有很大的意义。利用网络教学可以在很大程度上弥补这些缺陷，并使实验教学更具互动性、启发性，为实验教学带来崭新的思路。传统的大学物理实验教学中，实验指导书几乎是学生唯一的参考书，因此实验预习效果不理想。实验课前教师还必须讲解实验原理、实验方法等知识。所以大学物理实验应该实行多元化开放式教学模式。但由于历史等原因，我国实验室开放时间有限，大部分只在教师上班时间开放，很大程度也抑制了学生能动性发挥和个性发展。

3、网页设计思想及准备工作

3.1 网页设计思想

基于Internet的远程教学是以网络为通讯工具来进行教学的一种新的教学模式。与传统面对面教学模式和传统远程教学模式相比,它的优点在于:人们可以在计算机网络环境下,不受时间和空间的限制,随时随地完成双向交互式的教学活动,共享优秀的教学资源。它改变了传统的师生面对面的教学模式,同时又具有传统远程教学模式所不具备的实时、交互特性,使得在空间分布广泛的学生与教师、学生与学生之间可以实时进行充分沟通和交流。但是,这些沟通与交流需要一些专用的工具来支持,而现有的Internet技术并没有提供这些工具,因此需要开发网络教学平台。

利用网络资源进行实验教学, 可以突破实验时间和空间的限制，形成多元开放的教学环境，真正实现实验时间、空间、内容和方法的全开放。我们构建的基于网络资源利用的大学物理实验教学模式，就是开发教学网站，将教学情况和实验演示等教学资源挂网。学生利用这些网络资源自主进行实验预习、网络答疑，然后到实验室进行实验操作，以培养学生自主学习意识和利用网络来获取信息和解决问题能力。

3.2 准备工作

3.2.1 ****学院的大学物理实验课程教学的现状分析

大学物理实验课程是****学院理工类专业学生的实验必修课程，大学物理实验的课程内容包括力学、热学、电学、光学部分共列出了69个实验项目，其中预备实验6个，基础实验35个实验项目；选做实验为28个，包括设计性实验为10个。其中必做的基础实验不少于36个。全校有上万学生专修大学物理实验课程，大学物理实验课程在大学课程中占重要地位，课程的学习也尤为重要。

物理学院普通物理实验室建立于1985年4月，承担物理专业的普通物理实验和非物理专业的大学物理实验的教学任务。该实验室设有以下四个实验室分室：

1、力学实验室；

2、热学实验室；

3、电磁学实验室；

4、光学实验。实验室规章制度齐全，分工明确，形成一个实验教学的有机整体。普通物理实验室是物理科学与技术学院教学规模最大的基础教学实验室。

3.2.2 视频拍摄工作及注意事项

本文拍摄的大学物理实验视频内容是关于伊犁师范学院实验教师马淑新老师和夏莉艳老师讲解的实验课程。

拍摄视频工作时要注意，摄像前要先观察环境，这样在拍摄时就可以考虑哪些镜头可以选择；拍摄时要为以后的剪辑工作做准备，要考虑到后期制作时的编辑可能性，这样才能制定出切实有效的拍摄方案来。还要从多个角度拍摄，拍摄同一物体拍摄角度不同，图像的形象也会大有不同。最后要注重环境与细节的拍摄，衡量一部影像作品的优劣，对细节刻画的成功与否占有举足轻重的位置。

4、网页制作的相关知识

4.1 网页制作的常用软件

4.1.1 网页布局软件-Dreamweaver 8 常用的网页编辑软件有FrontPage和Dreamweaver等。Dreamweaver因其功能全面，操作灵活，专业性强，而受到别人的青睐。

Dreamweaver是美国MACROMEDIA公司开发的集网页制作和管理网站于一身的所见即所得网页编辑器，它是第一套针对专业网页设计师特别发展的视觉化网页开发工具，利用它可以轻而易举地制作出跨越平台限制和跨越浏览器限制的充满动感的网页。以下是Dreamweaver 8启动时的“开始”页面：

图1 Dreamweaver 8启动时的“开始”页面

4.1.2 网页图像处理软件-Photoshop

Photoshop主要处理以像素（Pixels）所构成的数字图像。利用其广泛的编修与绘图工具，可以更有效的进行图片编辑工作。独特的历史纪录浮动视窗和可编辑的图层效果功能使用户可以方便的测试效果。对各种滤镜的支持更令使用户能够轻松创造出各种奇幻的效果。目前，Photoshop也正在被更多的用于处理网络图片。

以下是Photoshop启动时的“开始”页面：

图2 Photoshop启动时的“开始”页面

4.1.3 网页动画制作软件-Flash 8

Flash是Macromedia公司推出辅助网页的动画制做工具。Flash是一个矢量动画软件，起初是为了设计网站页面上显示的动画而创造的。对网站来说矢量图是很理想的选择因为它们文件大小很小。

Flash是目前最常用的网页动画制作软件，用Flash制作的动画文件很小，有利于网上发布，而且还能制作出具有交互功能的动画，并能够很方便地与其他网页建立链接。

以下是Flash 8启动时的“开始”页面：

图3 Flash 8启动时的“开始”页面

4.2 网页制作的一般原则

⑴ 进行整体规划

制作网页的前期准备工作不能忽视，在正式制作网页前需要整个站点的内容进行有条理的规划，为后来的工作提供方便，达到事半功倍的效果。

⑵ 动画不易过多

动画元素可使网页更加生动美观，但由于动画文件一般都较大，过多的动画会降低网页下载速度，甚至会造成网页很难打开的状况，因此不宜多用。

⑶ 导航栏要清晰

导航条上的链接项目不宜过多，通常只限于几个主要网页，一般6到8个比较合适。

⑷ 图像要进行优化

和动画一样，网页中图像太多也会影响网页下载的速度。对于网页中使用的图像，可对其进行优化，在大小和图像显示质量两方面取得一个平衡。

4.3 网页制作用色技巧

绚丽的色彩能够给人强烈的视觉冲击力，要很好地表现一个网页，就需要搭配出合适的颜色。在网页制作过程中，色彩应用原则是“总体协调，局部对比”，即网页的整体色彩效果应该和谐，只有局部的、小范围的地方可以有一些强烈的色彩对比。在同一页面中，可以使用相近色来设置页面中的各种元素。

4.4 Dearmweaver 软件的特点及应用

4.4.1 Dearmweaver软件简介

是个原本由Macromedia公司所开发的著名网站开发工具。它使用所见即所得的接口，亦有HTML编辑的功能。它现在有Mac和Windows系统的版本。随Macromedia被Adobe收购后，Adobe也开始计划开发Linux版本的Dreamweaver了。

Dreamweaver是当前最流行的网页设计软件。它与同为Macromedia公司出品的Fireworks和Flash一道，被誉为网页制作三剑客。

4.4.2 Dearmweaver的发展史

自1997 年登场以来，Dreamweaver诞生仅1年就售出10万套，受到全行业的关注和赞赏，而如今有超过 3200 万的 Web 专业人士借助 Dreamweaver 进行 Web 开发，Dreamweaver 俨然已成为专业 Web 开发所用的行业标准解决方案。

从诞生到至今，DW已从1.0版本升级到现如今的CS3（尽管CS4已经出台，但刚推出Beta，还未成为正式的版本。），其中有几个版本是具有时代性意义的：

⑴ 2000年,推出Dreamweaver UltraDev，集成了利用后台语言创建web应用程序的功能，从那时起，DW不再是网页前台编写制作的工具，一举成为网站全案建设的专业帮手。

⑵ 2000年,推出Dreamweaver MX，将 UltraDev 的最新开发的功能以及 HomeSite 的主要代码编辑功能融合到核心 Dreamweaver 环境中，真正使其成为全能型软件。

⑶ 2003年，推出Dreamweaver 2004，将web标准和CSS的推广融合到软件的工作流程，领头走进了全新的基于web标准的建站时代。

⑷ 2004年，推出Dreamweaver 8.0，在老版本构架基础上优化工作环境及流程，加入web标准的扩展，其重点在于面向客户获得最佳的工作实践和事半功倍的效果。这个正是我们要学习的版本。

4.4.3 Dearmweaver 的优点及缺点

⑴ Dreamweaver的优点

Dreamweaver与其它同类软件相比主要有以下优点：

不生成冗余代码。可视化的网页编辑器，都要把使用者的操作转换成html代码。一般的编辑器都会生成大量的冗余代码，给网页以后的修改带来了极大的不方便，同时还增加了网页文件的大小。Dreamweaver则在使用时完全不生成冗余代码，避免了诸多麻烦。而且，通过设置，还可用Dreamweaver清除掉网页文件原有的冗余代码。

方便的代码编辑。可视化编辑和源代码编辑都有其长处和短处。有时候，直接用源代码编辑会很有效。Dreamweaver提供了html快速编辑器和自建的html编辑器，能方便自如的在可视化编辑状态和源代码编辑状态间切换。

强大的动态页面支持。Dreamweaver的Behavior能在使用者不懂java script的情况下，往网页中加入丰富的动态效果。Dreamweaver还可精确的对层进行定位，再加上timeline功能，可生成动感十足的动态层效果。

操作简便。首先，Dreamweaver提供的历史面板、html样式、模版、库等功能避免了重复劳动，使用者不必重复输入相同的内容、格式。其次，Dreamweaver能直接往页面中插入Flash、Shockwave等插件，经过设置后还可直接调用相应的软件对这些插件进行编辑。最后，Dreamweaver与Fireworks集成紧密，可直接调用Fireworks对页面的图像进行修改、优化。

优秀的网站管理功能。在定义的本地站点中，改变文件的名称、位置，Dreamweaver会自动更新相应的超级链接。Check in和Check out功能可协调多个使用者对远程站点的管理。

便于扩展。使用者可给Dreamweaver安装各种插件，使其功能更强大。使用者若有兴趣，还可自己给Dreamweaver制作插件，使Dreamweaver更适应个人的需求。⑵ Dreamweaver 缺点

① 效果难一致

难以精确达到与浏览器完全一致的显示效果也就是说您在所见即所得网页编辑器中制作的网页放到浏览器中是很难完全达到您真正想要的效果，这一点在结构复杂一些的网页（如分帧结构、动态网页结构）中便可以体现出来；

② 代码难控制

页面原始代码的难以控制性，比如您在所见即所得编辑器中制作一张表格也要几分钟，但您要它完全符合您要求可能需要几十分钟，甚至更多时间。而相比之下，非所见所得的网页编辑器，就不存在这个问题，因为所有的HTML代码 都在您的监控下产生，但是由于非所见所得编辑器的先天条件就注定了它的工作低效率。如何实现两者的完美结合，则既产生干净、准确的HTML代码，又具备所见所得的高效率、直观性，一直是网页设计师梦想。在DREAMWEAVER之前，FRONTPAGE98一直被人们认为是最好的所见即所得网页编辑器，但是它同样继承了所见即所得的种种劣性。

5、网页的构思与设计

5.1 总体设计

网页的组成元素一般包括网页标题、网址、文本、图像、动画、超级链接、导航栏和Logo。

网页设计步骤如下：

1、网站整体风格和创意设计；

2、网站的目录结构和链接结构；

3、版面布局与首页搭配；

4、使用布局视图、框架、表格等进行页面布局。

5.2 网页制作结构

图4 网页制作结构图

5.3 网页制作流程

图5 网页制作流程图

6、网页的实现 6.1 主页页面的制作

在制作网页时，需要根据基本的美学原则制作出赏心悦目的网页，其整体架构采用“匚”右框型布局结构，这种布局结构通常顶部为网页的logo和banner,，左侧为导航栏，下方为版权信息，右面显示主要内容，其优点是页面主次分明，结构明朗。网页的主页采用静态的表现方式。

6.2 内页页面的制作

内页是指与主页相衔接的，与本网页相关的其他页面。本文内页是在主页面设计好的框架上加以修改，添加一些内容和各页面该有的内容。

下图是与大学物理实验视频相关的内页页面。

6.3 插入图片

直接添加图像是最常用的添加图像方法，即直接选择相应的菜单命令打开“选择图像源文件”对话框进行图像的添加，这适合对已有图像进行添加。如下图所示：

图8 图片插入对话框

6.4 插入FLASH动画和视频

使用Dreamweaver 8的插入Flash视频功能可以在页面中插入Flash视频文件（*.flv）。这样就可以实现在网页中播放视频的效果，而且不需要用户安装其他插件。

对于其他格式的视频，可以通过格式工厂将其格式转换为flv格式，而后选择“插入→媒体文件→Flash视频“对话框的”视频类型“下拉列表框中选择”累进式下载视频“选项，然后单击“URL”文本框后面的“浏览”按钮。在“选择文件”对话框中选择所需文件。

返回“插入Flash视频”对话框，在“外观”下拉列表框中选择播放器的外观，这里选择“Halo Skin 3(最小宽度：280)”选项。

设置文本框的宽度和高度，并选中“自动播放”和“自动重新播放”复选框。

下图是网页中的视频插入对话框：

图9 视频插入对话框

对于其他格式的视频还可以通过代码的方式插入，本网页中插入的是（*.swf）格式的视频。输入的代码是

6.5 创建超级链接

创建超级链接的方法有两种：一般方法和特殊方法。

⑴ 一般方法

创建超链接的一般方法是使用属性面板，可以把当前文档中的文本或图像链接到另一个文档。

图10 创建超级链接对话框

单击“属性”面板中“链接”下拉列表框后的按钮，打开“选择文件”对话框，在其中选择需链接的文件。

在“属性”面板的“目标”下拉列表框中选择链接网页打开的方式。

⑵ 特殊方法

在文档窗口中选择文本或图像，然后再其属性面板中，拖动链接域右边的指向文件图标，任意指向以下目标之一：

●一个打开文档中的可见锚点

●站点窗口中的一个文档

6.6 整理网页

网页做完以后往往不能马上发布，还需要检验网页之间的链接是否准确，检查网页的运行效果是否正常，进行整理。

7.结束语

本网站的制作是以大学物理实验课程为基础的，通过网页的形式完成传统大学物理实验与网络教学的互动，通过资源共享的方式给广大师生提供方便。网页中运用了Dreamweaver、Flash、Photoshop等软件的相关知识及网页知识，****学院大学物理课程共有69个实验项目，但由于时间因素及个人能力有限等原因，只完成了其中9个，通过网络资源共享的方式提供给广大师生。其他实验及其平台的制作将在以后继续得到完善和改进。

第四篇：机电一体化教学平台设计正文

机电一体化实验教学平台设计

第一章 绪论

现如今，随着教学方法的进步，以及科技的发展，实验教学平台已经进入校园。PLC教学用的试验箱，单片机教学用的开发板等等，都是实验教学平台。而机电一体化教学平台相对来学涉及的学科范围广，难度大，成本高，所以其普及率也相对较低，但是其对对机电一体化的教学却有着非常重要的意义。该平台采用了高度的教学开放式布局设计, 可以根据实验教学的要求进行不同的组合, 能够完成多项综合性实验。对平台总体方案以及微机数控车床机械系统的设计予以介绍, 重点是进给系统和自动回转刀架。单片机控制系统采用功能型模块化设计方案, 配置灵活, 适应面广。

该平台采用创新型的设计方法,软硬件系统从底层高度开放, 可完成多个综合性实验教学项目;有效地改善我国机电专业的实验教学条件, 显著提高教学效果, 得到国内许多高校的肯定。平台外观布局如图1.1所示。

图1.1平台

机电一体化实验教学平台设计

机电一体化实验教学平台采用开放式平台结构，可以完成本科教学多门课程的综合性、设计性和创新性实验，也可支撑专业课程设计或毕业设计。

实验平台的控制系统基于MCS-51系列的8位单片机，可控两个移动轴；伺服进给系统由步进电机驱动电源、二相混合式步进电机、无间隙减速齿轮箱、精密滚珠丝杠副和移动导轨副构成，最终控制卧式车床或X-Y平面工作台的运动；步进电机的尾部装有圆光栅编码器，系统采用半闭环控制。

1.硬件的模块化组合：硬件电路根据功能设计，采用模块化结构，使用者可以自由选择，组合连接，以实现不同的功能要求。

2.软件的高度开放性：使用者选择的硬件连接后，可以根据实验的要求，自己编制源程序代码，嵌入到系统程序中，完成指定的任务；既可采用单片机仿真插头，连接PC机在线调试，也可固化程序脱机运行；平台系统的底层汇编程序，包括相关的子程序，全部对外开放，可以选择使用。

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第二章 系统总体方案设计

根据机电一体化系统设计、数控技术、单片机原理及其应用主干课程的实验教学要求,平台确定采用模块化设计, 具有很强的针对性和通用性。各模块既可单独完成某门课程的实验, 也可互相配合完成复杂的机电一体化综合性创新实验。

平台在总体方案设计时充分考虑教学的开放性要求, 在硬件和软件系统从最底层开放, 供学生自主实验。系统主要特色如下:

(1)由于教学功能要求, 所以总体布局与普通工业产品有很大不同, 最大特点是控制系统不能封闭, 而是以面板形式充分展开, 其外形总体尺寸大小应考虑一个实验小组的人数, 一般在5-7人。

(2)电气系统的模板配置应该考虑到强弱电的分开, 避免干扰的发生;此外强电模板要尽量减少裸露接头, 提高安全性。

(3)机械系统部件的选择;应能充分代表当前机电产品的典型应用, 教学难度适中;由于教学需要充分且详细的图纸资料讨论, 所以应该是作者科研开发的产品, 有自主知识产权。

平台由机械系统、控制系统、PC机等部分组成。机械系统包括数控车床、X-Y 工作台、自动回转刀架等。PC机通过仿真器和控制系统相连接, 学生可以在PC机上编制相应的源程序, 通过仿真器完成在线连机调试。平台总体构成见图2.1。

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图2.1 系统框图 微机数控车床机械系统设计

微机数控机床是典型的机电一体化产品, 在几门主干课程中都是重要的教学对象。作者二十多年来一直在从事这方面产品的研究开发工作。积累了大量的经验和技术资料, 这为平台的研制提供了保障。主要设计工作是将纵向和横向进给系统改成用微机控制的、能独立运动的进给伺服系统;将手动刀架换成自动回转刀架。

总体设计方案的确定

总体设计方案应考虑车床数控系统的运动方式、进给伺服系统的类型、数控系统CPU 的选择, 以及进给传动方式和执行机构的选择等。主要如下:(1)普通车床数控化改造后, 数控系统应设计成连续控制型。车床经数控化改造后属于经济型数控机床, 应简化结构, 降低成本。因此, 进给伺服系统采用步进电动机的开环控制系统。

(2)根据数控系统的经济性要求, 结合本科教学课目, 决定选用MCS-51系列的8位单片机作为数控系统的CPU。根据系统的功能要求, 需要进行存储器扩展、键盘与显示、I/O 接口电路等设计;还要选择步进电动机的驱动电源以及主轴电动机的交流变频器 4

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等。

(3)纵、横向的进给传动应选用摩擦力小、传动效率高的滚珠丝杠螺母副;为了消除传动间隙提高传动刚度, 滚珠丝杠的螺母应有预紧机构。由于采用步进电动机, 为了圆整脉冲当量, 往往需要减速机构, 并且应有消间隙措施。

(4)选择四工位的立式自动回转刀架, 采用单片机进行控制。

机械系统主要的改造设计

(1)主传动系统的改造设计对普通车床进行数控化改造时, 需要在加工中自动变换主运动转速, 可用2~ 4挡的多速电动机代替原有的单速主电动机;当多速电动机不能满足要求时,可用交流变频器实现无级变速。系统中, 当采用有级变速时, 可选用YD系列715kW变级多速三相异步电动机, 实现2~ 4挡变速;当采用无级变速时, 应加装交流变频器, 型号为: F1000-G0075T3B, 适配715kW电动机, 生产厂家为烟台惠丰电子有限公司。

(2)安装电动卡盘

为了提高加工效率, 工件的夹紧与松开采用电动卡盘, 选用呼和浩特机床附件总厂生产的KD11250型电动三爪自定心卡盘。卡盘的夹紧与松开由数控系统发信控制。(3)换装自动回转刀架

为了提高加工精度, 实现一次装夹完成多道工序, 将车床原有的手动刀架换成自动回转刀架;实现自动换刀需要配置相应的电路, 由数控系统完成。(4)螺纹编码器的安装方案

数控车床加工螺纹时, 需要配置主轴脉冲发生器, 作为车床主轴位置信号的反馈元件, 它与车床主轴同步转动。这里, 改造后的车床能够加工的最大螺纹导程是24mm, Z 向的进给脉冲当量是0101mm /脉冲, 选择螺纹编码器的型号为ZLF-1200Z-05V0-15-CT, 生产厂家为长春光机数显技术有限公司。

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第三章 系统详细设计

3.1 机械系统的设计

3.1.1 X-Y工作台的设计

X-Y数控工作台是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵-横向进刀机构、数控铣床和数控钻床的X-Y工作台、激光加工设备的工作台、电子元件表面贴装设备等。因此，选择X-Y数控工作台作为机电综合课程设计的内容，对于机电一体化专业的教学具有普遍意义。

模块化的X-Y数控工作台，通常由导轨座、移动滑块、工作平台、滚珠丝杠螺母副以及伺服电动机等部件构成。其外观形式如图2.2所示。其中，伺服电动机作为执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠的螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工作台在X、Y方向的直线移动。导轨副、滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均已标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即可。控制系统根据需要，可以选用标准的工业控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。

图2.2 X-Y数控工作台外形

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1．机械传动部件的选择

（1）导轨副的选用 要设计的X-Y工作台是用来配套轻型的立式数控铣床，需要承受的载荷不大，但脉冲当量小、定位精度高，因此，决定选用直线滚动导轨副。它具有摩擦系数小、不易爬行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧方便等优点。

（2）丝杠螺母副的选用 伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，要满足0.005mm的脉冲当量和 ±0.01mm的定位精度，滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杠副才能达到。滚珠丝杠副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高，预紧后可消除反向间隙。

（3）减速装置的选用 选择了步进电动机和滚珠丝杠副以后，为了圆整脉冲当量，放大电动机的输出转矩，降低运动部件折算到电动机转轴上的转动惯量，可能需要减速装置，且应有消间隙机构。为此本例决定采用无间隙齿轮传动减速箱

（4）伺服电动机的选用 任务书规定的脉冲当量尚未达到0.001mm，定位精度也未达到微米级，空载最快移动速度也只有3000mm/min。因此，本设计不必采用高档次的伺服电动机，如交流伺服电动机或直流伺服电动机等，可以选用性能好一些的步进电动机，如混合式步进电动机，以降低成本，提高性/价比。

（5）检测装置的选用 选用步进电动机作为伺服电动机后，可选开环控制也可选闭环控制。任务书所给的精度对于步进电动机来说还是偏高的，为了确保电动机在运转过程中不受切削负载和电网的影响而失步，决定采用半闭环控制，拟在电动机的尾部转轴上安装增量式旋转编码器，用以检测电动机的转角与转速。增量式旋转编码器的分辨率应与步进电动机的步距角相匹配。

考虑到X、Y两个方向的加工范围相同，承受的工作载荷相差不大，为了减少设计工作量，X、Y两个坐标的导轨副、丝杠螺母副、减速装置、伺服电动机以及检测装置拟采用相同的型号与规格。2．控制系统的设计

（1）设计的X-Y工作台准备用在数控铣床上，其控制系统应该具有单坐标定位、两坐标直线插补与圆弧插补的基本功能，所以控制系统应该设计成连续控制型。

（2）对于步进电动机的半闭环控制，选用MCS-51系列的8位单片机AT89C52作为控制 7

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系统的CPU，应该能够满足任务书给定的相关指标。

（3）要设计一台完整的控制系统，在选择CPU之后，还需要扩展程序存储器、数据存储器、键盘与显示电路、I/O接口电路、D/A转换电路、串行接口电路等。（4）选择合适的驱动电源，与步进电动机配套使用。

3.1.2 自动回转刀架的设计

数控车床为了能在工件的一次装夹中完成多工序加工, 缩短辅助时间, 必须带有自动回转刀架。自动回转刀架是一个非常有代表性的机电一体化部件, 在机械结构上有蜗杆蜗轮副、螺杆螺母副、端齿盘等典型部件。为了保证可靠工作, 还要选择恰当的刀位检测和合理的定位结构。刀架的换刀是由计算机控制系统检测和控制的, 然后驱动继电器电路来实现。其工作过程是典型的计算机弱电、继电器强电、机械系统的控制过程。(1)总体结构设计

普通的三相异步电动机因转速太快, 不能直接驱动刀架进行换刀, 必须经过适当的减速。根据立式转位刀架的结构特点, 采用蜗杆-蜗轮副减速是最佳选择。蜗杆-蜗轮副传动可以改变运动方向, 获得较大的传动比, 保证传动精度和平稳性, 并且具有自锁功

能, 还可以实现整个装置的小型化。(2)上刀体锁紧与定位机构的设计

由于刀具直接安装在上刀体上, 所以上刀体要承受全部的切削力, 其锁紧与定位的精度将直接影响工件的加工精度。系统的上刀体的锁紧与定位机构选用端面齿盘, 将上刀体和下刀体的配合面加工成梯形端面齿。当刀架处于锁紧状态时, 上下端面齿相互啮合, 这时上刀体不能绕刀架的中心轴转动;换刀时电动机正转, 抬起机构使上刀体抬起, 等上下端面齿脱开后,上刀体才可以绕刀架中心轴转动, 完成转位动作。(3)刀架抬起机构的设计

图2.2 自动回转刀架的传动机构示意图

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图2.2 自动回转刀架

要使上、下刀体的两个端面齿脱离, 就必须设计合适的机构使上刀体抬起。这里选用螺杆螺母副, 在上刀体内部加工出内螺纹, 当电动机通过蜗杆-蜗轮带动螺杆绕中心轴转动时, 作为螺母的上刀体要么转动, 要么上下移动。当刀架处于锁紧状态时, 上刀体与下刀体的端面齿相互啮合, 因为这时上刀体不能与螺杆一起转动, 所以螺杆的转动会使上刀体向上移动。当端面齿脱离啮合后, 上刀体就与螺杆一同转动。设计螺杆时要求选择适当的螺距, 以便当螺杆转动一定角度时, 使得上刀体与下刀体的端面齿能够完

全脱离啮合状态。图3为自动回转刀架的工作原理示意图。在机电一体化系统课程设计时, 自动回转刀架的设计也作为一个教学班的题目。

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3.2 控制系统的设计

控制系统按照功能划分, 有CPU 模块、电源模块、步进电机驱动模块、LCD 显示模块、键盘及LED显示模块、继电器控制模块、变频器控制模块、通信模块等。学生可以针对不同实验的要求, 自主选择, 组合连接, 充分发挥学生的主动设计能力。控制系统所有的元器件都以展板的形式布置, 学生可以直观了解每一个元器件的结构、接口电路设计原理, 从而对机电一体化系统有感性的认识和深入的了解。CPU模块以MCS-51系列的AT89S52八位单片机为核心, 扩展片外RAM 及ROM 存储器;扩展并行I/O口8255经步进电机驱动模块控制步进电机等;扩展8279控制键盘及LED显示模块;D /A和A /D转换电路分别采用芯片DAC0832和ADC0809, 同时外接电压表, 方便观察模拟量的输入、输出。LCD显示模块由320 @ 240点阵式液晶板和液晶控制器SED1335组成, CPU 通过SED1335控制液晶面板的显示。变频器模块和继电器控制模块分别控制电机的无级调速和通断。通信模块集成RS-232标准串行接口和USB接口, 完成与外部通信。控制系统原理如图2.3所示。

图3.1控制系统原理图

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根据实验教学的要求, 设计控制系统的硬件电路时主要考虑以下功能:(1)接收键盘数据, 控制LED 显示;接收操作面板的开关与按钮信号。(2)接收车床限位开关信号;接收螺纹编码器信号。

(3)接收电动卡盘夹紧信号与电动刀架刀位信号;控制X、Z 向步进电动机的驱动器。(4)控制主轴的正转、反转与停止;控制多速电动机, 实现主轴有级变速。(5)控制冷却泵启动/停止;控制电动卡盘的夹紧与松开。

(6)控制电动刀架的自动选刀;与PC机的串行通信。平台中X 向步进电动机的型号为110BYG5802,Z 向步进电动机的型号为130BYG5501。两台电动机的驱动电源可用同一型号, 选用科林数控科技有限责任公司生产的五相混合式调频调压型步进驱动器, 型号为BD5A。

3.2.1 CPU模块设计

本设计CPU模块选择单片机作为主控制器，单片机是一种集成的电路芯块采用了超大规模技术把具有运算能力（如算术运算、逻辑运算、数据传送、中断处理）的微处理器（CPU）,随机存取数据存储器（RAM），只读程序存储器（ROM），输入输出电路（I/O口），可能还包括定时计数器，串行通信口（SCI），显示驱动电路（LCD或LED驱动电路），脉宽调制电路(PWM)，模拟多路转换及A/D转换器等电路集成到一块单片机上，构成一个最小然而很完善的计算机系统。这些电路能在软件的控制下准确快速的完成程序设计者事先规定的任务。总的而言单片机的特点可以归纳为以下几个方面：集成度高、存储容量大、外部扩展能力强、控制功能强、低电压、低功耗、性能价格比高、可靠性高这几个方面。

单片机按内部数据通道的宽度，可分为4位、8位、16位及32位单片机。它们被应用在不同领域里，8位单片机由于功能强大，被广泛的应用在工业控制、智能接口、仪表仪器等各个领域。8位单片机在中、小规模应用场合仍占主流地位，代表了单片机的发展方向，在单片机应用领域发挥越来越大的作用。随着移动通讯、网络技术、多媒体技术等高科技产品进入家庭，32位单片机应用得到了长足发展。纵观单片机的发展过 11

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程，可以预示单片机的发展趋势：

1、微型单片化

2、低功耗CMOS

3、与多品种共存

4、可靠性和应用水平越来越高

单片机有着微处理器所不具备的功能，它可以独立地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能这就是单片机的最大特点。然而单片机又不同于单板机，芯片在没有开发前，它只是具备功能极强的超大规模集成电路，如果赋予它特定的程序，它便是一个最小的、完整的微机控制系统。它与单板机或个人电脑有着本质的区别，单片机属于芯片级应用，需要用户了解单片机芯片的结构和指令系统以及其它集成电路应用技术和系统设计所需要的理论和技术，用这样特定的芯片设计应用程序，从而使芯片具备特定的智能。

（2）简介AT89S52 AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，可选择节电模式、空闲模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。其引脚图，如图3.2所示

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图3.2 AT89S52的引脚图

它一共有40个引脚，引脚又分为四类。其中有四个电源引脚，用来接入单片机的工作电源。工作电源又分主电源、备用电源和编程电源。还有两个时钟引脚XTAL1、XTAL2。还有由P0口、P1口、P2口、P3口的所有引脚构成的单片机的输入/输出（IO）引脚。最后一种是控制引脚，控制引脚有四条，部分引脚具有复位功能。

综上所述，单片机的引脚特点是：

1、2、单片机多功能，少引脚，使得引脚复用现象较多。

单片机具有四种总线形式：P0和P2组成的16位地址地址总线；P0分时复用为8位数据总线；ALE、PSEN、RST、EA和P3口的INT0、INT1、T0、T1、WR、RD以及P1口的T2、T2EX组成控制总线；而P3口的RXD、TXD组成串行通信总线。

89C52单片机的主要功能  与MCS-51单片机产品兼容 

8K字节在系统可编程Flash存储器  1000次擦写周期  全静态操作：0Hz～33Hz 13

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 三级加密程序存储器  32个可编程I/O口线  三个16位定时器/计数器  八个中断源

 全双工UART串行通道  低功耗空闲和掉电模式  掉电后中断可唤醒  看门狗定时器  双数据指针 掉电标识符

3.2.2 电源模块的设计

直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。直流稳压电源方框图

图3.3 直流稳压电源的方框图

其中：

（1）电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。

（2）整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电

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（3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。

（4）稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。总的设计原理图如图3.4所示

图3.4 稳压电路原理图

3.2.3 步进电机模块设计 1.步进电机的工作原理

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。

虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。

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该步进电机为一四相步进电机，采用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。图1是该四相反应式步进电机工作原理示意图。

图3.5 四相步进电机步进示意图

开始时，开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。

当开关SC接通电源，SB、SA、SD断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。依次类推，A、B、C、D四相绕组轮流供电，则转子会沿着A、B、C、D方向转动。

四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。

单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图2.a、b、c所示：

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51单片机驱动步进电机的方法

通常高压斩波恒流驱动电路如图3.6 示。这种电路与单电压限流型及高低压驱动相比,步进电机绕阻电流波形的前后沿陡,无顶部下凹的现象,并且在高频大负载时仍具有较宽的平顶(不下凹),绕阻负载电流也较为恒定,起动和运行的频率特性都有明显的提高。绕阻单相通电的电流波形如图2a 所示。但是,在实际驱动电路的测试中,采用多相通电(步进电机带载运动)时,由于步进电机绕阻电流顶部的锯齿波形波动频率较低(效率一般为几kHz 到十几kHz ,与步进电机型号、驱动电压、驱动电流有关),故电磁噪声较大。同时,由于运行中步进电机各相绕阻的电感不可避免会发生瞬时变化,以及它们的互感作用,各相绕阻电流会产生局部过冲现象。对于三相步进电机按三相六拍驱动时,其绕阻电流波形如图2b 所示,出现2～3 个过冲现象。对于大功率步进电机,这种过冲电流是极其有害的,它使步进电机绕阻异常发热,驱动力矩不够,系统极有可能发生振荡。

图3.6 高压斩波恒流驱动原理

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图3.7 绕组电流波形图

要消除这种电磁噪声及步进电机绕阻电流局部过冲现象,一般可采用MOSFET 场控晶体管,允许将斩波频率提高到超声波段,并采用FWM 技术使各相斩波频率相同来消除差拍噪声。在设计应用中,斩波频率一般应比由环形分配器或单片机输出的步进驱动脉冲频率高10 倍以上。在后级功率驱动中,如果采用大功率晶体管开关管来设计,由于它们的工作频率较低,一般最高的频率仅有106 Hz ,且它们所要求的驱动功率也较大,驱动线路也较复杂。在晶体管的安全工作区如果选择裕量较小,通常要发生二次击穿。MOSFET 是一种单极控制器件,其开关频率远比达林顿功率管和大功率三极管高,最高可达109Hz。并且,MOSFET 的输入阻抗很高,具有自关断能力,电流放大倍数大,无二次击穿问题,这使MOS2FET 安全工作区宽,可设计较大的功率。在后级功率放大电路中,采用MOSFET 设计大功率步进电机驱动电源是一个理想的选择。设计MOSFET 的驱动线路,通常采用MOSFET 专用驱动器件,其原理简图如图3 所示。前极采用高速光电隔离,后极采用NPN 和PNP 三极管互补输出,提高了MOSFET 驱动电路的快速性。

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图3.8 MOSFET 专用器件的原理简图

MOSFET 的开关频率由时钟信号CP 触发PWM 控制器来实现,各相开关频率受同一时钟信号控制,从而达到了各相的同频斩波。(PWM + MOSFET),步进电机驱动电路原理如图4 所示:由环形分配器或单片机输出的步进电机步进脉冲信号进入PWM 控制器,经PWM 控制器处理后分成两路:一路送入上开关管T1 ,使T1 导通;一路送入下开关管T2 ,使T2 导通。R4 为电流检测电阻。当步进电机绕阻达到额定值时,其电流值通过电流/ 电压转换,输出一控制电压进入PWM 控制器。PWM 控制器输出一调宽脉冲改变上开关管的开通时间,从而达到绕阻恒流的目的。另外,PWM 控制器可对步进电机绕阻电流上升速率作检测,从而防止绕阻电流过冲现象。在图4 中,由R1、D2、C1 组成的阻容滤波网络保护T1 管,由R2、D3、C2 组成的阻容滤波网络保护T2 管,放电回路中D1、D4 必须选用快恢复续流二极管,适当选择R3 可使步进电机绕阻电流下降沿变陡。这种电路在实际测试中,波形非常好,其波形如图2c 所示。在实际使用中,PWM 控制器还有半电流控制端CY,使步进电机在静止时以半电流锁定,以减少发热,降低功耗。19

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图3.9步进电机驱动电路原理图

上述驱动电源在对C650 及落地车床的经济型数控改造中,应用一年多情况良好。Z 向步 进电机选用LB180(静力矩40 N·m),相电流调至23A ,X 向步进电机选用LB150(静力矩20 N·m),相电流调至18A ,在X 向未采用滚珠丝杆情况下(无该规格的滚珠丝杆),空载运行实测能保持0101 mm 的步距精度。在加工铸钢件时,吃刀深度18 mm 时也不丢步。在三班制工作时,性能也保持相当稳定。可见,(PWM + MOSFET)是一种优良的大功率步进电机驱动电源。

3.2.4 LCD显示模块设计

液晶（Liquid Crystal）是一种高分子材料，因为其特殊的物理、化学、光学特性，20世纪中叶开始广泛应用在轻薄型显示器上。液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）的主要原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面并配合背部灯管构成画面。本次设计采用的是DMF50840液晶显示器，日本OPTREX 公司生产的 DMF50840液晶是一款性能不错的液晶显示模块。它的分辨率是320*240；显示效果为蓝底白字；背光为 20

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CCFL背光，且为双电压的模块。原装的DMF50840价格较高，维修困难，国内公司相继开发出兼容屏。其中广泛被国内厂家选用的替代屏是杭州清达光电技术有限公司生产的HG320240系列屏，大大降低了中华企业对日本显示器件的依赖性。

图3.3 DMF时序图

表1：DMF引脚说明

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3.2.5 变频器控制模块的设计

工作原理

主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。整流器

最近大量使用的是二极管的变流器，它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器，由于其功率方向可逆，可以进行再生运转。平波回路

在整流器整流后的直流电压中，含有电源6倍频率的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电感和电容吸收脉动电压（电流）。装置容量小时，如果电源和主电路构成器件有余量，可以省去电感采用简单的平波回路。逆变器

同整流器相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率，以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。以电压型pwm逆变器为例示出开关时间和电压波形。控制电路是给异步电动机供电（电压、频率可调）的主电路提供控制信号的回路，它有频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”，将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”，以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。

（1）运算电路：将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定逆变器的输出电压、频率。

（2）电压、电流检测电路：与主回路电位隔离检测电压、电流等。

（3）驱动电路：驱动主电路器件的电路。它与控制电路隔离使主电路器件导通、22

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关断。

（4）速度检测电路:以装在异步电动机轴机上的速度检测器(tg、plg等)的信号为速度信号，送入运算回路，根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。

（5）保护电路：检测主电路的电压、电流等，当发生过载或过电压等异常时，为了防止逆变器和异步电动机损坏，使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。变频器的选择

由于本设计中变频器的作用是驱动三相异步电动机，其中转速与频率的关系为：n=60f/p，根据转动惯量、负载转矩，电机的效率等参数选择变频器的型号为XHF100-185G/200P-4，它是国内西普公司生产的变频器，驱动功率为185kw--200kw。

图3.10 变频器接线图

3.2.6 通信接口模块设计

USB(u niversalse rialb us)是近年发展起来的一种快速、灵活的总线接口。它最大的特点是易于使用、可热插拔、接口连接灵活，并且能够提供外设电源川，在嵌人式系统及智能仪表中得到广泛的应用。而51系列单片机以其优越的性能、成熟的技术、高性价比被广泛应用于测控仪器等自动化领域。因此用51系列单片机实现USB主机接口，进而实现对USB外设的控制，对提高整个系统的数据存储、数据传输、设备控制等性能都有很大的作用。因此本次设计与PC机的通讯采用USB接口。

51.8 11 H S是Cypress公司推出的具有主/从两种工作模式的USB控制器[4]，遵循USB1.1 规范，可自动检测总线速率，支持全速12M bps和低速1.5 M bps设备;具有8位 23

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双向的数据总线，易与单片机连接;片内256字节的SRAM(其中16字节用于工作寄存器)，用于数据传输;可自动产生SOF和CRC5/16，简化软件工作量;片内具有根Hub,US B口可以直接外接集线器;支持挂起/唤醒工作模式，减少功耗;支持地址自动加1功能，在连续读写过程中，只需设置一次地址，其内部寄存器地址自动增加，这在大容量数据的通信中是非常必要的。

1.2 单片机与SL811H S接口设计

图 1所 示 是AT89C 51与SL811H S的硬件连接电路111。在本设计中，由于所选用的单片机AT89C51及其外围元件的工作电压为5V，而SL811H S的工作电压为3.3 V，所以系统应提供5V电压同时要进行电压转换。虽然SL811H S可以使用12M Hz晶振，但在实际使用过程中，如果晶振质量不太好，电路稳定性就会比较差，因此，设计时推荐使用48 MHz有源晶振。SL811H S的中断请求输出的是高电平，因此需要用反向器把它变换成低电平以满足AT89C51中断输人要求。此外，应注意SL811H S是低电平复位。为了便于调试，系统扩展了液晶显示器。硬件完成后要进行测试，先向SL811HS 寄存器中写人数据，之后读出数据并在液晶显示器上显示，如果和写人的数据相同，说明SL811H S与单片机连接正确。再用示波器观察有源晶振是否起振，一切正常后便进入软件调试。

图3.11 USB硬件接线图

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第四章 总结

通过这次的课程设计，我对学习了机电一体化系统设计方案的拟定有了一定的认识，涉及的内容广，包括机电一体化技术单片机原理及应用、机械设计、电机拖动技术、变频器技术，以及相关的电子技术。本设计是以机电一体化技术为依托，综合多门学科，实现机电一体化教学平台的设计。控制部分采用单片机技术，即CPU采用的是Atmel公司的AT89S52单片机，可实现在应用编程和在系统编程，单片机的外围电路有电源电路、复位电路、晶振电路、键盘电路、显示电路、步进电机驱动电路、USB接口电路、变频器控制电路等。主轴动力由三相交流异步电机提供，三相交流异步电机采用变频技术进行变频调速，变频调速是一种无极变速技术。显示部分采用LCD液晶显示器，显示的分辨率为320*240。由于X-Y平台的负载较大，其驱动的步进电机必须采用大功率步进电机，所以其驱动步进电机的电路必须能够承受高电流。

通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关机电一体化技术方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手操作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。

过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！

课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。

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参考文献

[1] 袁中凡，李彬彬.机电一体化技术.电子工业出版社.2010 [2] 尹志强.机电一体化系统设计课程设计指导书.机械工业出版社,2007 [3] 房小翠.单片微型计算机与机电接口技术.国防工业出版社,2002 [4] 王小明.电动机的单片机控制.北京航空航天大学出版社,2002 [5] 郑学坚,周斌.微型计算机原理及应用.清华大学出版社,2003 [6] 王爱玲，白恩远，赵学良.现代数控机床.国防工业出版社,2001 [7] 徐灏.机械设计手册（3）.机械工业出版社,2003 [8] 张建民.机电一体化系统设计.北京理工出版社,2004 [9] 徐灏等.机械设计手册[M].北京:机械工业出版社,2000 [10] 濮良贵 ,记名刚.机械设计[M].北京:高等教育出版社,2003 [11] 吴振彪.机电综合设计指导[M].湛江:湛江海洋大学,1999 [12].杨入清.现代机械设计—系统与结构[M].上海:上海科学技术文献出版社,2000 [13].张立勋,孟庆鑫,张今瑜.机电一体化系统设计[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2000

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附录：带功能注释的源程序

USB部分驱动程序： 读单个寄存器: BY TE S L811R ead(B YTEa){SL 81 1H _ADDR二a;ret unr(SL811H _DATA);} 写单个寄存器: voi dS L8 11W rite(BYTEa ,B YTEd)}S L8 11 H _ADDR=a;SL8 11 H DATA=d;} 连续读 SL811H S寄存器: voi dS L8 11BufRead(BYTEa ddr,B YTE*s,B YTEc){B YT E c;SL8 11 H _ AD DR=addr;wh ile(c--)*s ++ = S L8 11H_DATA;} 连续写SL811H S寄存器: voi dS L8 11BufWrite(BYTEa ddr,B YTE*s,B YTEc)}B YT E c;SL8 11 H _ AD DR=addr;wh ile(c--)SL8 11 H _D AT A=*s++;}

第五篇：基于FTP的教学资源管理平台设计与实现（模版）

基于FTP的教学资源管理平台设计与实现

摘要：在现代教学过程中，师生之间经常需要交流大量的文件，如课件，作业等。传统的文件交流方式，如电子邮件，网站，专用软件，FTP等形式都有各自的缺点，效果不够理想。本文探讨改进基于FTP的教学资源管理平台，主要包括使用第三方软件搭建FTP服务器，使用ASP.Net编写的平台对用户帐户和发布的资源进行管理，以及使用VPN技术让校园外网用户访问校内的FTP服务。

关键字：FTP，教学资源，Serv-U

一、校园教学资源管理现状

在现代教学过程中，师生之间经常需要交流大量的教学资料：教师向学生发布的课件、教案、作业、习题、课程相关素材以及课外学习资料；而学生也需要向教师提交课堂练习、课后作业、实验报告等材料。目前，这个过程主要通过以下几种方式进行：

１、电子邮件：学生交作业时最常用。主要缺点：不易确认是否送达；容易出现重复邮件；不适合大文件传送。

２、HTTP方式：在建设精品课程时最为常见。主要缺点：需要事先准备网站并上传资源；一般只用于下载。

３、局域网内的C/S程序：各种机房教学软件一般自带作业收发功能。缺点：必需在同一机房内才能进行；容易出现数据包丢失，导致传送的文件损坏。

４、FTP方式：师生可快速上传和下载各种教学文件。而FTP的部署有很多选择，如Windows系统自带的组件、Serv-U、Home FTP Server和Gene6 FTP Server等。不足之处：需要配置大量帐户，否则管理困难。

二、部署基于FTP的教学资源站

1、选择部署FTP服务器的软件，需要满足以下要求软件：

1）可以配置足够多的用户帐户；

2）能够对各用户帐户进行配置，如主目录、文件访问权限、传输速度控制、限定用户可使用的磁盘空间大小等；

3）能够灵活地配置虚拟目录，使得当用户被隔离在自己的专用目录中的同时，还能够便捷地访问一部分存放其它文件夹中的公共资源，如教师发布的课件；

4）可以将用户分组进行管理，如：以班级为单位分组，然后统一配置权限；

5）能将用户及配置信息以数据库的形式保存和调用，方便我们对FTP站点的管理；

满足以上条件的FTP服务器软件有很多，即有收费的，也有免费的；其中，应用较为广泛，各类参考资料较多的是Rob Beckers公司开发的收费软件，Serv-U。这个软件目前的最高版本为11.x。

2、在Serv-U中创建域并配置数据库

Serv-U在安装完成后，先要添加一个域，然后为域指定侦听端口（默认21），接着是用户管理。用户相关的信息默认存放在工作目录中的配置文件里。为了方便管理和二次开发，我们在Windows中配置好使用SQL数据库的ODBC数据源，然后指定Serv-U使用这个ODBC数据源。

3、Serv-U的用户管理

创建域之后，首先应该先按照本单位的组织结构及角色分类创建相应的群组，如系部组、班级组、教师组、学生组等。其次是添加用户信息，主要有以下步骤：

1）为每个用户（学生、老师）创建一个帐户并设置“允许用户修改密码”；为了方便管理，帐户名通常为学号和工号；

2）设定用户的主目录和目录权限；通常用户在自己的主目录里有完整的权限（读、写、重命名、删除、创建子目录）；

3）设定用户的磁盘配额（可以使用的磁盘空间大小）及文件传输时的速率（上行/下载）；

4）将用户加入对应的群组，根据之前步骤创建的群组，5）设置用户密码并下发；以下是两种密码下发和管理的思路：

①Serv-U 11.X版在用户的WEB登陆界面中提供了“找回密码”功能，在配置好SMTP服务后，用户随时可通过自己的帐号和预设的邮箱重设自己的密码。

②采用Vs2008自行设计一个.net站点提供用户管理功能，使用Linq技术实现数据库的增删改查的操作。

应当注意的是，Serv-U的数据库中的用户密码是加密存储的，公式为： 存储密码＝ xy+MD5加密（xy+用户密码）

其中，xy为两个随机生成的小写字母。参考代码如下：

private string Encode(string strUserPsw){ //此方法将用户输入的密码加密为Serv-U的密码存储格式

Random R = new Random();string Head =((char)(97 + R.Next(25))).ToString()+((char)(97 + R.Next(25))).ToString();string UserPassword = System.Web.Security.FormsAuthentication.HashPasswordForStoringInConfigFile(Head + strUserPsw, “MD5”);return Head + UserPassword;} private bool CheckPassWord(string PswFromInput, string PswFromDB){ //此方法比较用户输入的密码与数据库中记录的密码是否一致

string Head = PswFromDB.Substring(0, 2);//Head=数据库中记录的用户密码前两位

string ePawFormInput = System.Web.Security.FormsAuthentication.HashPasswordForStoringInConfigFile(Head + PswFromInput, “MD5”);//将 Head+用户输入密码 进行MD5加密

return ePawFormInput==PswFromDB;}

4、虚拟目录和用户群组

虚拟目录是我们选择Ser-U的一个重要原因。我们的平台要求每个用户在使用前必需先登录，并锁定用户在各自独立的主目录内，这时若需要用户能够访问到一些在他们主目录之外的资源，就需要使用虚拟目录了。添加虚拟目录后，还需要对相关的用户群组设置目录权限。具体过程举例如下：

①假设整个FTP站点的工作目录为K:jtFTP；

②在站点工作目录下建立两个子目录：Teachers和Students，分别用于存放教师帐户和学生帐户对应的主目录；如教师帐户t0016对应的主目录是K:jtFTPTeachert0016；

③教师t0016需要向09软件班发布课堂练习素材时，先将文件上传到自己的FTP主目录的一个子目录（share）中，然后在当前FTP域内建立虚拟目录，主要包括：

 物理路径： K:jtFTPTeachert0016share；

 映射到： %HOME%（这是一个系统变量，指代用户的主目录）；  虚拟名称： 张老师_课堂练习_0301；

④虚拟目录建立后，给对应的用户群组（09软件班）添加share目录的读取和列表权限；如果没有指定权限，学生的主目录中不会出现上一步骤中建立的虚拟目录；

⑤此班级学生登录FTP后，将在自己的主目录中看到一个新的子目录（张老师_课堂练习_0301），目录中的内容可以下载，但无法删除和修改；

⑥当需要学生提交作业时，教师t0016在自己的主目录新建一个子目录（stuWork），并确保这个子目录内已经为每个学生建立了一个与学生帐户同名的文件夹，然后在当前FTP域内建立虚拟目录，主要包括：

 物理路径： 教师主目录stuWork20120301%user%；(%user%变量指代用户帐户，如学生s010901091访问的这个虚拟目录其物理路径为“20120301s010901091”） 映射到： %HOME%；

 虚拟名称： 交作业0301；

⑦虚拟目录建立后，给班群组添加“教师主目录 stuWork 20120301”完整文件权限；

⑧此时学生的主目录中将出现名为“交作业0301”的新文件夹，学生可以在此目录内随时提交和修改文件；同时每个学生在此虚拟目录中的操作都是相对独立的，不会互相影响。

学生登录后的虚拟目录示意图，对用户来说和普通目录没有什么区别

⑨教师可以使用FlashFxp等FTP客户端工具将位于自己主目录下的作业目录快速地复制下来。

上述教师建立虚拟目录的过程可以通过自编写WEB站点来实现。教师只需要在WEB站点中填写新建虚拟目录的名称，选择对应的班级群组和权限即可；站点界面参考如下。

三、让外网用户访问FTP服务器

校园内网通常都会部署防火墙，如果想让外网访问内网的服务，一般需要在防火墙上开放一个对应的端口。

FTP服务工作时通常使用的是Pasv模式。这个模式一般需要两个连接。一个固定的侦听端口（默认为21），一个连接用的端口。当客户端向服务器进行连接时，服务器会在预先指定的端口范围中选中一个(如4068）并打开，然后告知客户端，客户端收到消息后，向服务端的这个端口发起连接，连接成功后才可以正常使用FTP服务。因此，同时在线的用户越多，开启的新端口就越多。如果要允许用户在外网直接以FTP方式访问，则需要在防火墙上开启一系列的端口，增加安全隐患。

目前比较常用的解决方法是通过VPN进行访问：校园内网的防火墙上只开启VPN服务；外网用户首先通过VPN拨号进入内网，然后就可以像在内网中一样正常使用内网服务了。至于VPN服务的部署有很多种方式，可以使用专门的VPN服务器，在防火墙开放VPN服务相关的几个端口；也可使用自带VPN服务的防火墙，如fortigate 1000A。

另外，Serv-U 11.X版本中提供的以WEB形式访问FTP的功能为我们提供了一个新的解决方案：只需要在防火墙上开放一个WEB服务的端口，用户就可以像浏览网站一样访问FTP上的资源了。