基于工業(yè)網絡的生產流程控制研究【畢業(yè)論文】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設計</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　基于工業(yè)網絡的生產流程控制研究</p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 通信工程

2、 </p><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b>&

3、lt;/p><p>　　本文描述如何利用工業(yè)以太網和軟總線平臺及生產流程控制技術來完成遠程控制生產流程，本設計采用數字開關組、LED指示燈面板和現場總線系統(tǒng)構成硬件實驗環(huán)境模擬實際工業(yè)生產中的流程控制，模擬同時對多個生產流程進行控制，并對采集的數據進行分析，得出設計對現代工業(yè)生產具有一定的意義。</p><p>　　本文主要分為五個部分進行闡述：第一章介紹了工業(yè)生產流程控制系統(tǒng)及其應用，并明確

4、本課題的研究內容；第二章介紹了系統(tǒng)的設計方案，包括硬件設備，工業(yè)以太網技術，LabMap軟總線，Wago現場總線技術；第三章介紹了系統(tǒng)的具體操作步驟和實現，Wago控制系統(tǒng)的搭建，C#編程語言界面的開發(fā)，并解釋了主要功能的代碼；第四章重點描述系統(tǒng)的實現，包括平臺搭建，軟總線平臺LabMap的配置及應用測試；第五章列舉了在課題設計、研究過程中遇到的一系列問題及其解決方法；最后是對本系統(tǒng)的總結及展望。</p><p>

5、;　　關鍵詞：工業(yè)網絡；工業(yè)控制；軟總線；生產流程 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This paper studies how to make use of Industrial Ethernet and Soft bus platform, discuss the technology of controlling pr

6、oduction process, adopt digital switch group, LED Indicator panel and Field bus system which consist of Hardware experimental environment to simulate the flow control in the actual industrial production and the control o

7、f several production process in the meantime. In addition, this paper clarifies this design having the vital significance for modern industrial production by m</p><p>　　This paper is principal divided into f

8、ive parts to state details: The first chapter introduces traditional control system of Industrial production process, And clearly the research topic; The second chapter recommends the system’s design scheme, including Ha

9、rdware equipment, Industrial Ethernet technology, LabMap soft bus technology and Wago field bus technology; The third chapter presents specific operational steps of system and their realization, introduces the structures

10、 of Wago control syste</p><p>　　Key words: Industrial Networks; Industrial Control; Software bus; Production process</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 引言1</b

11、></p><p>　　1.1工業(yè)生產流程控制系統(tǒng)及其應用1</p><p>　　1.2課題研究內容2</p><p>　　2基于工業(yè)網絡的生產流程控制的設計3</p><p>　　2.1 硬件設備及其原理4</p><p>　　2.1.1 數字開關和LED指示燈板面4</p><p

12、>　　2.2工業(yè)以太網及現場總線技術4</p><p>　　2.2.1 工業(yè)控制網絡技術4</p><p>　　2.2.2 現場總線5</p><p>　　2.2.3工業(yè)以太網技術6</p><p>　　2.3 基于工業(yè)控制網絡軟總線技術8</p><p>　　2.3.1LabMap軟總線技術8<

13、;/p><p>　　3基于工業(yè)網絡的生產流程控制系統(tǒng)的實現9</p><p>　　3.1系統(tǒng)軟件的實現9</p><p>　　3.1.1 遠程生產流程軟件9</p><p>　　3.1.1 LabMap軟總線平臺9</p><p>　　3.2系統(tǒng)硬件的實現9</p><p>　　3.2.1

14、 數字開關組、LED指示燈9</p><p>　　3.2.2 WAGO-I/O現場總線10</p><p>　　3.3 遠程控制系統(tǒng)的設計與實現11</p><p>　　3.3.1 工業(yè)網絡遠程控制系統(tǒng)設計界面11</p><p>　　3.3.1 主要功能實現部分代碼12</p><p>　　4系統(tǒng)實際測試

15、及結果14</p><p>　　4.1 搭建工業(yè)網絡遠程控制系統(tǒng)平臺14</p><p>　　4.2設置LabMap軟總線平臺15</p><p>　　4.3實現功能16</p><p>　　5 難點及解決23</p><p><b>　　6 總結25</b></p>&

16、lt;p>　　致 謝錯誤!未定義書簽。</p><p>　　附錄1 部分程序代碼27</p><p>　　附錄2 畢業(yè)設計作品說明書30</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　隨著計算機技術、通信技術和控制技術的發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)的結構由最初的CCS（計算機集中控制系統(tǒng)），到

17、第二代的DCS（分散控制系統(tǒng)），發(fā)展到現在流行的FCS（現場總線控制系統(tǒng)）[1]?；诠I(yè)網絡的生產流程控制系統(tǒng)是對工業(yè)生產過程實現檢測、控制、優(yōu)化、調度、管理和決策, 達到增加產量、提高質量、降低消耗、確保安全等目的的一個綜合性的系統(tǒng)，相對于傳統(tǒng)的工業(yè)生產流程模式能更好的適應當前激烈的市場競爭。</p><p>　　也正因為有這些優(yōu)點，基于工業(yè)網絡的生產流程控制系統(tǒng)正在逐漸被人們所接受，因此，它對未來工業(yè)的發(fā)展

18、有著重要意義，對于某些大型的工業(yè)基地而言，此系統(tǒng)能大大提高其的收入。</p><p>　　1.1工業(yè)生產流程控制系統(tǒng)及其應用</p><p>　　傳統(tǒng)的工業(yè)生產流程控制系統(tǒng)流行于上個世紀30年代，是當時先進的一種控制體系，但隨著現場總線，以太網和數字控制技術的出現，這種傳統(tǒng)的工業(yè)生產流程控制系統(tǒng)曝露了它許多的缺陷：1. 傳統(tǒng)的工業(yè)生產流程控制系統(tǒng)要實現顯示切換、報警上傳、中心與現場對講等功

19、能，必須外加硬件功能模塊，而且不同的硬件模塊其接口都不盡相同，所以制約了硬件選型和拓展。2. 傳統(tǒng)的工業(yè)生產流程控制系統(tǒng)中需要每一個車間必須都要有專門的線纜鋪設至中心，包括音頻線、視屏線、報警控制線等多種控制線。如果只有一個車間還好，如果有10個以上的車間，那需要接入的線只能用大量來形容，這樣對不論是施工還是維護都是很大問題。3. 傳統(tǒng)的工業(yè)生產流程控制系統(tǒng)中的設備使用大量的硬件設備，如硬盤錄像機，報警盒等。4. 傳統(tǒng)的工業(yè)生產流程控制

20、系統(tǒng)線材數量龐大，施工時需要大量排線管和中繼設備，需要投入大量技術人員，且施工時間長，工程量龐大。5. 傳統(tǒng)的工業(yè)生產流程控制系統(tǒng)中使用的大多都是大功率設備，故障率高，工程本身使用的線材都而復雜，增加了故障的發(fā)生率[1]。</p><p><b>　　1.2課題研究內容</b></p><p>　　在科技迅速發(fā)展的今天，傳統(tǒng)的工業(yè)生產流程控制系統(tǒng)已經不能滿足人們的需求

21、了，人們需要研究出新一代的生產流程控制系統(tǒng)來適應現在的生產節(jié)奏，故基于工業(yè)網絡的生產流程控制系統(tǒng)來控制生產流程必然成為人們的焦點。</p><p>　　本課題研究的是如何利用工業(yè)以太網和軟總線平臺，研究生產流程控制技術，采用數字開關組、LED指示燈面板和現場總線系統(tǒng)構成硬件實驗環(huán)境，編寫程序來模擬生產流程控制過程模擬實際工業(yè)生產中的流程控制，模擬同時對多個生產流程進行控制。</p><p>

22、;　　2 基于工業(yè)網絡的生產流程控制的設計</p><p>　　采用Labmap的軟總線搭建基于工業(yè)網絡的生產流程控制系統(tǒng)，在雙向通信中網絡管理員進行實時數據采集及系統(tǒng)參數配置，圖1為基于工業(yè)網絡的生產流程控制的結構框架總圖。</p><p>　　圖2-1 基于工業(yè)網絡的生產流程控制的結構框架總圖</p><p>　　在基于工業(yè)網絡的生產流程控制系統(tǒng)中，采用軟件

23、與硬件相結合的方式，在PC機上編輯程序，開發(fā)工業(yè)網絡控制系統(tǒng)，通信LabMap軟總線平臺，通過互聯(lián)網或者工業(yè)網絡控制不同的Wago現場總線，從而控制各個生產線流程系統(tǒng)。Pc機即工業(yè)遠程控制系統(tǒng)為開發(fā)控制軟件，生產線流程系統(tǒng)及Wago I/O現場總線組成了這個系統(tǒng)的硬件部分，PC機和硬件系統(tǒng)通過TCP/IP進行通信，但由于硬件系統(tǒng)支持的協(xié)議為Modbus協(xié)議，但PC機不支持此協(xié)議，故需要通過LabMap軟總線平臺來維持兩邊的通信（LabM

24、ap軟總線平臺支持多種協(xié)議包括Modbus協(xié)議）。</p><p>　　當系統(tǒng)運行時，遠程控制系統(tǒng)即PC機選擇啟動硬件系統(tǒng)中的一個生產線，例如生產線1，則此系統(tǒng)將此命令傳輸給LabMap軟總線平臺，再由LabMap軟總線平臺通過互聯(lián)網或者工業(yè)網絡傳輸給Wago I/O現場總線，再由Wago I/O現場總線傳輸的生產線1流程系統(tǒng)，這樣生產線1流程系統(tǒng)就開始工作了。同樣的，當生產線1流程需要傳輸數據時也能通過Wago

25、 I/O現場總線傳輸到LabMap軟總線平臺，再由LabMap軟總線平臺反饋到遠程控制系統(tǒng)上，使網絡管理員能及時的了解生產線上的實時數據和系統(tǒng)參數配置。下面具體介紹下各個層的原理及運用。</p><p>　　2.1 硬件設備及其原理</p><p>　　2.1.1 數字開關和LED指示燈板面</p><p>　　此設計采用的是數字開關組、LED指示燈面板來模擬生產線

26、的流程系統(tǒng)，一個數字開關和一個LED指示燈代表一個生產線流程系統(tǒng)。</p><p>　　2.2工業(yè)以太網及現場總線技術</p><p>　　2.2.1 工業(yè)控制網絡技術</p><p>　　隨著以互聯(lián)網為代表的信息技術的廣泛應用，不同國家的廠商可同時得到買賣的信息，地域不再是影響企業(yè)競爭的重要因素，一個企業(yè)不再僅僅是一個地區(qū)的企業(yè)，一個國家的企業(yè)，而是一個全球的企業(yè)

27、。這樣就產生如下的需求：一個企業(yè)中的設備可能和異地企業(yè)的設備組成制造系統(tǒng)，或者由異地企業(yè)來控制管理，故研究設備的遠程監(jiān)控是實現全球化制造的重要課題[2]。因此，工業(yè)現場控制網絡已經是現代制造業(yè)自動化系統(tǒng)中十分重要和關鍵的內容。</p><p>　　目前工業(yè)控制網絡技術主要包括現場總線技術和工業(yè)以太網技術?，F場總線是安裝在生產過程區(qū)域的現場設備/儀表與控制室的自動控制裝置/系統(tǒng)之間的一種串行、數字式、多點通信的數據

28、總線[4]。在工業(yè)生產中。它一方面將現場設備運行的各種信息傳到遠程的控制室，另一方面又將控制室的各種控制命令、維護、組態(tài)命令送往各相關的現場設備。工業(yè)以太網是針對高質量高復雜性的過程控制，提供強有力的單層網絡，它是專門為工業(yè)過程控制的要求而開發(fā)的通信技術，可以通過TCP/IP協(xié)議直接和Internet實現網絡互聯(lián)。</p><p>　　網絡技術的迅速發(fā)展引發(fā)了自動控制領域的深刻技術變革，以現場總線和工業(yè)以太網技術

29、為代表的控制網絡技術是現代自動控制技術與信息網絡技術相結合的產物，是下一代自動化設備的標志性技術，是改造傳統(tǒng)工業(yè)的有力工具，也是信息化帶動工業(yè)化的重點方向[5]。目前網絡控制技術正從傳統(tǒng)的控制網絡技術——現場總線向現代控制網絡技術——工業(yè)以太網技術的方向發(fā)展。</p><p>　　2.2.2 現場總線</p><p>　　現場總線（Fieldbus）是80年代末、 90年代初國際上發(fā)展形成

30、的，用于過程自動化、制造自動化、樓宇自動化等領域的現場智能設備互連通訊網絡。它作為工廠數字通信網絡的基礎，溝通了生產過程現場及控制設備之間及其與更高控制管理層次之間的聯(lián)系[7]。它不僅是一個基層網絡，而且還是一種開放式、新型全分布控制系統(tǒng)。這項以智能傳感、控制、計算機、數字通訊等技術為主要內容的綜合技術,已經受到世界范圍的關注，成為自動化技術發(fā)展的熱點，改革了自動化系統(tǒng)和設備。</p><p>　　現場總線技術在

31、歷經了群雄并起，分散割據的初始階段后，盡管已有一定范圍的磋商合并，但至今尚未形成完整統(tǒng)一的國際標準。其中有較強實力和影響的有 :FoudationFieldbus （FF）、LonWorks、Profibus、HART、CAN、DeviceNet等。它們具有各自的特色，在不同應用領域形成了自己的優(yōu)勢。</p><p>　　現場總線的優(yōu)點[8]：</p><p>　　(1)減少硬件數量與投資

32、。由于現場總線系統(tǒng)中分散在設備前端的智能設備能直接執(zhí)行多種傳感、控制、報警和計算功能，因而可減少變送器的數量，不再需要單獨的控制器、計算單元等，也不再需要DCS 系統(tǒng)的信號調理、轉換、隔離技術等功能單元及其復雜接線， 還可以用工控PC 機作為操作站，從而節(jié)省了一大筆硬件投資，由于控制設備的減少，還可減少控制室的占地面積。 </p><p>　　(2)節(jié)省安裝費用?，F場總線系統(tǒng)的接線需要使用到電纜、端子、槽盒、橋架

33、等器件，但由于其接線非常簡單，一對雙絞線或一條電纜上通?？蓲旖佣鄠€設備，因而使器件的用量大大減少，連線設計與接頭校對的工作量也大大減少。當需要增加新的現場控制設備時，無需再增設新的電纜，可就近連接在原有的電纜上，既節(jié)省了投資，也減少了設計、安裝的工作量。據有關典型試驗工程的測算資料，可節(jié)約安裝費用 60%以上。 </p><p>　　(3)節(jié)約維護開銷和時間。由于現場控制設備具有自檢與簡單故障處理的能力，并能將這

34、些維護信息通過數字通訊送往控制室，用戶可以查詢所有設備的運行，診斷維護信息，以便早期分析故障原因并快速排除。縮短了維護停工時間，同時由于系統(tǒng)結構簡化，連線簡單而減少了維護工作量。減少工作量，節(jié)約了用戶的時間。 </p><p>　　(4)用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動權和自主權。由于現場總線與各種系統(tǒng)協(xié)議都是兼容的，故用戶可以自由選擇不同廠商所提供的設備來集成系統(tǒng)。不會為系統(tǒng)集成中不兼容的協(xié)議、接口而一籌莫展，使系統(tǒng)

35、集成過程中的主動權完全掌握在用戶手中。</p><p>　　(5)提高了系統(tǒng)的準確性與可靠性。由于現場總線設備的智能化、數字化，與模擬信號相比，它從根本上提高了測量與控制的準確度，減少了傳送誤差。同時，由于系統(tǒng)的結構簡化，設備與連線減少，現場儀表內部功能加強 :減少了信號的往返傳輸，提高了系統(tǒng)的工作可靠性。</p><p>　　此外，由于它的設備標準化和功能模塊化，因而還具有設計簡單，易于

36、重構等優(yōu)點。</p><p>　　2.2.3工業(yè)以太網技術</p><p>　　所謂工業(yè)以太網，一般來講是指技術上與商用以太網(即IEEE 802.3標準)兼容，但在產品設計時，在材質的選用、產品的強度、適用性以及實時性、可互操作性、可靠性、抗干擾性和本質安全等方面能滿足工業(yè)現場的需要。以太網進入工業(yè)自動化領域的直接原因是現場總線在其發(fā)展過程中，沿用各大公司專有技術，導致相互不兼容，同時它

37、強調了工業(yè)控制網絡的特殊性卻忽視了其作為一種通信技術的一般性和共性，在這樣的技術背景下，以太網逐步應用于工業(yè)控制領域，并且快速發(fā)展。</p><p>　　工業(yè)以太網代表的COTS信息網絡通信技術卻以其協(xié)議簡單、完全開放、穩(wěn)點性和可靠性好而獲得了全球的技術支持。</p><p>　　與現場總線相比，工業(yè)以太網具有以下優(yōu)點[5]：</p><p><b>　　

38、（1）應用廣泛</b></p><p>　　以太網是目前應用最廣泛的計算機網絡技術，受到廣泛的技術支持。幾乎所有的編程語言都支持Ethernet的應用開發(fā)，如Visual C＋＋、Java、VisualBasic等。</p><p>　?。?）通信速率高 目前，10、100 Mb/s的快速以太網已開始廣泛應用，1Gb/s以太網技術也逐漸成熟，10Gb/s以太網也

39、投入使用中，而傳統(tǒng)的現場總線最高速率只有12Mb/s（如西門子Profibus-DP）。顯然，以太網的速率要比傳統(tǒng)現場總線要快的多，完全可以滿足工業(yè)控制網絡不斷增長的帶寬要求。</p><p><b>　?。?）成本低廉</b></p><p>　　由于以太網的應用最為廣泛，因此受到硬件開發(fā)和生產商的廣泛支持和高度重視，有多種硬件產品可供選擇，故硬件產品價格也相對低廉

40、。</p><p>　　（4）資源共享能力強 隨著Internet/ Intranet的發(fā)展，以太網已滲透到各個角落，網絡上的用戶已解除了資源地理位置上的束縛，在聯(lián)人互聯(lián)網的任何一臺計算機上就能瀏覽工業(yè)控制現場的數據，實現“控管一體化”，這是其他任何一種現場總線都無法比擬的。</p><p>　　（5）可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Υ?由于以太網的廣泛應用， 將為控制系統(tǒng)的后續(xù)發(fā)

41、展提供可能性，用戶在技術升級方面無需獨自的研究投人，對于這一點，任何現有的現場總線技術都是無法比擬的。并且在這信息瞬息萬變的時代，企業(yè)的生存與發(fā)展將更加迅速、也更加成熟。同時，機器人技術、智能技術的發(fā)展都要求通信網絡具有更高的帶寬和性能，通信協(xié)議有更高的靈活性，這些要求以太網都能很好地滿足[10]。由此保證了以太網技術不斷地持續(xù)向前發(fā)展。</p><p>　?。?）易于與Internet連接，能實現辦公自動化網絡

42、與工業(yè)控制網絡的信息無縫集成。</p><p>　　因此，工業(yè)控制網絡采用以太網，就可以避免其發(fā)展游離于計算機網絡技術的發(fā)展主流之外，從而使工業(yè)控制網絡與信息網絡技術互相促進，共同發(fā)展，并保證技術上的可持續(xù)發(fā)展，在技術升級方面無需單獨的研究投入。</p><p>　　2.3 基于工業(yè)控制網絡軟總線技術</p><p>　　實際工程中，很多控制系統(tǒng)不是集中在某個特定的

43、地方。輸入和輸出操作分別在分布式系統(tǒng)的不同節(jié)點進行。同樣地，控制行為不僅能跟本地的輸入輸出綁定，也能跟遠端的輸入輸出綁定，甚至實現分布式控制。軟件中間件技術能應用到整個系統(tǒng)的各個部分，提供了分布式數據訪問、系統(tǒng)軟硬件集成等。在這種形式下，LabMap軟總線技術應運而生。</p><p>　　2.3.1 LabMap軟總線技術</p><p>　　LabMap是自動控制領域的一種軟件中間件。

44、LabMap將應用層從硬件層抽象出來，將硬件層從應用層剝離出去。LabMap的另一個重要優(yōu)點是提供大量軟硬件構件的無縫集成，及構件化的軟件設計。LabMap軟總線支持多種現場總線技術，采用常見的軟件中間件架構，即通過總線核分離上層應用軟件和底層通信協(xié)議，支持新的硬件設備和軟件模塊的無縫集成。但因其應用在工業(yè)自動化控制領域，設計又區(qū)別于常見的軟件中間件，在實時性和處理確定性等方面有更高的要求。</p><p>　　

45、從應用軟件角度，軟件中間件LabMap呈現的是一系列的變量。每一個變量都有類型、當前值、和時間戳等屬性。不需要其他配置。系統(tǒng)運行后，應用程序可以立刻訪問變量。每個寄存器變量都會進行一下四種基本的步驟：</p><p>　　. 獲取。安全地讀取一個寄存器變量的值，讀取時保證值和時間戳的一致性。這樣應用中多任務同時訪問同一個變量時的就不會出現變量鎖定問題。當應用程序不清楚變量值的來源，可以采用策略獲取變量的值。&l

46、t;/p><p>　　. 設置。安全地設置寄存器變量的值。</p><p>　　. 請求。從底層硬件請求一個寄存器變量的最新值。這個操作由底層的硬件驅動完成。這是個異步操作，上層應用不會被阻止直到該I/O操作完成。 </p><p>　　發(fā)送。一個寄存器變量的當前值被發(fā)送到底層硬件。跟請求操作類似，上層應用并不清楚這個操作，而是由底層的硬件驅動完成。</p&g

47、t;<p>　　3 基于工業(yè)網絡的生產流程控制系統(tǒng)的實現</p><p>　　該系統(tǒng)是由軟件和硬件結合組成的，由數字開關組、LED指示燈面板及WAGO-I/O設備的硬件部分，由遠程生產流程軟件和LabMap軟總線組成系統(tǒng)的軟件部分，通過互聯(lián)網或工業(yè)網絡和TCP/IP實現系統(tǒng)的功能。下面具體介紹該系統(tǒng)的組成部分。</p><p>　　3.1系統(tǒng)軟件的實現</p>

48、<p>　　3.1.1 遠程生產流程軟件</p><p>　　此設計采用c#在visual studil應用軟件上來編寫遠程生產流程軟件。</p><p>　　Visual Studio 是微軟公司推出的開發(fā)環(huán)境，Visual Studio 可以用來創(chuàng)建 Windows 平臺下的 Windows 應用程序和網絡應用程序，也可以用來創(chuàng)建網絡服務、智能設備應用程序和 Office 插

49、件。</p><p>　　C#(C Sharp)是微軟 (Microsoft)為.NET Framework量身訂做的程序語言，C#擁有C/C++的強大功能以及Visual Basic簡易使用的特性，是第一個組件導向(Component-oriented)的程序語言，和C++與Java一樣亦為對象導向(object-oriented)程序語言。</p><p>　　3.1.1 LabMap

50、軟總線平臺</p><p>　　用Labmap軟總線分別連接Wago系統(tǒng)上的模塊，通過用Labmap軟總線設定不同的寄存器中的值來控制開關和LED指示燈，并采集數據。由結果可以知道Labmap軟總線連接不同的模塊就需要建立不同的寄存器。</p><p>　　3.2系統(tǒng)硬件的實現</p><p>　　3.2.1 數字開關組、LED指示燈</p><

51、p>　　數字開關組、LED指示燈面板來模擬生產線的流程系統(tǒng)，一個數字開關和一個LED指示燈代表一個生產線流程系統(tǒng)。</p><p>　　3.2.2 WAGO-I/O現場總線</p><p>　　許多化工和石化公司生產和過程自動化裝置在工作過程中使用了燃氣和粉塵的混合物體，而這些混合物都是有爆炸性的。由于這個原因，被用于這樣的工廠及系統(tǒng)中的電子組件需能提供一個安全的保障。</p&

52、gt;<p>　　WAGO-I/O-SYSTEM 750被設計用于危險及非危險的環(huán)境中。在危險環(huán)境中用現場總線技術會消耗時間并增加成本且只能在一個有限的方式下完成。WAGO-I/O-SYSTEM 750提供了一個安全、簡單、經濟的方式。</p><p><b>　　特點：</b></p><p><b>　　·高度靈活性 </b

53、></p><p>　　·獨立于現場總線類型 </p><p>　　·可編程現場總線控制器 </p><p>　　·可輕松快速的安裝在導軌上 </p><p>　　·采用籠式彈簧連接技術 </p><p>　　·接線簡單

54、 </p><p><b>　　如圖3-2-1：</b></p><p>　　圖 3-2-1 工業(yè)流程模擬系統(tǒng)</p><p>　　3.3 遠程控制系統(tǒng)的設計與實現</p><p>　　3.3.1 工業(yè)網絡遠程控制系統(tǒng)設計界面</p><p><b>　　如圖3-3-1：&

55、lt;/b></p><p>　　圖 3-3-1 工業(yè)網絡遠程控制系統(tǒng)設計界面</p><p>　　如圖3-3-1是工業(yè)網絡遠程控制系統(tǒng)的控制界面。該系統(tǒng)控制的是兩條生產線流程，灰色部分控制的是數字開關組，白色數字組控制的是LED指示燈面板?！鹃_始】按鈕用來控制測試數字開關組是否在運作?！救x】【不選】【逐個選】按鈕是控制LED指示燈面板的運作情況，點擊【開始】按鈕，則灰色數字組全亮

56、，若有數字不亮，則說明此開關處于關閉狀態(tài)。當點擊【全選】按鈕則LED指示燈面板上的LED指示燈全亮，同理點擊【不選】按鈕則LED指示燈面板上的LED指示燈全滅，當點擊【逐個選】按鈕時LED指示燈面板上的LED指示燈逐一按順序亮。</p><p>　　3.3.1 主要功能實現部分代碼</p><p>　　1.設置LED燈的一個方法：</p><p>　　2．調用方法，

57、設置燈的開和關（1為開，0為關）：</p><p>　　3. 使用泛類，控制8展LED燈：</p><p>　　4 系統(tǒng)實際測試及結果</p><p>　　經過了成熟的理論構思后，我們開始實際操作部分，首先我們需要搭建工業(yè)網絡遠程控制系統(tǒng)平臺，然后配置LabMap軟總線平臺，再選擇現場總線，最后進行功能測試。</p><p>　　4.1 搭建

58、工業(yè)網絡遠程控制系統(tǒng)平臺</p><p>　　圖 4-1-1 基于工業(yè)網絡的生產流程控制的系統(tǒng)結構圖</p><p>　　如圖4-1-1是基于工業(yè)網絡的生產流程控制的系統(tǒng)結構圖。工業(yè)網絡遠程控制系統(tǒng)/PC，通過內網及TCP/IP將信號傳遞給LabMap軟總線，LabMap軟總線通過互聯(lián)網或工業(yè)網絡將信號分別傳遞給下面不同的現場總線，如上圖中Wago現場總線1、Wago現場總線2。此時，Wa

59、go現場總線1、Wago現場總線2又將信號分別通過網絡接口及TCP/IP傳遞給生產線流程控制子系統(tǒng)中，實現實驗預期結果。當然，此實驗也可以將逆向傳輸。即生產線流程控制子系統(tǒng)通過網絡接口及TCP/IP傳遞給Wago現場總線，再由Wago現場總線通過互聯(lián)網或工業(yè)網絡傳給LabMap軟總線，最后LabMap軟總線通過內網及TCP/IP將信號傳遞給遠程控制PC機。</p><p>　　4.2設置LabMap軟總線平臺&l

60、t;/p><p><b>　　IP地址的配置</b></p><p>　　點擊電腦的【開始】按鈕，選擇運行輸入LapMap，出現圖4-2-1</p><p><b>　　圖 4-2-1</b></p><p>　　雙擊NO 1 出現圖4-2-2</p><p><b>

61、　　圖4-2-2</b></p><p>　　在string中配置IP地址</p><p><b>　　4.3實現功能</b></p><p>　　如圖4-3-1所示當點擊【全選】按鈕時LED指示燈面板的LED指示燈全亮如圖 4-3-2。</p><p>　　該系統(tǒng)控制的是兩條生產線流程，灰色部分控制的是數字

62、開關組，白色數字組控制的是LED指示燈面板?！鹃_始】按鈕用來控制測試數字開關組是否在運作。【全選】【不選】【逐個選】按鈕是控制LED指示燈面板的運作情況，點擊【開始】按鈕，則灰色數字組全亮，若有數字不亮，則說明此開關處于關閉狀態(tài)。當點擊【全選】按鈕則LED指示燈面板上的LED指示燈全亮，同理點擊【不選】按鈕則LED指示燈面板上的LED指示燈全滅，當點擊【逐個選】按鈕時LED指示燈面板上的LED指示燈逐一按順序亮。</p>

63、<p><b>　　圖4-3-1</b></p><p><b>　　圖 4-3-2</b></p><p>　　也可自主選擇LED指示燈的亮或滅，比如取消數字5和6的選擇，則在LED指示燈面板中數字5和6的LED指示燈滅，如圖4-3-3，圖4-3-4.</p><p><b>　　圖 4-3-3<

64、;/b></p><p><b>　　圖 4-3-4</b></p><p>　　當點擊【逐個選】按鈕按鈕時圖4-3-5中系統(tǒng)逐個選擇數字，圖4-3-6LED指示燈面板中LED指示燈逐個變亮。</p><p><b>　　圖4-3-5</b></p><p><b>　　圖4-3-6

65、</b></p><p>　　點擊【開始】按鈕，則左邊指示點全亮，如圖4-3-7，證明數字開關組出于開的狀態(tài)如圖4-3-8</p><p><b>　　圖 4-3-7</b></p><p><b>　　圖 4-3-8</b></p><p>　　若有數字開關組出于關閉狀態(tài)如圖4-3-9

66、則遠程系統(tǒng)中相應數字出灰色狀態(tài)如圖4-3-10</p><p><b>　　圖 4-3-10</b></p><p><b>　　5 難點及解決</b></p><p>　　這是我首次關于工業(yè)網絡的設計，之前我只是對Wago現場總線系統(tǒng)、LabMap軟總線平臺，工業(yè)以太網這些名詞有所耳聞而已，并不了解它們的原理和用途。因此

67、，我在圖書館和網絡上查閱了大量的資料用來理解這些概念。在本次設計過程中，從對現場總線的組建，現場網絡與遠程控制終端網絡的互聯(lián)，軟總線平臺的配置和運行以及用C#編程語言開發(fā)應用軟件的過程中，遇到了不少問題，下面對我設計過程中碰到的一些問題及其解決方法，進行歸納、總結：</p><p>　　1. 為什么要采用LabMap軟總線平臺，不用LabMap軟總線系統(tǒng)能否運行。</p><p>　　軟總

68、線LabMap是一種軟件中間件技術，單獨的總線單元（智能傳感器，過程控制單元，人機界面等）以變量的形式呈現在總線上。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、數據類型和數據獲取方式（如輪詢，等待值變化或基于請求）等。另外LabMap提供了如下功能:</p><p><b>　　1) 最大可靠性</b></p><p><b>　　2）建

69、議安裝</b></p><p>　　3）容易被集成到現有系統(tǒng)</p><p>　　4）生產費用低，遠距離服務能力</p><p>　　如果不使用LabMap軟總線平臺，則系統(tǒng)不能運行，因為與Wago現場總線進行通信需要遵循Modbus協(xié)議，但遠程控制系統(tǒng)不支持Modbus協(xié)議，而LabMap軟總線平臺支持Modbus協(xié)議，故需要LabMap軟總線平臺連接

70、Wago現場總線與遠程控制系統(tǒng)。</p><p>　　2. LabMap軟總線平臺如何與Wago現場總線互相通信？</p><p>　　Wago現場總線存在它自己唯一的IP地址，所以只需在LabMap軟總線平臺中配置它的IP地址即可。如下圖雙擊NO 1即可配置IP地址。</p><p><b>　　6 總結</b></p><

71、;p>　　根據系統(tǒng)設計的研究內容，制定了設計任務，安排了設計進程，我基本按進度完成了計劃。首先，是熟悉Wago現場總線系統(tǒng)和LabMap軟總線的工作原理、使用方法，學會了現場控制網絡的搭建以及軟總線平臺的配置和運行。運用C#編程語言開發(fā)應用軟件，對工業(yè)遠程控制界面進行設計。并學會采集數據。 </p><p>　　由于是初次接觸此課題相關的內容，我的設計中還存在許多的不足以及需要完善的地方。在設計過程中出現了

72、很多的問題，由于沒掌握一定的專業(yè)知識上，所以在開發(fā)系統(tǒng)的道路上走地十分坎坷。但是最終都通過資料的翻查和無數次的調試得到了成功。通過對本次課題的設計，讓我對于專業(yè)技術也有了一定的掌握，對問題的解決能力也有所提高。像剛開始使用visual studil應用編程軟件時，我基本上不會操作，當經過老師的耐心指點和同學的相互促進，終于能進行簡單的操作。也終于完成了軟件部分，當我知道我的軟件不是完美的，正所謂，沒有最好，只有更好，程序設計本來就是一個

73、追求自我，完善自我，挑戰(zhàn)自我的過程。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]汪成義, 家庭控制網絡聯(lián)網技術及標準淺析[M]. 光通信研究, 2009(4)：37-40. </p><p>　　[2]魏利勝, 費敏銳. 分布式網絡控制系統(tǒng)研究進展[M]. 工業(yè)儀表與自動化裝置, </p><p

74、>　　2009.02:3-4. </p><p>　　[3]梁昌鑫,賈廷綱,陳孝祺, 工業(yè)自動化現狀與發(fā)展趨勢[M]. 上海電機學院學報, </p><p>　　2008(9):235-238.</p><p>　　[4] 張云貴等,LonWork總線系統(tǒng)設計與應用[M] 中國電力出版社 2010.3.</p><p>　　[5] 張紅

75、濤主編，現場總線技術基礎及應用[M]—北京：中國電力出版社，2009.12.</p><p>　　[6] 陽憲惠主編,網絡化控制系統(tǒng)[M]：現場總線技術—北京：清華大學出版社，2009.9.</p><p>　　[7] 任波, 喬莉, 李環(huán)編著．現場總線技術及應用[M]／—北京：航空工業(yè)出版社，08.7 . </p><p>

76、　　[8] 韓兵編,現場總線系統(tǒng)監(jiān)控與組態(tài)軟件[M]／．—北京：化學工業(yè)出版社，2008.08.[9] 李正軍編著現場總線與工業(yè)以太網及其應用系統(tǒng)設計[M]．—北京：人民郵電 </p><p>　　出版社出版,2006.2.</p><p>　　[10]G. Ferrari, P. Medagliani, S. Di Pi

77、azza, and M. Martal`o, "Wireless Sensor Networks: Performance Analysis in Indoor Scenarios". EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking, Volume 2007, Article ID 81864, 14 pages. </p><p

78、>　　[11]Yu-Ping Tsou, Jun-Wei Hsieh, Cheng-Ting Lin, Chun-Yu Chen, "Building a Remote Supervisory Control Network System for Smart Home Applications". IEEE International Conference on Systems, Man and Cyberne

79、tics, Volume 3, Oct. 2006, pp.1826 - 1830. </p><p>　　[12] 陳慧琴,蔡均,工業(yè)控制系統(tǒng)信息化發(fā)展綜述[J].中國期刊網，2006.</p><p>　　附錄1 部分程序代碼</p><p>　　using System;</p><p>　　using System.Collecti

80、ons.Generic;</p><p>　　using System.ComponentModel;</p><p>　　using System.Drawing;</p><p>　　using System.Data;</p><p>　　using System.Text;</p><p>　　using Sy

81、stem.Windows.Forms;</p><p>　　using LabMapDotNet;</p><p>　　namespace MTUTestingApplication.MTUTest</p><p><b>　　{</b></p><p>　　public partial class DigitalBut

82、tonPanel : UserControl</p><p><b>　　{</b></p><p>　　private LabMap labmap;</p><p>　　private List<DigitalButton> listDigitalButton = new List<DigitalButton>();&

83、lt;/p><p>　　private Timer timer = new Timer();</p><p>　　private int index = 0;</p><p>　　public DigitalButtonPanel()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Ini

84、tializeComponent();</p><p>　　Custom_InitializeComponent();</p><p><b>　　}</b></p><p>　　private void Custom_InitializeComponent()</p><p><b>　　{</b>

85、;</p><p>　　listDigitalButton.Add(digitalButton1);</p><p>　　listDigitalButton.Add(digitalButton2);</p><p>　　listDigitalButton.Add(digitalButton3);</p><p>　　listDigitalBu

86、tton.Add(digitalButton4);</p><p>　　listDigitalButton.Add(digitalButton5);</p><p>　　listDigitalButton.Add(digitalButton6);</p><p>　　listDigitalButton.Add(digitalButton7);</p>

87、<p>　　listDigitalButton.Add(digitalButton8);</p><p>　　timer.Tick += new EventHandler(timer_Tick);</p><p>　　timer.Interval = 300;</p><p><b>　　}</b></p><p&

88、gt;　　void timer_Tick(object sender, EventArgs e) //定時</p><p><b>　　{</b></p><p>　　foreach (DigitalButton btn in listDigitalButton)</p><p><b>　　{</b></p>

89、<p>　　btn.IsOn = false;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　listDigitalButton[index].IsOn = true;</p><p><b>　　index++;</b></p><p>　　if (index == 8

90、)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　index = 0;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　private void digitalButton1_OnDigi

91、talButtonClickChanged(object sender, DigitalButtonArg arg) //選中——亮，不選——暗</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if (labmap == null)</p><p><b>　　{</b></p><p&g

92、t;　　labmap = LabMap.Instance;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　labmap.LabMapSendInt(arg.HandleNo, arg.IsOn ? 1 : 0);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　privat

93、e void BtnAllOn_Click(object sender, EventArgs e) //全亮按鈕方法</p><p><b>　　{</b></p><p>　　foreach (DigitalButton btn in listDigitalButton)</p><p><b>　　{</b></

94、p><p>　　btn.IsOn = true;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　private void BtnAllOff_Click(object sender, EventArgs e) //全滅按鈕方法</p>

95、<p><b>　　{</b></p><p>　　foreach (DigitalButton btn in listDigitalButton)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　btn.IsOn = false;</p><p><b>　　}&l

96、t;/b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　private void Btn1to8_Click(object sender, EventArgs e) //循環(huán)的</p><p><b>　　{</b></p><p>　　timer.Enabled = !tim

97、er.Enabled;</p><p>　　Btn1to8.Text = timer.Enabled ? "停止" : "開始";</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}<

98、/b></p><p>　　附錄2 畢業(yè)設計作品說明書</p><p><b>　　一、作品名稱</b></p><p>　　基于工業(yè)網絡的生產控制系統(tǒng)設計與實現 </p><p><b>　　二、作品功能</b></p><p>　　1、LabMap軟總線平臺的&l

99、t;/p><p>　　2、WAGO現場總線</p><p>　　3、遠程控制生產線流程</p><p>　　4、運用C#編程設計界面實現遠程控制</p><p><b>　　三、運行環(huán)境</b></p><p><b>　　硬件環(huán)境：</b></p><p&g

100、t;　　PC：運行LabMap軟總線平臺</p><p>　　WAGO現場總線系統(tǒng)</p><p>　　數字開關組、LED指示燈面板</p><p><b>　　軟件環(huán)境：</b></p><p>　　Windows XP</p><p>　　Visual stdio 2005</p>

101、<p><b>　　四、操作步驟</b></p><p>　　1、采用Wago現場總線系統(tǒng)和數字開關組、LED指示燈面板組建硬件環(huán)境，實現現場總線與遠程控制終端的網絡互聯(lián)；</p><p>　　2、配置和運行軟總線平臺；</p><p>　　3、利用C#編程語言開發(fā)應用軟件，設計遠程控制系統(tǒng)。 </p><p&