基于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的遠程熱水時控系統(tǒng)【畢業(yè)論文】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　基于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的遠程熱水時控系統(tǒng)</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級 通信工程

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b>&

3、lt;/p><p>　　隨著高科技和信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，智能家居系統(tǒng)已經(jīng)能夠為人們提供更加輕松、有序、高效的現(xiàn)代生活環(huán)境。本課題以工業(yè)以太網(wǎng)和LabMap軟總線為運行平臺，采用現(xiàn)場總線系統(tǒng)組建現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)，布設(shè)模擬熱水器硬件系統(tǒng)，實現(xiàn)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)與遠程控制終端的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。配置和運行LabMap平臺，并進行開關(guān)量數(shù)據(jù)讀取。利用C#編程語言開發(fā)應(yīng)用軟件，進行遠程液位調(diào)控，并根據(jù)設(shè)置的液位高度進行相關(guān)智能操作，如水位達到設(shè)置的

4、液位時，停止加水,按照設(shè)定的時間，開始對水進行加熱。</p><p>　　本文主要分為五個部分進行闡述，第一章介紹了智能家居現(xiàn)狀和遠程時控的實現(xiàn)方法；第二章介紹了工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，工業(yè)以太網(wǎng)及現(xiàn)場總線；第三章具體介紹了該系統(tǒng)的實現(xiàn)方式，WAGO系統(tǒng)的搭建，應(yīng)用C#對系統(tǒng)軟件進行開發(fā)，實現(xiàn)模擬熱水器的液位控制；第四章描述了軟件運行的結(jié)果，以及對結(jié)果的分析和對系統(tǒng)的改進意見；最后一章列舉了在課題設(shè)計、研究過程中遇到的困難以及

5、解決困難的方法。</p><p>　　關(guān)鍵詞：智能家居；遠程熱水；網(wǎng)絡(luò)控制</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the high-tech and information technology widely used, smart home system has been able to prov

6、ide people more relaxed, orderly, and efficient environment for modern life. This topic is mainly depending on industry Ethernet and LabMap software platform, adopting field-bus control system to build control system to

7、implement of network, lay out water heater hardware to achieve end-site network and Internet connectivity remote control. Configure and run LabMap platform to read the switch digital</p><p>　　This article sh

8、ows as five parts. The first chapter introduces the smart home system and the method of remote control. The second chapter introduces the industrial network, industrial Ethernet and field bus. The third chapter presents

9、how to realize the system, set up the WAGO system, develop software by using C#, and control the liquid level. The fourth chapter describes the consequence of running the system and analyzes the consequence and how to im

10、prove the system. The last chapter summarizes</p><p>　　Key words: Smart Home; Remote Water Heating; Network Control</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1引言2</b>

11、;</p><p>　　1.1 課題研究背景及意義2</p><p>　　1.2 課題研究內(nèi)容2</p><p>　　2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)3</p><p>　　2.1 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的概念及特點3</p><p>　　2.2 工業(yè)以太網(wǎng)3</p><p>　　2.3 現(xiàn)場總線技術(shù)4<

12、/p><p>　　3基于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的遠程熱水時控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)6</p><p>　　3.1 系統(tǒng)硬件的實現(xiàn)7</p><p>　　3.2 系統(tǒng)軟件的實現(xiàn)8</p><p>　　3.2.1 LabMap軟總線8</p><p>　　3.2.2 遠程熱水系統(tǒng)程序的實現(xiàn)8</p><p>　　

13、3.2.3 遠程熱水控制界面9</p><p>　　3.2.4主要功能實現(xiàn)代碼9</p><p><b>　　4系統(tǒng)測試11</b></p><p>　　4.1 搭建LabMap軟總線平臺11</p><p>　　4.2 LabMap軟總線的配置12</p><p>　　4.3功能測試

14、13</p><p>　　4.3.1 單個熱水系統(tǒng)測試13</p><p>　　4.3.2 多個熱水系統(tǒng)測試14</p><p><b>　　5難點及解決17</b></p><p><b>　　6總結(jié)18</b></p><p>　　致謝錯誤!未定義書簽。<

15、/p><p><b>　　參考文獻19</b></p><p>　　附錄1 源程序代碼20</p><p>　　附錄2 畢業(yè)設(shè)計作品說明書23</p><p><b>　　1引言</b></p><p>　　1.1 課題研究背景及意義</p><p&

16、gt;　　隨著科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟水平的提高，特別是計算機技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)的迅猛發(fā)展與提高，促進了家庭實現(xiàn)現(xiàn)代化，居住環(huán)境舒適化、安全化。這些高科技已經(jīng)影響到人們生活的方方面面，改變了人們的生活習(xí)慣，提高了人們的生活質(zhì)量，智能家居業(yè)正是在這種形式下應(yīng)運而生的。</p><p>　　智能家居系統(tǒng)是指以現(xiàn)代住宅為平臺，采用先進的電子傳感技術(shù)和信息傳輸技術(shù)的開放性、智能化集成家居系統(tǒng)，它利用網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)

17、將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)有機會地結(jié)合在一起，通過統(tǒng)籌規(guī)劃，實現(xiàn)對住宅情況遠程監(jiān)控和實時管理，為用戶提供全方位的多功能服務(wù)[1]。</p><p>　　本課題研究的是如何利用工業(yè)上的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，采用LabMap軟總線技術(shù)搭建基于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的遠程熱水控制系統(tǒng)，采用雙向通信的方式，對系統(tǒng)參數(shù)進行配置以及對數(shù)據(jù)進行實時采集，實現(xiàn)對遠程熱水系統(tǒng)的控制。</p><p>　　1.2 課題研究內(nèi)容&

18、lt;/p><p>　　在科技突飛猛進的現(xiàn)代，人們對于生活質(zhì)量也有了更高的追求。傳統(tǒng)意義上的熱水供應(yīng)系統(tǒng)已經(jīng)跟不上科技發(fā)展的腳步。本課題主要研究一種全新的遠程熱水時控系統(tǒng)。該系統(tǒng)是通過工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對家庭供水設(shè)施的遠程控制。主要操作有以下幾點 ：</p><p>　　1. 通過Visual Studio軟件編寫C#匯編語言；</p><p>　　2. 配置LabMap軟

19、總線和Wago現(xiàn)場總線系統(tǒng)；</p><p>　　3. 探究如何利用軟總線平臺和基于工業(yè)以太網(wǎng)，實現(xiàn)遠程熱水時控。</p><p>　　本次課題主要研究的內(nèi)容是基于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的遠程熱水系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)。最終的設(shè)計目標(biāo)是通過編寫C #在Visual Studio中生成一個模擬熱水器控制界面。當(dāng)用戶正確連接各個硬件設(shè)備后，按下“開始”按鍵后，向模擬熱水器加水到設(shè)定液位，開始對水進行加熱。然后聯(lián)系

20、數(shù)據(jù)庫中的有關(guān)數(shù)據(jù)，做出相關(guān)的動作。</p><p><b>　　2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)</b></p><p>　　2.1 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的概念及特點</p><p>　　工業(yè)網(wǎng)絡(luò)是指安裝在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中的一種全數(shù)字化、雙向、多站的通信系統(tǒng)。具體有以下三種類型： </p><p>　　(1)專用、封閉型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)：該網(wǎng)絡(luò)規(guī)范是由各

21、公司自行研制，往往是針對某一特定應(yīng)用領(lǐng)域而設(shè)，效率也是最高。但在相互連接時就顯得各項指標(biāo)參差不齊，推廣與維護都難以協(xié)調(diào)。專用型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)有三個發(fā)展方向：①走向封閉系統(tǒng)，以保證市場占有率。②走向開放型，使它成為標(biāo)準。③設(shè)計專用的Gateway與開放型網(wǎng)絡(luò)連接。 </p><p>　　(2)開放型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)：除了一些較簡單的標(biāo)準是無條件開放外，大部分是有條件開放，或僅對成員開放。生產(chǎn)商必須成為該組織的成員，產(chǎn)品需經(jīng)過該組

22、織的測試、認證，方可在該工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中使用。 </p><p>　　(3)標(biāo)準工業(yè)網(wǎng)絡(luò)：符合國際標(biāo)準IEC61158、IEC62026、ISO11519或歐洲標(biāo)準EN50170的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，它們都會遵循ISO/OSI7層參考模型。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)大都只使用物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。一般工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的制定是根據(jù)現(xiàn)有的通信界面，或是自己設(shè)計通信IC，然后再依據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域設(shè)定數(shù)據(jù)傳輸格式。例如，DeviceNet的物理層與數(shù)據(jù)鏈路層

23、是以CANbus為基礎(chǔ)，再增加適用于一般I/O點應(yīng)用的應(yīng)用層規(guī)范。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的產(chǎn)生對工業(yè)控制來說有以下優(yōu)點：(1)安裝布線方便；(2)模塊化；(3)易于診斷；(4)自我建構(gòu)；(5)企業(yè)化管理。雖然工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)有這些優(yōu)點，但實際上工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的進展卻遠不及商業(yè)網(wǎng)絡(luò)，主要原因有二：(1)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準太多。各廠商從自身利益考慮會極力推行自己的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準。不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議針對特定的應(yīng)用領(lǐng)域，因而具有各自的

24、特點，各有其存在的環(huán)境和價值。而且新的協(xié)議還在不斷產(chǎn)生，這樣用戶往往無所適從，擔(dān)心一旦選用了一種協(xié)議后，會被某些廠商鉗制。(2)網(wǎng)絡(luò)化所必須增加的成本對用戶來講往往是一項沉重的負擔(dān)。所以直到現(xiàn)在，具有網(wǎng)絡(luò)接口的元件還很少，運動控制器也是如此[2]。</p><p><b>　　2.2 工業(yè)以太網(wǎng)</b></p><p>　　工業(yè)以太網(wǎng)（Ethernet）基于TCP/I

25、P的以太網(wǎng)是一種標(biāo)準的開放式通信網(wǎng)絡(luò)，以太網(wǎng)隨著技術(shù)的成熟，交換技術(shù)的應(yīng)用，高速以太網(wǎng)的發(fā)展等在工業(yè)自動化領(lǐng)域上正迅速增長，幾乎所有的現(xiàn)場總線系統(tǒng)最終可以都連接到以太網(wǎng)。隨著集成電路的發(fā)展，高檔的微處理器作為I/O處理器和控制器核心的條件逐漸成熟，而在控制器上運行的實時嵌入式操作系統(tǒng)使控制器易于實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議，以太網(wǎng)絡(luò)更易于接近現(xiàn)場。工業(yè)以太網(wǎng)已經(jīng)成為控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要方向，具有很大的發(fā)展?jié)摿?。過程控制工業(yè)和自動化工業(yè),從嵌入

26、式系統(tǒng)到現(xiàn)場總線控制系統(tǒng),都認識到了以太網(wǎng)和TCP/IP 的重要性,以太網(wǎng)和TCP/ IP 作為世界上最為廣泛應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,它將成為過程級和控制級的主要傳輸技術(shù)。帶TCP/ IP 協(xié)議的標(biāo)準的以太網(wǎng)接口現(xiàn)在已經(jīng)在智能設(shè)備和I/ O 模塊中使用。它能夠與工廠信息管理系統(tǒng)進行直接地、無縫地連接,而無需任何專用設(shè)備[3]。因此可以說,工業(yè)以太網(wǎng)在工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)中的使用將構(gòu)建從底層的現(xiàn)場設(shè)備到先進與優(yōu)化控制層、企業(yè)管理決策層的綜合自動化網(wǎng)絡(luò)平臺

27、,從而可以消除企業(yè)內(nèi)部的各種自動化孤島。</p><p>　　2.3 現(xiàn)場總線技術(shù)</p><p>　　現(xiàn)場總線（field-bus）技術(shù)是80年代末，90年代初國際上興起的一種先進的工業(yè)控制技術(shù)，它將當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)通信與管理的觀念引入到工業(yè)控制領(lǐng)域，形成了先進的控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，用于過程自動化、制造自動化、樓宇自動化等領(lǐng)域的現(xiàn)場智能設(shè)備互連通信網(wǎng)絡(luò)[4]。</p><p>

28、　　現(xiàn)場總線的技術(shù)特點：</p><p><b>　　系統(tǒng)的開放性</b></p><p>　　開放系統(tǒng)是指通信協(xié)議公開，各不同廠家的設(shè)備之間可進行互連并實現(xiàn)信息交換。</p><p><b>　　互可操作性與互用性</b></p><p>　　這里的互可操作性，是指實現(xiàn)互連設(shè)備間、系統(tǒng)間的信息傳送

29、與溝通，可實行點對點，一點對多點的數(shù)字通信，而互用性則意味著不同生產(chǎn)廠家的性能類似的設(shè)備可進行互換而實現(xiàn)互用。</p><p>　　現(xiàn)場設(shè)備的智能化與功能自治性</p><p>　　現(xiàn)場總線技術(shù)將傳感測量、補償計算、工程量處理與控制等功能分散到現(xiàn)場智能化設(shè)備中完成，緊靠現(xiàn)場設(shè)備即可完成自動控制的基本功能，并可隨時診斷設(shè)備的運行狀態(tài)[5]。</p><p>　　系統(tǒng)結(jié)

30、構(gòu)的高度分散性</p><p>　　由于現(xiàn)場設(shè)備本身可完成自動控制的基本功能，控制站功能分散在現(xiàn)場儀表中，通過現(xiàn)場儀表就可以構(gòu)成控制回路，實現(xiàn)了徹底的分散控制，從根本上改變了現(xiàn)有DCS集中與分散相結(jié)合的集散控制系統(tǒng)體系，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的可靠性、自治性和靈活性[6]。</p><p><b>　　對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性</b></p><p&

31、gt;　　作為工廠網(wǎng)絡(luò)底層的現(xiàn)場總線，是專為在現(xiàn)場環(huán)境工作而設(shè)計的，它可支持雙絞線、同軸電纜、光纜、紅外線、電力線等，具有較強的抗干擾能力，能采用兩線制實現(xiàn)送電與通信，并可滿足防爆等要求。</p><p>　　3基于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的遠程熱水時控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)</p><p>　　如圖3-1，我們采用LabMap的軟總線搭建基于遠程網(wǎng)絡(luò)的熱水時控系統(tǒng)，其中管理者運用軟件中介來監(jiān)控生產(chǎn)現(xiàn)場。首先我

32、們在PC機上搭建LabMap軟總線平臺，再通過網(wǎng)線連接到各個WAGO-I/O子設(shè)備，然后通過WAGO現(xiàn)場總線對熱水器模擬器進行控制。</p><p>　　圖3-1遠程熱水控制系統(tǒng)</p><p>　　3.1 系統(tǒng)硬件的實現(xiàn)</p><p>　　圖3-2 為熱水器模擬器測試系統(tǒng)</p><p>　　本系統(tǒng)應(yīng)用的是WAGO-I/O現(xiàn)場總線，該總線

33、是WAGO公司研制的，其屬于WAGO-I/O-SYSTEM750系列。在此基礎(chǔ)上，WAGO公司又相繼推出了WAGO-I/O-SYSTEM750可編程現(xiàn)場總線配置器、緊湊型現(xiàn)場總線輸入/輸出控制系統(tǒng)WAGO-I/O-SYSTEM752系列。WAGO-I/O-SYSTEM 750已成功應(yīng)用于眾多工業(yè)、生產(chǎn)及過程控制自動化領(lǐng)域中，成為重要的模塊化現(xiàn)場總線系統(tǒng)。其特點有：</p><p>　　(1)安裝簡單：WAGO-I

34、/O-SYSTEM系列產(chǎn)品采用模塊化結(jié)構(gòu)，使用標(biāo)準導(dǎo)軌進行安裝，即插即用，而且模塊的體積小，節(jié)省空間。</p><p>　　(2)使用靈活：可根據(jù)需要任意將各種功能模塊組合到一起，并可根據(jù)需要隨時更換總線適配器和其它功能模塊，為將來實現(xiàn)現(xiàn)場總線統(tǒng)一提供方便。</p><p>　　(3)功能齊全：能適應(yīng)多種現(xiàn)場總線通訊方式及串行口通訊；功能模塊品種多，功能齊全，包含有適用于各種電壓等級信號的

35、開關(guān)量輸入/輸出模塊和模擬量輸入/輸出模塊，繼電器模塊，計數(shù)器模塊，電源模塊，接口模塊等[8]。</p><p>　　3.2 系統(tǒng)軟件的實現(xiàn)</p><p>　　3.2.1 LabMap軟總線</p><p>　　LabMap軟總線是一種軟件中間件技術(shù)，可應(yīng)用于工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的多個環(huán)節(jié)。它支持分布式數(shù)據(jù)訪問，將應(yīng)用層從具體的硬件中抽象出來，從而將硬件層從具體的應(yīng)

36、用層剝離出去。它支持大量軟硬件構(gòu)建的無縫集成，因此也支持構(gòu)件化的軟件設(shè)計。</p><p>　　LabMap軟總線具有兩個層次的抽象接口：應(yīng)用軟件接口和硬件驅(qū)動接口。其應(yīng)用軟件接口層呈現(xiàn)的是一些標(biāo)準的寄存器變量，每一個寄存器變量都有類型、值、時間戳和I/O方向?qū)傩?。每個寄存器變量支持4種基本的I/O操作[7]。</p><p>　　圖3-3顯示了一個簡單的基于LabMap軟總線的應(yīng)用數(shù)據(jù)工

37、作流程。</p><p>　　圖3-3 基于LabMap軟總線的應(yīng)用數(shù)據(jù)工作流程</p><p>　　3.2.2 遠程熱水系統(tǒng)程序的實現(xiàn)</p><p>　　本系統(tǒng)是通過C#來編寫遠程熱水時控軟件。C#是微軟公司在2000年7月發(fā)布的一種全新且簡單、安全、面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言，是專門為.NET的應(yīng)用而開發(fā)的語言。它吸收了C++、Visual Basic、Delph

38、i、Java等語言的優(yōu)點，體現(xiàn)了當(dāng)今最新的程序設(shè)計技術(shù)的功能和精華。C#繼承了C語言的語法風(fēng)格，同時又繼承了C++的面向?qū)ο筇匦浴２煌氖?，C#的對象模型已經(jīng)面向Internet進行了重新設(shè)計，使用的是.NET框架的類庫；C#不再提供對指針類型的支持，使得程序不能隨便訪問內(nèi)存地址空間，從而更加健壯；C#不再支持多重繼承，避免了以往類層次結(jié)構(gòu)中由于多重繼承帶來的可怕后果。.NET框架為C#提供了一個強大的、易用的、邏輯結(jié)構(gòu)一致的程序設(shè)計環(huán)

39、境。同時，公共語言運行時（Common Language Runtime）為C#程序語言提供了一個托管的運行時環(huán)境，使程序比以往更加安全、穩(wěn)定。</p><p>　　3.2.3 遠程熱水控制界面</p><p>　　圖4-4遠程熱水控制界面</p><p>　　如圖4-3是遠程熱水控制系統(tǒng)的操作界面。根據(jù)具體情況，該系統(tǒng)可以分為多個子系統(tǒng)，如果該用戶需要對多個熱水器

40、進行加熱，那么這些系統(tǒng)分別控制的是一樓、二樓、三樓的熱水器系統(tǒng)。在需要加熱的時候，點上需要加熱樓層熱水開關(guān)的選項，設(shè)置開始加熱的時間，以及加熱時長，點擊確定，這樣，等你回到家的時候，熱水器里已經(jīng)充滿熱水。例如，該系統(tǒng)開始加熱的時間為16：24：22，加熱時長設(shè)置為30分鐘，那么該系統(tǒng)將自動加熱30分鐘至16：54：22秒結(jié)束。這樣的熱水器加熱方式既方便，又低碳，完全符合智能家居的發(fā)展方向。</p><p>　　3

41、.2.4主要功能實現(xiàn)代碼</p><p><b>　　1設(shè)置開始時間</b></p><p>　　2判斷Labmap是否打開</p><p><b>　　3設(shè)置加熱時長</b></p><p>　　4打開、關(guān)閉加熱開關(guān)</p><p>　　5獲取Handle號</p&g

42、t;<p>　　6選中加熱系統(tǒng)，開始加熱標(biāo)記</p><p>　　7熱水系統(tǒng)編號，開關(guān)編號</p><p><b>　　4系統(tǒng)測試</b></p><p>　　4.1 搭建LabMap軟總線平臺</p><p>　　本系統(tǒng)采用LabMap軟總線技術(shù)搭建基于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的遠程熱水控制系統(tǒng)，采用雙向通信的方式，對系

43、統(tǒng)參數(shù)進行配置以及對數(shù)據(jù)進行實時采集，圖4-1為系統(tǒng)框架圖。</p><p>　　4-1基于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制的遠程熱水控制系統(tǒng)</p><p>　　如圖4-1是基于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制的遠程熱水控制系統(tǒng)圖。遠程PC1通過工業(yè)網(wǎng)絡(luò)/互聯(lián)網(wǎng)控制PC2,PC3。PC2和熱水子系統(tǒng)1處在一個局域網(wǎng)內(nèi)，PC3和熱水子系統(tǒng)2處在一個局域網(wǎng)內(nèi)。PC1通過網(wǎng)絡(luò)接口及TCP/IP將信號傳遞給LabMap軟總線，LabM

44、ap軟總線又將信號分別傳遞給下面不同的PC機，如上圖中PC2、PC3。此時，PC2、PC3又將信號通過網(wǎng)絡(luò)接口及TCP/IP傳遞給LabMap軟總線，再傳遞給熱水控制子系統(tǒng)中。此外，還有另外一種方式，實驗可以直接將數(shù)據(jù)通過LabMap發(fā)送給PC1，通過軟總線直接將信號傳遞給兩個熱水器子系統(tǒng)。</p><p>　　4.2 LabMap軟總線的配置</p><p>　　要實現(xiàn)對熱水器系統(tǒng)的遠程

45、控制，首先就要進行LabMap軟總線的配置工作。點擊開始，運行LabMap。</p><p>　　圖4-1 LabMap運行界面</p><p>　　接下來我們要進行寄存器配置。</p><p>　　圖4-2電池閥開關(guān)配置界面 圖4-3水泵開關(guān)器配置界面</p><p>　　如圖所示，寄存器的配置選擇ModBus協(xié)議，該協(xié)

46、議連接的硬件IP為該現(xiàn)場總線設(shè)備的IP10.60.62.97。值的傳送選擇當(dāng)數(shù)值變化的時候，傳送數(shù)據(jù)。輸入的操作模式為有符號，輸出的操作協(xié)議為無符號。輸入的地址為0，輸出的地址為1。</p><p><b>　　4.3功能測試</b></p><p>　　4.3.1 單個熱水系統(tǒng)測試</p><p>　　圖4-5電池閥開關(guān)

47、 圖4-6水泵開關(guān)</p><p>　　圖4-7單個熱水系統(tǒng)操作界面</p><p>　　圖4-8注水之前的熱水器模擬器 圖4-9注水之后的熱水器模擬器</p><p>　　進行單個熱水系統(tǒng)功能測試，首先進行硬件設(shè)備連接。硬件設(shè)備全部連接以后，開始進行Ping操作，測試PC機是否與WAGO現(xiàn)場總線連接穩(wěn)定。測試成功后，再進行軟件上的

48、操作，點擊運行，打開LabMap，設(shè)置好參數(shù)以后，開始運行系統(tǒng)。首先對圖4-5Handle200進行操作，在實數(shù)一欄輸入1，發(fā)送數(shù)據(jù)，現(xiàn)場設(shè)備會發(fā)出叮的提示音，表示電池閥已經(jīng)處在打開狀態(tài)，接著對圖4-6Handle201進行操作，同樣在實數(shù)一欄輸入1，發(fā)送數(shù)據(jù)，模擬熱水器開始注水，繼續(xù)測試，在實數(shù)一欄輸入0，發(fā)送數(shù)據(jù)，這個時候，模擬熱水器停止注水，在測試當(dāng)中，如果讓模擬熱水器持續(xù)注水，直到水位達到設(shè)定液位時，注水自動停止。圖4-8為注水

49、之前的熱水器模擬器，圖4-9為注水之后的熱水器模擬器。</p><p>　　4.3.2 多個熱水系統(tǒng)測試</p><p>　　現(xiàn)在我們進行多個熱水系統(tǒng)的測試（本次測試以兩個系統(tǒng)為例），首先進行硬件設(shè)備連接。硬件設(shè)備全部連接以后，開始進行Ping操作，測試PC機是否與WAGO現(xiàn)場總線連接穩(wěn)定。測試成功后，再進行軟件上的操作，點擊運行，打開LabMap，設(shè)置好參數(shù)以后，開始運行系統(tǒng)。首先對圖4

50、-11Handle200進行操作，在實數(shù)一欄輸入1，發(fā)送數(shù)據(jù)，現(xiàn)場設(shè)備會發(fā)出叮的提示音，表示電池閥已經(jīng)處在打開狀態(tài)，接著對圖4-11Handle201進行操作，同樣在實數(shù)一欄輸入1，發(fā)送數(shù)據(jù)，模擬熱水器開始注水，繼續(xù)測試，在實數(shù)一欄輸入0，發(fā)送數(shù)據(jù)，這個時候，模擬熱水器停止注水，在測試當(dāng)中，如果讓模擬熱水器持續(xù)注水，直到水位達到設(shè)定液位時，注水自動停止。同樣，我們對圖4-12Handle202和Handle203進行同樣的操作。圖4-1

51、3和4-14為熱水器模擬器1注水前后的情況對比，圖4-15和4-16為熱水器模擬器2注水前后的情況對比。</p><p>　　圖4-10 兩個熱水系統(tǒng)操作界面</p><p>　　圖4-11熱水器系統(tǒng)1的電池閥和水泵開關(guān)</p><p>　　圖4-12熱水器系統(tǒng)2的電池閥和水泵開關(guān)</p><p>　　圖4-13注水之前的熱水器模擬器1

52、 圖4-14注水之后的熱水器模擬器1</p><p>　　圖4-15注水之前的熱水器模擬器2 圖4-16注水之后的熱水器模擬器2</p><p><b>　　5難點及解決</b></p><p>　　本次的畢業(yè)設(shè)計，是我第一次接觸到有關(guān)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的設(shè)計，之前對于Wago現(xiàn)場總線

53、系統(tǒng)，LabMap軟總線，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)是一竅不通。因此，在最開始的一段時間里，自己根本不知道從何下手。在邵老師指點之下，我開始了有針對性的學(xué)習(xí)，首先，我去圖書館，查閱了大量關(guān)于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，LabMap軟總線的書籍，總算對這些概念有了初步的了解和認識。在本次設(shè)計過程中，從一開始對現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)的組建，現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)與遠程控制終端網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，LabMap軟總線平臺的配置和運行，對開關(guān)量數(shù)據(jù)的讀取以及用C#編程語言開發(fā)應(yīng)用軟件的過程中，遇到了不少問題，下面

54、對我設(shè)計過程中碰到的一些問題及其解決方法，進行歸納、總結(jié)：</p><p>　　1.為什么本實驗要采用LabMap軟總線技術(shù)，而不采用其他軟總線技術(shù)。</p><p>　　軟總線LabMap是一種軟件中間件技術(shù)，單獨的總線單元（智能傳感器，過程控制單元，人機界面等）以變量的形式呈現(xiàn)在總線系統(tǒng)上。每個總線單元的屬性僅在安裝的時候配置，如測量范圍、閾值、分單元、數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)獲取方式（如輪詢，

55、等待值變化或基于請求）等。因此不需要任何現(xiàn)場編程或配置。另外，通過簡單地配置新變量將新單元集成到復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)中。基于這個目的，軟總線提供了一個接口庫支持即插即用。LabMap對模塊化的支持滿足了現(xiàn)代自動化控制系統(tǒng)的需求。還有一個很重要的原因，Wago-I/O現(xiàn)場總線技術(shù)以MODBUS協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，而該協(xié)議只適用于LabMap軟總線技術(shù)。</p><p>　　2．本次實驗的缺憾以及實驗當(dāng)中應(yīng)該注意的問題。</p

56、><p>　　首先，本次畢業(yè)設(shè)計的實驗是在實驗室當(dāng)中完成的，由于條件有限，無法對熱水器模擬器進行加熱，因此無法記錄該系統(tǒng)到底比傳統(tǒng)的熱水器節(jié)約多少能源，無法形成直接對比。要注意的問題也很多，首先在連接完硬件設(shè)備后，必須進行Ping操作，看網(wǎng)絡(luò)是否連通，如果跳過這一步，在后面的操作中，很容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法連通，PC機無法控制設(shè)備。第二點，在對模擬熱水器進行注水結(jié)束以后，必須關(guān)閉模擬熱水器的電池閥，以免造成不必要的損失。&

57、lt;/p><p><b>　　6總結(jié)</b></p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的研究內(nèi)容，制定了設(shè)計任務(wù)，安排了設(shè)計進程，我基本按進度完成了計劃。首先，我了解了整個工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的概況及特點，接著了解和熟悉WAGO現(xiàn)場總線系統(tǒng)和LabMap軟總線技術(shù)，他們的工作原理，使用方法。在此程度上，學(xué)會了現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡(luò)的搭建以及軟總線平臺的配置和運行，并對相關(guān)量數(shù)據(jù)進行讀取。與此同時

58、，學(xué)習(xí)和了解了有關(guān)C#編程語言開發(fā)應(yīng)用軟件，運用C#軟件，進行代碼編寫，在編寫過程中，遇到過很多挫折，走過很多彎路，但都在老師的幫助下，一個個克服過去，最后終于編出了一套完整的程序。但由于是第一次做這種系統(tǒng)性的課題，盡管經(jīng)過多次改進，我的設(shè)計中還是有很多不足的地方。在開發(fā)的過程中遇到了許多困難，專業(yè)知識上的欠缺讓我對很多問題都覺得無所適從，但是最終都通過資料的翻查和無數(shù)次的調(diào)試得到了成功。通過對本次課題的設(shè)計，讓我對于專業(yè)技術(shù)也有了一定

59、的長進，對問題的解決能力也有所提高，但是有很多地方需要提高加強，例如對C#應(yīng)用軟件的操作不是很熟，對界面的設(shè)計還不是很完美。但是通過一次次的改動，和一次次查詢，最后也能得到了自己想要的結(jié)果。正所謂，沒有最好，只有更好，程序代碼的編寫過程，本身就是一個不斷</p><p>　　通過這次畢業(yè)設(shè)計讓我明白了理論與實踐相結(jié)合是非常重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，必須要把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，然后從實踐中得出結(jié)

60、論，這樣才能真正為社會服務(wù)，從而培養(yǎng)自己的實踐動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到的問題可以說是異常的多，同時在設(shè)計的過程中也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對之前所學(xué)過的知識理解的不夠透徹，掌握的不夠牢固。</p><p>　　現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，改變了人類的生活。作為新一代的大學(xué)生，我們應(yīng)該站在時代發(fā)展的前沿，掌握運用現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)知識，豐富自己的知識結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)社會發(fā)展的需求。新世紀需要有豐富的現(xiàn)

61、代科學(xué)知識，有能夠獨立解決面臨的問題，充滿活力，有創(chuàng)新意識的復(fù)合型人才。對我而言，知識上的收獲固然重要，但精神上的收獲更加重要。它讓我明白了學(xué)無止境的道理。我們不能滿足于現(xiàn)有的一點小成就，人生就像是在爬山，一座山峰的后面還有更高的山峰在等著你去攀登。挫折是一份財富，經(jīng)歷是一種擁有。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]黃濤等.基于紅

62、外通信的智能家居系統(tǒng)，中國自控網(wǎng)，http://www.autocontrol.com，2007,1.</p><p>　　[2]云利軍，孫鶴旭，雷兆明，梁濤等.工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及其在運動控制中的應(yīng)用[J],微型機與應(yīng)用，2005年09期，4-6+33.</p><p>　　[3]曹文彪.工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用與發(fā)展[J]，成功教育，2008年08期，265-266.</p><

63、;p>　　[4]王錦標(biāo).現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)[J].計算機信息，2006.8.</p><p>　　[5]陽憲惠.現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社,2004,(01).</p><p>　　[6]李江偉.信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對工業(yè)控制技術(shù)發(fā)展的促進作用[J].電氣自動化，2005.1.</p><p>　　[7]邵鵬飛.C.Bruce-Boye.梁豐. 基于

64、軟總線LabMap的松耦合分布式控制系統(tǒng)研究[A].浙江萬里學(xué)院.2007-11.</p><p>　　[8] WAGO電子(天津)有限公司.國內(nèi)外機一體化技術(shù)[M]，2004.5.15</p><p>　　[9]馬艷崢,基于HBS協(xié)議的智能家庭控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[J]，現(xiàn)代電子技術(shù)，2009,9.</p><p>　　[10]馬鑫等，智能家居控制系統(tǒng)中的無線技術(shù)應(yīng)用于設(shè)

65、計，2007,8 [11]G. Ferrari, P. Medagliani, S. Di Piazza, and M. Martal`o, "Wireless Sensor Networks: Performance Analysis in Indoor S

66、cenarios". EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking, Volume 2007, Article ID 81864, 14 pages.</p><p>　　[12]Yu-Ping&

67、#160;Tsou, Jun-Wei Hsieh, Cheng-Ting Lin, Chun-Yu Chen, "Building a Remote Supervisory Control Network System for Smart Home Appli

68、cations". IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics, Volume 3, Oct. 2006, pp.1826 - 1830.</p><p>　　[13]郭剛，智

69、能家居系統(tǒng)的發(fā)展方向研究[J]，現(xiàn)代科技，2010，4.</p><p>　　[14]候春光等，以太網(wǎng)技術(shù)在智能電器產(chǎn)品中的應(yīng)用[J]，低壓電器，2008,11.</p><p>　　[15]汪成義，家庭控制網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及標(biāo)準淺析[J]，光通信研究，第4期，2009,8.</p><p>　　附錄1 源程序代碼</p><p>　　1.An

70、alogInput.cs代碼：</p><p>　　using System;</p><p>　　using System.Collections.Generic;</p><p>　　using System.ComponentModel;</p><p>　　using System.Data;</p><p>

71、　　using System.Drawing;</p><p>　　using System.Text;</p><p>　　using System.Windows.Forms;</p><p>　　namespace HotWater</p><p><b>　　{</b></p><p>　

72、　public partial class water : Form</p><p><b>　　{</b></p><p>　　private List<WaterSwithUnit> listWaterSwithUnit = new List<WaterSwithUnit>();</p><p>　　private

73、DateTime startTime = DateTime.Now; //加熱開始時間</p><p>　　private uint time_interval = 0; //加熱時長</p><p>　　private WaterSwithUnit selectedSys; //選中的加熱系統(tǒng)</p><p>　　priv

74、ate bool flag = false; //開始加熱標(biāo)記</p><p>　　public water()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　InitializeComponent();</p><p>　　Init_HotWaterSys();</

75、p><p><b>　　}</b></p><p>　　private void Init_HotWaterSys()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　listWaterSwithUnit.Add(waterSwithUnit1);</p><p>　

76、　listWaterSwithUnit.Add(waterSwithUnit2);</p><p>　　listWaterSwithUnit.Add(waterSwithUnit3);</p><p>　　listWaterSwithUnit.Add(waterSwithUnit4);</p><p>　　listWaterSwithUnit.Add(waterSw

77、ithUnit5);</p><p>　　listWaterSwithUnit.Add(waterSwithUnit6);</p><p>　　uint i = WaterSwithUnit.USysNo;</p><p>　　for (int j = 1; j < i; j++)</p><p><b>　　{</b&

78、gt;</p><p>　　comboSys.Items.Add(WaterSwithUnit.UnitName + j.ToString());</p><p><b>　　}</b></p><p>　　comboSys.SelectedIndex = 0;</p><p><b>　　}</b>

79、;</p><p>　　private void btnAdd_Click(object sender, EventArgs e)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　startTime = dateTimePicker1.Value; //加熱開始時間 </p><p

80、>　　time_interval = (uint.Parse(textBox1.Text)) * 60; //加熱時長 </p><p>　　foreach (WaterSwithUnit wsu in listWaterSwithUnit)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if (wsu.CurU

81、nitName == (string)comboSys.SelectedItem)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　selectedSys = wsu;</p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　}</b><

82、/p><p><b>　　}</b></p><p>　　timer1.Start();</p><p><b>　　}</b></p><p>　　private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e)</p><p><

83、b>　　{</b></p><p>　　if (DateTime.Now == startTime)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　selectedSys.switchOnOff(); //打開加熱開關(guān) </p><p>　　flag = true; //開始加熱&l

84、t;/p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　if (flag)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　time_interval--;</p><p>　　if (time_interval == 0)

85、</p><p><b>　　{</b></p><p>　　selectedSys.switchOnOff(); //關(guān)閉加熱開關(guān) </p><p>　　timer1.Stop();</p><p>　　flag = false;</p><p><b>　　}</b>&

86、lt;/p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　using System;</p>&

87、lt;p>　　using System.Collections.Generic;</p><p>　　using System.ComponentModel;</p><p>　　using System.Drawing;</p><p>　　using System.Data;</p><p>　　using System.Text;

88、</p><p>　　using System.Windows.Forms;</p><p>　　namespace HotWater</p><p><b>　　{</b></p><p>　　public delegate void DigtalCheckChangeHandler(object sender, Ch

89、eckArgs arg);</p><p>　　public partial class DigtalCheck : UserControl</p><p><b>　　{</b></p><p>　　public event DigtalCheckChangeHandler OnDigtalCheckChanged;</p>&

90、lt;p>　　private uint handlNo = 0;　　　//軟總線Handle</p><p>　　public uint HandleNo</p><p><b>　　{</b></p><p>　　get { return handlNo; }</p><p>　　set { handlNo =

91、value; }</p><p><b>　　}</b></p><p>　　public string CheckBoxName</p><p><b>　　{</b></p><p>　　get { return lbl1.Text; }</p><p>　　set {

92、lbl1.Text = value; }</p><p><b>　　}</b></p><p>　　public string IndexNum //關(guān)聯(lián)軟總線Handle的開關(guān)編號</p><p><b>　　{</b></p><p>　　get { return checkBox1

93、.Text; }</p><p><b>　　set </b></p><p><b>　　{ </b></p><p>　　checkBox1.Text = value;</p><p>　　handlNo = uint.Parse(checkBox1.Text);</p><

94、p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　public bool IsChecked</p><p><b>　　{</b></p><p>　　get { return checkBox1.Checked; }</p&

95、gt;<p>　　set { checkBox1.Checked = value; }</p><p><b>　　}</b></p><p>　　public DigtalCheck()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　InitializeComponen

96、t();</p><p><b>　　}</b></p><p>　　private void checkBox1_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if (OnDigtalCheckCh

97、anged != null)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　OnDigtalCheckChanged(this, new CheckArgs(HandleNo, checkBox1.Checked));</p><p><b>　　}</b></p><p><b

98、>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　public class CheckArgs : EventArgs</p><p><b>　　{</b></p><p>　　private uint handlNo = 0;</p>

99、<p>　　public uint HandleNo</p><p><b>　　{</b></p><p>　　get { return handlNo; }</p><p>　　set { handlNo = value; }</p><p><b>　　}</b></p>

100、<p>　　private bool isChecked = false;</p><p>　　public bool IsChecked</p><p><b>　　{</b></p><p>　　get { return isChecked; }</p><p>　　set { isChecked =

101、value; }</p><p><b>　　}</b></p><p>　　public CheckArgs(uint u_handle, bool b_checked)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　handlNo = u_handle;</p>&l

102、t;p>　　isChecked = b_checked;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　附錄2 畢業(yè)設(shè)計作品說明書</p><p>&l

103、t;b>　　一、作品名稱</b></p><p>　　基于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的遠程熱水時控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)</p><p><b>　　二、作品功能</b></p><p>　　1、LabMap軟總線平臺</p><p>　　2、WAGO現(xiàn)場總線</p><p>　　3、模擬熱水器液位控制開

104、關(guān)</p><p>　　4、運用C#編程設(shè)計界面實現(xiàn)遠程控制</p><p><b>　　三、運行環(huán)境</b></p><p><b>　　硬件環(huán)境</b></p><p><b>　　軟件環(huán)境</b></p><p>　?、臰indowsXP/Micr

105、osoft Windows NT Server 4.0/Windows 2000 Server/Windows 2003 Advanced Server。</p><p>　?、婆渲肐IS，裝有Visual Studio 2005</p><p>　　⑶Microsoft Visual St

106、udio 2005所有安裝都需要Microsoft Internet Explorer 5.0以上。Microsoft 管理控制臺 (MMC) 和 HTML 幫助也需要Microsoft Internet Explorer 5.0。最小安裝已足夠，而且Internet Explorer不必是默認瀏覽器。</p&g

107、t;<p><b>　　四、操作步驟</b></p><p>　　1、采用現(xiàn)場總線系統(tǒng)組建現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)，布設(shè)熱水器模擬器硬件系統(tǒng)，實現(xiàn)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)與遠程控制終端的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)；液位的高低</p><p>　　2、配置和運行軟總線平臺，并進行開關(guān)量數(shù)據(jù)讀取；</p><p>　　3、利用C#編程語言開發(fā)應(yīng)用軟件，進行遠程液位控制，并根據(jù)液位