Development of Remote Monitoring and a Control System Based on PLC and WebAccess for Learning Mechatronics

International Journal of Advanced Robotic Systems

Development of Remote Monitoring

and a Control System Based on PLC

and WebAccess for Learning

Mechatronics

Regular Paper

Wen-Jye Shyr

_{, Te-Jen Su}

_{and Chia-Ming Lin}

1 Department of Industrial Education and Technology, National Changhua University of Education, Changhua, Taiwan, R.O.C. 2 Department of Electronics Engineering, National Kaohsiung University of Applied Sciences, Kaohsiung, Taiwan, R.O.C.

* Corresponding author E-mail: sutj@cc.kuas.edu.tw  

Received 30 Apr 2012; Accepted 3 Dec 2012

DOI: 10.5772/55363

© 2013 Shyr et al.; licensee InTech. This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Abstract This study develops a novel method for learning  mechatronics using remote monitoring and control, based  on  a  programmable  logic  controller  (PLC)  and  WebAccess. A mechatronics module, a Web‐CAM and a  PLC  were  integrated  with  WebAccess  software  to  organize  a  remote  laboratory.  The  proposed  system  enables users to access the Internet for remote monitoring  and  control  of  the  mechatronics  module  via  a  web  browser,  thereby  enhancing  work  flexibility  by  enabling  personnel  to  control  mechatronics  equipment  from  a  remote  location.  Mechatronics  control  and  long‐distance  monitoring were realized by establishing communication  between  the  PLC  and  WebAccess.  Analytical  results  indicate  that  the  proposed  system  is  feasible.  The  suitability  of  this  system  is  demonstrated  in  the  department  of  industrial  education  and  technology  at  National  Changhua  University  of  Education,  Taiwan.  Preliminary  evaluation  of  the  system  was  encouraging  and  has  shown  that  it  has  achieved  success  in  helping  students  understand  concepts  and  master  remote  monitoring and control techniques. 

Keywords  Mechatronics,  Remote  Control,  Monitoring 

And Control, Web‐Based Learning 

1. Introduction 

System  integration  and  mechatronics  automation  are  rapidly  moving  toward  remote  monitoring  via  the  Internet, which reduces the human resources required to  monitor mechanical functions in factories. With the rapid  development  of  global  information  technology,  an  increase in the number of computer users, the maturation  of  industrial  communications  technology  and  improvements  in  technologies  associated  with  the  monitoring  system  and  smart  electronic  devices,  many  companies  now  offer  monitoring  systems  with  a  wide  range  of  functions.  Advantech  WebAccess  is  the  first  software  program  based  on  the  human  machine  interface  (HMI)  with  supervisory  control  and  data  acquisition  (SCADA)  incorporated  into  browsers  [1].  Saygin  and 

Kahraman  [2]  presented  a  web‐based  PLC 

1 Wen-Jye Shyr, Te-Jen Su and Chia-Ming Lin: Development of Remote Monitoring

and a Control System Based on PLC and WebAccess for Learning Mechatronics

www.intechopen.com

ARTICLE

represents  the  test  of  a  theoretical  model  and  should  be  subjected  to  further  testing  with  different  participants,  contexts  and  technological  architectures.  Second,  the  participants  were  graduate  students  completing  the  course  as  part of  a  degree  requirement.  Therefore,  these  results  may  not  necessarily  be  generalized  to  other  settings  or  contexts.  Issues  of  motivation  among  participants can also influence results. Third, owing to the  course  requirements  and  the  focus  of  the  research  questions,  we  were  unable  to  completely  capture  the  richness  of  the  reciprocal  relationship  between  social  presence and interaction.   

6. Conclusions 

This study develops a novel remote graphical monitoring  and  control  system  for  learning  a  mechatronics.  The  presented  system  utilizes  WebAccess  graphical  control  software  for  programming  a  human  interface.  This  approach differs considerably from previous studies [8], in  that most remote graphical monitoring and control systems  require  additional  web  servers,  are  difficult  to  maintain  and  cannot  provide  core  data  directly.  The  proposed  WebAccess  architecture  is  web‐based.  Therefore,  programming the human computer interface, constructing  data  points  and  establishing  all  of  the  required  functions  can be realized directly on the web. This proposed system  even  facilitates  convenient  remote  maintenance,  in  which  administrators  directly  log  onto  a  management  page  to  modify functions, backup data and perform updates.    

According to our survey results, most of the participants  felt  that  the  main  advantages  of  web‐based  learning  systems  were  the  ability  to  set  one’s  own  pace  and  the  flexibility  of  scheduling  which  allowed  them  to  revisit  some materials without being rushed. The disadvantages  were  the  lack  of  immediate  clarification  from  an  instructor  and  other  forms  of  human  interaction.  This  system will hopefully bridge the gap between university  education  and  industrial  applications.  The  proposed  system  contributes  to  user  understanding,  enabling  students  to  rapidly  adapt  to  changing  industrial  environments following graduation.  

In  the  future,  this  developed  learning  system  could  enhance  academic  research  and  automation  applications  and  benefit  management  and  real‐time  monitoring.  Furthermore,  the  proposed  remote  graphic  monitoring  and control system utilizes the advantages of the Internet,  which allows users to monitor device operations remotely  at any time, transmit Web‐CAM images via a network to  user’s  computer  and  provide  real‐time  images  of  onsite  equipment operation.   7. Appendix  DDE: Dynamic Data Exchange  HMI: Human Machine Interface   I/O: Input/Output   NetDDE: Network Dynamic Data Exchange  ODBC: Open DataBase Connectivity  PLC: Programmable Logic Controller  SCADA: Supervisory Control And Data Acquisition  TCP/IP: Transmission Control Protocol/ Internet Protocol  8. Acknowledgments 

This  work  is  based  upon  work  supported  by  National  Science Council, Taiwan, Republic of China, under grants  NSC 100‐2511‐S‐018‐008.  

9. References 

[1] Wanmin,  N.,  Xiaoyu,  Z.  and  Liang,  T.,  The  research  and  realization  of  automation  control  system  based  on  WebAccess,  Control  & Automation,  vol.23,  No.4,  pp.67‐69, 2007. 

[2] Saygin,  C.  and  Kahraman,  F.,  A  web‐based  programmable  logic  controller  laboratory  for  manufacturing  engineering  education,  International  Journal  of  Advanced  Manufactured  Technology,  vol.24, pp.590‐598, 2004. 

[3] Mougharbel,  I.,  Hajj,  A.E.,  Artail,  H.  and  Riman,  C.,  Remote  lab  experiments  models:  A  comparative  study,  International  Journal  of  Engineering  Education, vol.22, no.4, pp.849‐857, 2006. 

[4] Hui, W., Hu, P.J.H., Clark, T.H.K., Tam, K.Y. and Milton,  J.,  Technology‐assisted  learning:  a  longitudinal  field  study  of  knowledge  category  learning  effectiveness  and  satisfaction  in  language  learning,  Journal  of  Computer Assisted Learning, vol.24, pp.245‐259, 2008.  [5] Bodhuin, T. and Tortorella, M., A toolkit for developing 

web‐based  information  systems:  case  studies,  Proceedings  of  the  27th  Annual  International  Computer  Software  and  Applications  Conference,  pp.460, 2003. 

[6] Salguero,  A.,  Araque,  F.,    Fernández‐Parra,  A.,  Jiménez, M.I. and Vives, M.C., E‐learning platform as  a  teaching  support  in  psychology,  Lecture  Notes  in  Computer Science, vol.4739, pp.415‐422, 2007.  [7] Radharamanan,  R.  and  Jenkins,  H.E.,  Laboratory 

learning  modules  on  CAD/CAM  and  robotics  in  engineering  education,  International  Journal  of  Innovative  Computing,  Information  and  Control,  vol.4, no.2, pp.433‐443, 2008. 

[8] Shyr,  W.J.,  Yao,  K.C.,  Lu,  C.Y.  and  Chen,  D.F.,  Development of web‐based human interface laboratory  platform  for  mechatronics  module,  International  Journal  of  Innovative  Computing  Information  and  Control, vol.5, no.11B, pp.4291‐4298, 2009. 

[9] Chang,  C.C.  and  Cheng,  T.F.,  A  robust  and  efficient  smart card based remote login mechanism for multi‐ server  architecture,  International  Journal  of  Innovative  Computing  Information  and  Control,  vol.7, no.8, pp.4589‐4602, 2011. 

[10] Alam, M., Zhang, X., Nauman, M., Ali, T., Khan, S.,  Khan,  S., Alam,  Q., Anwar,  S.,  Jaffar, A.,  Hayat, A.,  Ali,  M.  and Adnan, A.,  Dynamic  remote  attestation  through  behavior  measurement  and  verification,  International  Journal  of  Innovative  Computing  Information and Control, vol.8, no.3A, pp.1821‐1836,  2012. 

[11] Cook,  R.G.,  Ley,  K.,  Crawford  C.  and  Warner,  A.,  Motivators  and  inhibitors  for  university  faculty  in  distance  and  e‐learning,  British  Journal  of  Educational  Technology,  vol.  40,  no.1,  pp.149‐163,  2009. 

[12] Gadzhanov,  S.  and  Nafalski,  A.,  Pedagogical  effectiveness of remote laboratories for measurement  and control, World Transactions on Engineering and  Technology Education, vol. 8, no.2, pp.162‐167, 2010.  [13] Machotka,  J.,  Nedic,  Z.,  Nafalski  A.  and  Göl,  Ö., 

Collaboration  in  the  remote  laboratory  NetLab,  The  1st  WIETE  Annual  Conference  on  Engineering  and  Technology  Education,  Pattaya,  Thailand,  pp.34‐39,  2010. 

[14] Herrera, O. and Fuller, D.A., Collaborative model for  remote  experimentation  laboratories  used  by  non‐ hierarchical  distributed  groups  of  engineering  students,  Australasian  Journal  of  Educational  Technology, vol. 27, no.3, pp.428‐445, 2011. 

[15] Yang,  D.Z.,  Streveler,  R.A.,  Miller,  R.L.,  Slotta,  J.D.,  Matusovich,  H.M.  and  Magana,  A.J.,  Using  computer‐based online learning modules to promote  conceptual  change:  Helping  students  understand  difficult  concepts  in  thermal  and  transport  science,  International  Journal  of  Engineering  Education,  vol.  28, no.3, pp.686‐700, 2012. 

[16] Liu,  J.,  Lian,  X,  Zhang,  X.  and  Yu,  C.,  Automatic  control  system  of  intelligent  building  based  on  WebAccess,  Proceedings  of  the  7th  _{World  Congress} 

on Intelligent Control and Automation, pp.7079‐7084,  2008. 

[17] Wong,  L.T.,  Mui,  K.  and  To,  W.T.,  Assessment  weighting  of  design  project‐based  subjects  for  engineering  education,  World  Transactions  on  Engineering  and  Technology  Education,  vol.4,  no.2,  pp.215‐218, 2005. 

[18] Isbister, K., Höök,  K., Laaksolahti, J. and Sharp, M.,  The  sensual  evaluation  instrument:  Developing  a  trans‐cultural  self‐report  measure  of  affect, 

International  Journal  of  Human  Computer  Studies,  vol.65, no.4, pp.315‐328, 2007. 

7 Wen-Jye Shyr, Te-Jen Su and Chia-Ming Lin: Development of Remote Monitoring

and a Control System Based on PLC and WebAccess for Learning Mechatronics