基于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的金屬探測(cè)識(shí)別系統(tǒng)研究【畢業(yè)論文】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　基于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的金屬探測(cè)識(shí)別系統(tǒng)研究</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 通信

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

3、;</p><p>　　如今，以太網(wǎng)技術(shù)獲得了迅猛的發(fā)展，工業(yè)以太網(wǎng)成為工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的主流發(fā)展方向。由于工業(yè)生產(chǎn)的擴(kuò)大化,企業(yè)的管理方式普遍存在如何遠(yuǎn)程控制、如何集成模塊化生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)以及如何耦合不同技術(shù)等諸多問(wèn)題。</p><p>　　本課題研究基于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的操控，運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和軟總線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的金屬探測(cè)識(shí)別和計(jì)數(shù)。該系統(tǒng)面向工業(yè)自動(dòng)化控制，具備開(kāi)放性、穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性，是一

4、種物聯(lián)網(wǎng)式系統(tǒng)，對(duì)現(xiàn)代工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展有著極大的推動(dòng)作用，但是在功能完整性方面還有進(jìn)步的空間。</p><p>　　本文主要分四個(gè)部分。第一章介紹了分布式金屬探測(cè)識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念與其應(yīng)用現(xiàn)狀，簡(jiǎn)述了課題研究的內(nèi)容。第二章介紹了該系統(tǒng)所屬的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制的概念，對(duì)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)以拓?fù)鋱D做出了分析，并闡述了系統(tǒng)特性及主要應(yīng)用技術(shù)。第三章介紹了系統(tǒng)在設(shè)計(jì)方案基礎(chǔ)上的實(shí)現(xiàn)部分，針對(duì)各層次功能要求及難點(diǎn)，采用C#、Labmap

5、、WAGO I/O system等技術(shù)手段。最后進(jìn)行功能測(cè)試，描述系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，展示探測(cè)識(shí)別的結(jié)果，并且對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程出現(xiàn)的難點(diǎn)和系統(tǒng)的不足做了歸納，提出相應(yīng)的解決方案。</p><p>　　關(guān)鍵詞：工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)；現(xiàn)場(chǎng)總線；金屬檢測(cè)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Today，Ethernet technol

6、ogy acquired dramatic growth, industrial Ethernet become the main stream of the industrial control network. Because of the enrichment of the industrial production, companies’ management mode exists many problems, as how

7、to remote control, how to make the production field modularized, how to link the different technologies in one system and any other difficulties.</p><p>　　This subject research based on remote network contro

8、l, the system utilizes field bus and software bus, to make the metal detection and counting at different points come true. The metal detection system with openness, stability and real time, is a kind of internet of thing

9、s. It gears to industrial automation control systems, plays an important part to the development of industrial networks. But there is still room for the functional integrity.</p><p>　　This paper is divided i

10、nto four parts. The first chapter introduces the distributed metal detection and recognition system’s design and its application status, outlines the research content. The second chapter describes the concept of industri

11、al networks which the control system belongs to, and makes the analysis of overall structure of the system as a topology, describes system characteristics and main application technology. The third chapter describes the

12、implementation part based on the desi</p><p>　　Key Words: industry control network; field bus; metal detector</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 引言1</b><

13、;/p><p>　　1.1 金屬探測(cè)識(shí)別系統(tǒng)及其應(yīng)用現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2 本課題研究?jī)?nèi)容1</p><p>　　2 基于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的金屬探測(cè)識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制3</p><p>　　2.2 金屬探測(cè)識(shí)別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖4</p><p>　　

14、2.3 系統(tǒng)軟硬件技術(shù)說(shuō)明6</p><p>　　2.3.1 金屬檢測(cè)識(shí)別探頭6</p><p>　　2.3.2 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)6</p><p>　　2.3.3 遠(yuǎn)程控制網(wǎng)絡(luò)7</p><p>　　2.3.4 軟總線技術(shù)8</p><p>　　3 基于Labmap軟總線實(shí)現(xiàn)分布式金屬探測(cè)識(shí)別系統(tǒng)10<

15、/p><p>　　3.1金屬探測(cè)硬件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)10</p><p>　　3.1.1 WAGO-I/O現(xiàn)場(chǎng)總線10</p><p>　　3.2結(jié)合Labmap軟總線技術(shù)搭建遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)12</p><p>　　3.2.1 Labmap軟總線平臺(tái)12</p><p>　　3.3上層操作與監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)15<

16、;/p><p>　　3.3.1分布式金屬探測(cè)軟件15</p><p>　　3.3.2 程序流程圖及代碼17</p><p>　　3.3.3操作主界面18</p><p>　　3.3.4 金屬有無(wú)的判別19</p><p>　　3.3.5 檢測(cè)數(shù)據(jù)的查看19</p><p>　　3.3.6

17、系統(tǒng)的退出20</p><p>　　4 系統(tǒng)測(cè)試及結(jié)果22</p><p>　　4.1 功能測(cè)試及結(jié)果23</p><p>　　4.2 難點(diǎn)及其解決方法24</p><p><b>　　5 總 結(jié)26</b></p><p>　　致 謝錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><

18、;p><b>　　參考文獻(xiàn)27</b></p><p>　　附錄1 部分程序代碼28</p><p>　　附錄2 畢業(yè)設(shè)計(jì)作品說(shuō)明書(shū)31</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　網(wǎng)絡(luò)，打破了人們一貫的生活模式，也打破了工業(yè)的生產(chǎn)模式，日新月異的科技帶動(dòng)了經(jīng)

19、濟(jì)的發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)與機(jī)器的結(jié)合逐漸可以完成人類力所不能及的工作，在食品行業(yè)，在安檢，在礦物探測(cè)，在考古界等社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域中，金屬的探測(cè)都有著廣泛的應(yīng)用，而手工工作會(huì)耗費(fèi)大量的人力物力，降低工作效率，為順應(yīng)社會(huì)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的加入可以造就一個(gè)完整的金屬探測(cè)識(shí)別系統(tǒng)，簡(jiǎn)化工作流程，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的分布式現(xiàn)場(chǎng)管理工作，以此代替人力的多余付出，也避免了一定的工作危險(xiǎn)性。</p><p>　　1.1 金屬探測(cè)識(shí)別系統(tǒng)及其應(yīng)用現(xiàn)狀

20、</p><p>　　目前，金屬探測(cè)器已經(jīng)被投入大規(guī)模的生產(chǎn)中，因其功能和市場(chǎng)應(yīng)用領(lǐng)域的不同可分為多種，但單一的金屬探測(cè)器脫離了系統(tǒng)整合的概念，缺少了統(tǒng)一化管理，而金屬探測(cè)識(shí)別系統(tǒng)結(jié)合了工業(yè)控制中的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，融入了以太網(wǎng)，有效地整合成為物聯(lián)網(wǎng)式的系統(tǒng)。</p><p>　　金屬探測(cè)系統(tǒng)的出現(xiàn)帶動(dòng)了新興行業(yè)的發(fā)展，由于社會(huì)犯罪率的上升，人們安全意識(shí)的提高，安全檢查現(xiàn)在已經(jīng)成為全世界多數(shù)公

21、共場(chǎng)所的必須工作流程之一。在考古學(xué)界，金屬探測(cè)也發(fā)揮著重要的作用。本文介紹的即是一種通過(guò)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)操控金屬探測(cè)識(shí)別系統(tǒng)來(lái)管理分布式探測(cè)終端的智能系統(tǒng)。</p><p>　　對(duì)于基于現(xiàn)場(chǎng)總線的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程金屬探測(cè)系統(tǒng)的前景，在當(dāng)今技術(shù)快速發(fā)展的社會(huì)，這項(xiàng)技術(shù)相比之下在可靠性、高精度、經(jīng)濟(jì)性上都有很大優(yōu)勢(shì)，我們將其充分運(yùn)用到機(jī)場(chǎng)安檢、地下金屬礦物探測(cè)、企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)等各領(lǐng)域，這對(duì)于提高現(xiàn)代企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效率的作用是

22、毋庸置疑的。</p><p>　　1.2 本課題研究?jī)?nèi)容</p><p>　　在網(wǎng)絡(luò)普及的同時(shí)，工業(yè)的網(wǎng)絡(luò)控制急速發(fā)展，企業(yè)的智能化管控技術(shù)成為研究熱點(diǎn)，主要致力于開(kāi)發(fā)如何通過(guò)高層網(wǎng)絡(luò)或遠(yuǎn)程管理者來(lái)統(tǒng)一管理多個(gè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。應(yīng)用于安全檢測(cè)及科學(xué)探索的金屬探測(cè)識(shí)別系統(tǒng)也屬于這一范疇，在人工智能化的管理下實(shí)現(xiàn)安全保障的金屬物質(zhì)探測(cè)，因?yàn)榇嬖诙嘧R(shí)別通道，所以需要更統(tǒng)一化的管理。在這種管理困難之下，就

23、需要采用工業(yè)以太網(wǎng)的控制方式，來(lái)解決企業(yè)一體化管理的困難，以實(shí)現(xiàn)高效的自動(dòng)化管理模式。</p><p>　　本課題主要研究采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，結(jié)合上層軟件分布式金屬探測(cè)操作界面和軟總線Labmap技術(shù)，配置統(tǒng)一參數(shù)和物理地址，與工業(yè)以太網(wǎng)充分融合，在網(wǎng)絡(luò)層面提供了統(tǒng)一的通信和數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)，通過(guò)以太網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的統(tǒng)一操控和管理，引入數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，在實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)反饋的同時(shí)，記錄檢測(cè)記錄并生成統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表，解決了工

24、業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線的結(jié)合，軟件中間件和金屬探測(cè)軟件的結(jié)合，軟件中間件與WAGO輸入輸出設(shè)備的結(jié)合，如此實(shí)現(xiàn)工業(yè)管理的一體化，提升自動(dòng)化管理的水平。</p><p>　　2 基于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的金屬探測(cè)識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)的規(guī)模化、對(duì)智能控制監(jiān)控的需求造就了今天的工業(yè)控制

25、網(wǎng)絡(luò)。工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)從最初的計(jì)算機(jī)集或控制系統(tǒng)CCS到集散控制系統(tǒng)DCS，發(fā)展到現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)[1]。工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)使得企業(yè)變得廣域性，管理者能在異地遠(yuǎn)程操控企業(yè)的運(yùn)作系統(tǒng)，外來(lái)用戶也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)系統(tǒng)，這系列的動(dòng)作都靠現(xiàn)場(chǎng)總線來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛯?shí)時(shí)性，充分體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的全球性。工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)這么多年的發(fā)展，為工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)不可估量的便利，在這個(gè)龐大網(wǎng)絡(luò)里，并存著多種技術(shù)，在不同的系統(tǒng)要求下被分為不同的網(wǎng)絡(luò)類型，圖2-1總結(jié)了工業(yè)控

26、制網(wǎng)絡(luò)的4大主要類型[2]：傳統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　圖2-1 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的主要分類</p><p>　　工業(yè)網(wǎng)絡(luò)先進(jìn)控制的目標(biāo)就是為了解決那些采用常規(guī)控制效果不佳甚至無(wú)法對(duì)付的復(fù)雜工業(yè)過(guò)程控制問(wèn)題[3]。一些應(yīng)用場(chǎng)合，特別是跟安全相關(guān)的領(lǐng)域，它們都要求在現(xiàn)場(chǎng)總線節(jié)點(diǎn)里有一個(gè)不會(huì)干擾現(xiàn)有布線也可以進(jìn)行信息交換的模塊。所以我們會(huì)使用具備這一特性

27、的總線技術(shù)（如WAGO-I/O-SYSTEM 753設(shè)備）來(lái)搭建這樣一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，在不管I/O模塊是否結(jié)合可插拔現(xiàn)場(chǎng)布線的情況下，也能夠自由選擇連接每個(gè)個(gè)體I/O模塊甚至現(xiàn)場(chǎng)總線節(jié)點(diǎn)的最佳類型[4]。我們主要利用軟總線和WEB來(lái)監(jiān)控每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，采用操控平臺(tái)采集反饋數(shù)據(jù)或設(shè)置所需的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)可靠的、實(shí)時(shí)的、互操作的數(shù)據(jù)通信。</p><p>　　我們已經(jīng)將現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)成功的帶入了工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，并廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)、工

28、業(yè)生產(chǎn)線和樓宇控制等系統(tǒng)中?？刂凭W(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,其基本趨勢(shì)是逐漸趨向于開(kāi)放性、透明的通訊協(xié)議，雖然現(xiàn)場(chǎng)總線的種類繁多,但各種類間互不兼容，而且其開(kāi)放性是有條件的、不徹底的，這使得這種技術(shù)在工業(yè)上有一定使用范圍的局限性。然而，工業(yè)無(wú)線以太網(wǎng)幾乎支持所有流行的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，有良好的實(shí)時(shí)性和可靠性，強(qiáng)大的抗干擾能力，傳輸速率高等優(yōu)勢(shì)，由于布線少，無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)總線有很強(qiáng)流動(dòng)性，而且易于安裝和維護(hù)[5]，所以順利的進(jìn)入了控制領(lǐng)域，形成了新型的工業(yè)以太網(wǎng)控制網(wǎng)

29、絡(luò)。隨著無(wú)線技術(shù)的進(jìn)步，我們已經(jīng)可以將一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)集成到現(xiàn)有的一個(gè)總線系統(tǒng)中[6]?，F(xiàn)在，工業(yè)以太網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的研究成為目前工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)研究的熱點(diǎn)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也成為人們發(fā)展的方向，我們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出短距離雙向無(wú)線通信的Zigbee技術(shù)，其傳速低但通信效率高，是傳感網(wǎng)絡(luò)的基本通信技術(shù)。還有IEEE 802.11，IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE 802.11g等無(wú)線協(xié)議。針對(duì)現(xiàn)有無(wú)線協(xié)議的不足，我們或許在將來(lái)能開(kāi)發(fā)

30、出更有效的無(wú)線技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中。</p><p>　　2.2 金屬探測(cè)識(shí)別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　基于網(wǎng)絡(luò)控制的金屬探測(cè)識(shí)別系統(tǒng)采用雙向通信進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操控與數(shù)據(jù)管理，圖2-2為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架圖。</p><p>　　圖2-2 基于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的金屬探測(cè)識(shí)別系統(tǒng)</p><p>　　基于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的金屬探測(cè)識(shí)別系統(tǒng)采用軟硬件結(jié)合的方式

31、，從遠(yuǎn)端到近端分別為：遠(yuǎn)程控制PC機(jī)或任意與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的控制臺(tái)（其中包含自行開(kāi)發(fā)的金屬探測(cè)識(shí)別上層軟件和軟總線對(duì)上層軟件的應(yīng)用部分）、軟總線對(duì)物理級(jí)設(shè)施的應(yīng)用部分、互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)、多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)塊及其各自連接的金屬探測(cè)傳感器。</p><p>　　針對(duì)系統(tǒng)特性與實(shí)際設(shè)計(jì)環(huán)境的需要，系統(tǒng)采用C#編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)金屬檢測(cè)的高層軟件，融入SQL語(yǔ)句完成的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，達(dá)到用戶界面操作和金屬探測(cè)結(jié)果計(jì)數(shù)及匯總的功能，并結(jié)合軟件

32、中間件這個(gè)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)軟件部分，以任意一臺(tái)互聯(lián)網(wǎng)中的遠(yuǎn)程PC機(jī)控制現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)單機(jī)多控，讓管理更“接近”現(xiàn)場(chǎng)。軟件中間件面向分布式應(yīng)用軟件，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用之間的互操作。耦合多種不同現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議，從而簡(jiǎn)化了應(yīng)用層和物理層的信號(hào)傳輸。在兩個(gè)應(yīng)用層軟件執(zhí)行前，需要配置相同的Handle值。軟總線平臺(tái)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)下層連接的是現(xiàn)場(chǎng)總線模塊，因此現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)具備NET網(wǎng)口以及自身的IP地址，以此省略近端PC機(jī)的媒介作用。根據(jù)近遠(yuǎn)端控制和傳送數(shù)據(jù)量多少的要求，系

33、統(tǒng)使用并行總線，面向工業(yè)自動(dòng)化控制。現(xiàn)場(chǎng)終端為多個(gè)金屬檢測(cè)器，感應(yīng)金屬是否存在，實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)返回至上層設(shè)備最終到達(dá)控制臺(tái)。在雙向通信中，管理者進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及系統(tǒng)參數(shù)配置，成功實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能特性。以下為系統(tǒng)的特點(diǎn)介紹及功能分析。</p><p>　　2.3 系統(tǒng)軟硬件技術(shù)說(shuō)明</p><p>　　金屬探測(cè)識(shí)別系統(tǒng)采用了軟硬件結(jié)合的概念，以網(wǎng)絡(luò)控制和軟總線平臺(tái)為基礎(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的金

34、屬探測(cè)識(shí)別和計(jì)數(shù)。其部分物理硬件設(shè)備及軟件應(yīng)用特點(diǎn)介紹如下。</p><p>　　2.3.1 金屬檢測(cè)識(shí)別探頭</p><p>　　因?qū)嶒?yàn)環(huán)境因素的影響，該系統(tǒng)采用簡(jiǎn)易金屬探測(cè)器設(shè)備，用于模擬機(jī)場(chǎng)檢測(cè)通道，探頭形狀如圖2-3。</p><p>　　圖2-3 金屬探測(cè)器實(shí)物圖</p><p>　　2.3.2 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)</p>

35、<p>　　現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)（FieldBus），是一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，按照國(guó)際電工委員會(huì)IEC／SC65C的定義，是指安裝在生產(chǎn)區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)裝置之間、以及現(xiàn)場(chǎng)裝置與控制室內(nèi)的自動(dòng)控制裝置之間的數(shù)字式、串行和多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線，也被稱為現(xiàn)場(chǎng)底層設(shè)備控制網(wǎng)絡(luò)[7]。作為一種底層控制網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)場(chǎng)總線面向于生產(chǎn)控制設(shè)備，是雙向串行、數(shù)字式、開(kāi)放式、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。以現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)的全數(shù)字控制系統(tǒng)就叫現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS。FCS對(duì)標(biāo)準(zhǔn)

36、的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議作了簡(jiǎn)化,省略了一些中間層,只包括ISO/OSI7層模型中的3層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。</p><p>　　現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)[8]如下： </p><p>　?。?）以數(shù)字式通信方式取代設(shè)備級(jí)的模擬量和開(kāi)關(guān)量信號(hào)；</p><p>　　（2）車間級(jí)與設(shè)備級(jí)通信的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)；</p><p>　?。?）現(xiàn)場(chǎng)總線使自控

37、系統(tǒng)與設(shè)備加入工廠信息網(wǎng)絡(luò)，成為企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)底層，使企業(yè)信息溝通的覆蓋范圍一直延伸到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)；</p><p>　?。?）在控制系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)總線是工廠計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)到現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備的延伸，是支撐現(xiàn)場(chǎng)級(jí)與車間級(jí)信息集成的技術(shù)基礎(chǔ)。</p><p>　　由于上述特點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)到通訊技術(shù)，都具有不同上層高速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的特色。</p><p>　　現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的更大利

38、益表現(xiàn)為能最大限度地發(fā)揮和調(diào)度現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備的智能處理功能，從而使得現(xiàn)場(chǎng)級(jí)能將更有效的信息傳遞給管理級(jí)，而管理級(jí)能更好地將控制命令下載到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備[9]。目前已開(kāi)發(fā)出40多種現(xiàn)場(chǎng)總線，其中最具影響力的有5種，分別是CAN總線、LonWorks、Profibus、FF總線和HART總線[10]。在傳輸速率和距離、應(yīng)用場(chǎng)合和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等方面，每種總線都具有不同的特點(diǎn)。因?yàn)榇嬖谶@種多種總線并存的局面，系統(tǒng)集成就面臨著更為復(fù)雜的任務(wù)。下面分別對(duì)這五種總

39、線結(jié)構(gòu)做簡(jiǎn)單介紹。它不僅是一個(gè)基層網(wǎng)絡(luò)，而且還是一種開(kāi)放式、新型全分布控制系統(tǒng)。這項(xiàng)以智能傳感、控制、計(jì)算機(jī)、數(shù)字通訊等技術(shù)為主要內(nèi)容的綜合技術(shù)，已經(jīng)受到世界范圍的關(guān)注，成為自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)，并將導(dǎo)致自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)備的深刻變革。</p><p>　　該系統(tǒng)采用的是Modbus TCP/IP協(xié)議。Modbus TCP/IP，顧名思義，它是在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)上應(yīng)用的Modbus協(xié)議，是Modbus的延

40、伸，定義了一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的、開(kāi)放和廣泛應(yīng)用的傳輸協(xié)議。它是一種面向連接的自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)，一種通用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，具有廣域的數(shù)據(jù)處理能力，在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中可以進(jìn)行集中監(jiān)控。</p><p>　　2.3.3 遠(yuǎn)程控制網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　在信息技術(shù)蓬勃發(fā)展的今天，社會(huì)需要在最具有成本效益的情形下，控制和管理在遠(yuǎn)處的計(jì)算機(jī)、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、終端模塊等信息設(shè)備，集中化管理異地軟硬件設(shè)備成為當(dāng)務(wù)之急。遠(yuǎn)程控制的

41、誕生解決了這些問(wèn)題，它突破了管理過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)的地域和環(huán)境的限制，讓管理者可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器或處于互聯(lián)中的任意一臺(tái)PC機(jī)甚至手機(jī)都可以監(jiān)控設(shè)備信息，猶如現(xiàn)場(chǎng)操作一般。</p><p>　　圖2-4 基于現(xiàn)場(chǎng)總線的遠(yuǎn)程監(jiān)控示意圖</p><p>　　遠(yuǎn)程控制，是指遠(yuǎn)端的控制系統(tǒng)通過(guò)通信系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制[11]。在基于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制的金屬探測(cè)識(shí)別系統(tǒng)當(dāng)中，遠(yuǎn)程的監(jiān)控是在現(xiàn)場(chǎng)總線的基礎(chǔ)

42、上實(shí)現(xiàn)的，現(xiàn)場(chǎng)總線作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，構(gòu)成了開(kāi)放式的、數(shù)字化的控制網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)示意圖如圖2-4所示。 </p><p>　　2.3.4 軟總線技術(shù)</p><p>　　軟總線技術(shù)是一類軟件，位于PC機(jī)操作系統(tǒng)之上，監(jiān)控軟件之下。Labmap是一個(gè)軟件中間件總線系統(tǒng)，在實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性方面有更好的標(biāo)準(zhǔn)，被用作軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)提取和控制。它已成功地配置在自動(dòng)化、醫(yī)療和其他領(lǐng)域中。越來(lái)越多的工序自動(dòng)化系

43、統(tǒng)需要數(shù)據(jù)庫(kù)方案的支持，通過(guò)與數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)互操作，使得Labmap進(jìn)一步集成到了客戶系統(tǒng)軟件中[12]。Labmap具備了以下優(yōu)點(diǎn):最大可靠性、簡(jiǎn)易安裝、容易地集成到現(xiàn)有系統(tǒng)、生產(chǎn)費(fèi)用低和遠(yuǎn)距離服務(wù)能力。</p><p>　　Labmap軟總線包含兩個(gè)抽象化等級(jí)概念：一個(gè)是應(yīng)用界面，另一個(gè)是硬件驅(qū)動(dòng)界面。Labmap還支持眾多的軟件和硬件協(xié)議，如OPC, AK, Modbus, CAN總線等，而且它還提供了一個(gè)

44、接口庫(kù)支持即插即用。Labmap軟總線支持網(wǎng)絡(luò)的傳輸，將網(wǎng)絡(luò)抽象成一個(gè)硬件接口，即Labnet[13]，它對(duì)應(yīng)于OSI模型的表示層和應(yīng)用層，但對(duì)于上層應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)，它是完全透明的，因?yàn)榇蟛糠值木W(wǎng)絡(luò)操作都是通過(guò)TCP/IP SOCKET完成的。因此，在Wago系統(tǒng)中可以采用這種遠(yuǎn)程控制方式實(shí)現(xiàn)分布式控制。Labmap對(duì)模塊化的支持滿足了現(xiàn)代自動(dòng)化控制系統(tǒng)的需求，已經(jīng)被成功應(yīng)用到自動(dòng)控制領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)和測(cè)試中。</p><p

45、>　　3 基于Labmap軟總線實(shí)現(xiàn)分布式金屬探測(cè)識(shí)別系統(tǒng)</p><p>　　3.1金屬探測(cè)硬件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　如圖3-1所示為系統(tǒng)的整體硬件部分，充分體現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線的集成化設(shè)計(jì)。</p><p>　　圖3-1 基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的金屬檢測(cè)系統(tǒng)硬件</p><p>　　3.1.1 WAGO-I/O現(xiàn)場(chǎng)總線</p&g

46、t;<p>　　系統(tǒng)采用WAGO-I/O-SYSTEM 750作為硬件設(shè)施的輸入輸出模塊，它是德國(guó)萬(wàn)可公司生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)總線輸入/輸出系統(tǒng)設(shè)備之一，WAGO 支持多種標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，在一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線的節(jié)點(diǎn)中可以集成不同的I/O信號(hào)，從而方便系統(tǒng)設(shè)計(jì)成為定制的現(xiàn)場(chǎng)總線節(jié)點(diǎn)，是現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的物理基礎(chǔ)。</p><p>　　WAGO-I/O-SYSTEM 750已成功應(yīng)用于眾多工業(yè)、生產(chǎn)及過(guò)程控制自動(dòng)化領(lǐng)域中，成

47、為重要的模塊化現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)。它具有以下優(yōu)點(diǎn)[14]：</p><p>　　（1）安裝簡(jiǎn)單：模塊化結(jié)構(gòu)，體積小，節(jié)省空間；連接快速簡(jiǎn)單，即插即用，縮短了75%的配線時(shí)間；采用WAGO獨(dú)自研發(fā)的籠式彈簧接線技術(shù)，不銹鋼彈簧將自動(dòng)提供一個(gè)恰當(dāng)?shù)膹椈蓧毫?，插線式連接提供了最適宜的接觸面，以保障一個(gè)安全可靠的連接。</p><p>　?。?）組裝靈活：可根據(jù)系統(tǒng)需要任意將各種功能模塊隨意組合，并可根

48、據(jù)需要隨時(shí)更換總線適配器和其它功能模塊，能應(yīng)設(shè)計(jì)要求選擇適配器或者可編程控制器，為將來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線統(tǒng)一提供方便。 </p><p>　?。?）功能齊全：支持大多數(shù)開(kāi)放式控制層現(xiàn)場(chǎng)總線；功能模塊品種多，功能齊全，有獨(dú)特的電源電壓結(jié)構(gòu)，包含有適用于各種電壓等級(jí)信號(hào)的開(kāi)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(jì)數(shù)器模塊，電源模塊，接口模塊等，標(biāo)記及診斷功能完善，最重要的是具備了網(wǎng)口的設(shè)置，通過(guò)網(wǎng)線可以直接

49、與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。 </p><p>　　（4）設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)：每個(gè)模塊上的通道數(shù)量少，為經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)總線節(jié)點(diǎn)提供了條件。 </p><p>　　WAGO 750系列在分布式金屬探測(cè)的系統(tǒng)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的組成為三個(gè)部分：現(xiàn)場(chǎng)總線可編程控制器、I/O模塊還有終端模塊。在這個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線中，總線連接器后面接模擬輸出模塊，然后是模擬輸入模塊，增量式編碼器模塊和末端模塊。WAGO I/O system作為一種分布

50、式現(xiàn)場(chǎng)總線，具備反饋功能，可以通過(guò)以太網(wǎng)與Labmap平臺(tái)互聯(lián)。系統(tǒng)正常運(yùn)作之后，我們利用WAGO上的標(biāo)識(shí)及診斷功能來(lái)判別系統(tǒng)的正常運(yùn)作。WAGO I/O的種種優(yōu)勢(shì)都滿足了分布式金屬探測(cè)識(shí)別系統(tǒng)的要求。如圖3-2為WAGO I/O設(shè)備的實(shí)物連接圖。</p><p>　　圖3-2 WAGO I/O現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)物圖</p><p>　　其中與I/O模塊連接的是子系統(tǒng)中的金屬探測(cè)器；通過(guò)NET網(wǎng)

51、口將WAGO現(xiàn)場(chǎng)總線直接與互聯(lián)網(wǎng)相連，具備獨(dú)立的物理IP地址，幫助節(jié)省了中間媒介PC機(jī)的過(guò)渡。</p><p>　　3.2結(jié)合Labmap軟總線技術(shù)搭建遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)</p><p>　　3.2.1 Labmap軟總線平臺(tái)</p><p>　　Labmap軟總線平臺(tái)是金屬探測(cè)識(shí)別系統(tǒng)中最重要的技術(shù)之一。大量的信息在系統(tǒng)中進(jìn)行交換和整合，不同的信息相互交織在一起，不同的

52、現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)需要在同一個(gè)平臺(tái)上傳輸控制信號(hào)，這就需要有一個(gè)統(tǒng)一的信息交換平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的傳輸，又因?yàn)槎喾N現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的存在，這就更需要一個(gè)兼容平臺(tái)。Labmap解決了系統(tǒng)模塊之間的無(wú)縫連接，達(dá)到了軟件的終極目標(biāo)[15]——松耦合，即軟件易于維護(hù)、易于測(cè)試、易于擴(kuò)展的程度，成為面向分布式邏輯組件的控制網(wǎng)絡(luò)軟件，但缺點(diǎn)是在提高各子系統(tǒng)的自由度的同時(shí)，也降低了其關(guān)聯(lián)度。</p><p>　　有了Labmap軟件中間件的

53、存在，高層的金屬探測(cè)系統(tǒng)軟件才可以運(yùn)行，Labmap的最大功勞在于將復(fù)雜的系統(tǒng)通信傳輸簡(jiǎn)化成為應(yīng)用層軟件間的通信。我們利用Labmap軟總線訪問(wèn)WAGO系統(tǒng)，在金屬探測(cè)系統(tǒng)中，我們將其Handle值設(shè)為固定值100，下面創(chuàng)建一個(gè)Handle值為2000的寄存器為例。Labmap軟總線的操作步驟如下：</p><p>　?。?）運(yùn)行Labmap軟件,創(chuàng)建新寄存器，將數(shù)據(jù)傳輸設(shè)定為輸出型，返回?cái)?shù)據(jù)類型為整型，流程圖如

54、圖3-3，3-4和3-5。</p><p>　　圖3-3 Labmap主界面 圖3-4 創(chuàng)建新寄存器</p><p>　　圖3-5 寄存器列表</p><p>　　（2）圖3-6與3-7：輸入硬件WAGO的物理地址，創(chuàng)建開(kāi)關(guān)1，設(shè)定Handle值設(shè)為2000。</p><p>　　圖3-6 確

55、定終端物理地址 圖3-7 設(shè)定Handle值</p><p>　?。?）設(shè)置時(shí)間參數(shù)和數(shù)據(jù)反饋條件等</p><p>　　圖3-8 永久寄存器的參數(shù)設(shè)置</p><p>　?。?）在實(shí)際運(yùn)行時(shí)使用Handle值100，查看檢測(cè)結(jié)果Integer變化。</p><p>　　有金屬時(shí)返回?cái)?shù)值由0變?yōu)?&l

56、t;/p><p>　　圖3-9 檢測(cè)結(jié)果的返回</p><p>　　在未使用上層軟件的情況下，我們以此簡(jiǎn)單的檢測(cè)金屬探測(cè)的結(jié)果，但缺少了數(shù)據(jù)庫(kù)的支持，我們無(wú)法完成數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄的功能，所以我們結(jié)合了C#語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)，在上層應(yīng)用軟件和軟總線并用的基礎(chǔ)上來(lái)實(shí)現(xiàn)完整的功能。</p><p>　　3.3上層操作與監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</p><p>　　3.

57、3.1分布式金屬探測(cè)軟件</p><p>　?。?）編程語(yǔ)言的使用 </p><p>　　C#是微軟公司發(fā)布的一種面向?qū)ο蟮摹⑦\(yùn)行于．NET Framework環(huán)境之上的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。C#可認(rèn)為是C的升級(jí)加強(qiáng)版。C是一種優(yōu)良的面向過(guò)程的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，而且得到了普遍的推廣。但是隨著面向?qū)ο缶幊趟枷氲呐d起，C已經(jīng)不能滿足要求，因此繼而出現(xiàn)了C++、Java、C#等。C#是Microsoft

58、公司設(shè)計(jì)的一種編程語(yǔ)言。C#和Java都是在語(yǔ)法上借用了C的一些形式而已，跟C，C++沒(méi)有多少聯(lián)系了。C#松散地基于C／C++，并且有很多方面和Java類似，具有快速開(kāi)發(fā)能力和強(qiáng)大靈活的能力。</p><p>　　我們使用C#開(kāi)發(fā)一個(gè)連接數(shù)據(jù)庫(kù)使用的上層應(yīng)用軟件，其中包括Labmap的連接、數(shù)據(jù)庫(kù)的連接、表格的生成、控制界面的設(shè)計(jì)等等。在代碼編程中，首先連接控制終端的Labmap軟總線，配置相同參數(shù)，然后設(shè)定多通

59、道檢測(cè)點(diǎn)，判斷探測(cè)結(jié)果，其中還使用SQL語(yǔ)句，實(shí)時(shí)輸入并刷新數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)數(shù)據(jù)，并以編號(hào)和時(shí)間區(qū)分，保持現(xiàn)場(chǎng)與管理的同步性。代碼中還設(shè)計(jì)了窗口轉(zhuǎn)換和退出菜單的功能。</p><p>　?。?）SQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)</p><p>　　數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了金屬探測(cè)計(jì)數(shù)與數(shù)據(jù)匯總的功能，在數(shù)據(jù)庫(kù)的使用上，我們采用了SQL語(yǔ)句。SQL，即結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言，主要功能就是同各種數(shù)據(jù)庫(kù)建立聯(lián)系和溝通，SQL S

60、ERVER在企業(yè)資源規(guī)劃和客戶應(yīng)用系統(tǒng)上占據(jù)著很大一部分比例，是新一代的數(shù)據(jù)管理及分析軟件，。利用SQL語(yǔ)句命令，我們可以在數(shù)據(jù)庫(kù)中增加、刪除、修改和查詢數(shù)據(jù)。</p><p>　　SQL SERVER的所有數(shù)據(jù)或信息都被保存在由一個(gè)或者多個(gè)表格組成的數(shù)據(jù)庫(kù)中，每個(gè)表格都有自己唯一的名稱，由行和列組成。不像其他的語(yǔ)言，SQL沒(méi)有函數(shù)定義和循環(huán)結(jié)構(gòu)等功能，但功能強(qiáng)大，具有可伸縮性、性價(jià)比高、擴(kuò)充性好等優(yōu)點(diǎn)。<

61、/p><p>　　本系統(tǒng)中，總線連接器和PC上運(yùn)行的LabMap軟總線之間的ModBus/TCP連接是C/S結(jié)構(gòu)，總線連接器是服務(wù)器，LabMap軟總線上的ModBus協(xié)議驅(qū)動(dòng)實(shí)體是客戶端。因此，在軟件設(shè)計(jì)中，我們采用的是基于C/S體系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)技術(shù)。表3-1介紹了幾種ADO編程模型中的主要對(duì)象名。</p><p>　　表3-1 ADO編程模型關(guān)鍵對(duì)象描述</p><

62、;p>　　ADO是一個(gè)在簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)模型中封裝用于存取數(shù)據(jù)源的COM組件，它降低了應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)和維護(hù)的成本。ADO可以在VB、VC、ASP和Internet Explorer中使用。</p><p>　　3.3.2 程序流程圖及代碼</p><p>　　我們用金屬探測(cè)識(shí)別系統(tǒng)來(lái)模擬機(jī)場(chǎng)的多個(gè)安檢通道場(chǎng)景，具體程序代碼及操作界面圖如下：</p><p><b&

63、gt;　　（1）程序流程圖</b></p><p>　　圖3-10 金屬探測(cè)系統(tǒng)高層操作軟件程序流程圖</p><p>　?。?）主要功能程序代碼</p><p><b>　　1.數(shù)據(jù)庫(kù)的連接</b></p><p>　　2.檢測(cè)通道設(shè)置與結(jié)果判斷</p><p><b>　

64、　3.統(tǒng)計(jì)結(jié)果</b></p><p><b>　　4.查看數(shù)據(jù)庫(kù)</b></p><p>　　3.3.3操作主界面</p><p>　　系統(tǒng)運(yùn)行后將生成兩個(gè)不同界面，以下為分布式機(jī)場(chǎng)通道監(jiān)測(cè)點(diǎn)的操作界面，需要系統(tǒng)運(yùn)作時(shí)要點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鈕?？刂浦髅姘逡?jiàn)圖3-11，檢測(cè)通道的開(kāi)關(guān)根據(jù)管理員的要求操控：</p><p

65、>　　圖3-11 機(jī)場(chǎng)通道金屬檢測(cè)控制主界面</p><p>　　3.3.4 金屬有無(wú)的判別</p><p>　　運(yùn)行DigitalLED.cs后，我們以LED燈來(lái)判別金屬的有無(wú)：</p><p>　　圖3-12 LED指示燈 </p><p>　　3.3.5 檢測(cè)數(shù)據(jù)的查看</p><p>　　將“查看”事項(xiàng)

66、編寫入用戶界面代碼，以瀏覽檢測(cè)記錄表，如圖3-13所示。</p><p>　　圖3-13 進(jìn)入查詢</p><p>　　測(cè)試結(jié)果的查看需要數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的支持，在設(shè)計(jì)中，我們連接到一個(gè)名為“test”的數(shù)據(jù)庫(kù)，用戶名為“sa”，密碼為“sa”，添加連接的窗口如圖3-14。</p><p>　　圖3-14 添加數(shù)據(jù)庫(kù)</p><p>　　圖3-4

67、為監(jiān)測(cè)記錄的查看表，分別列舉：編號(hào)、時(shí)間、通道號(hào)。最終的統(tǒng)計(jì)結(jié)果將在此分列表顯示，若有金屬接觸則顯示“攜帶金屬”，讓管理者更直觀更簡(jiǎn)潔的了解檢測(cè)金屬的情況：</p><p>　　圖3-15 查看檢測(cè)記錄表圖</p><p>　　3.3.6 系統(tǒng)的退出</p><p>　　選擇“文件”“退出”：</p><p>　　圖3-16 系統(tǒng)的退出&

68、lt;/p><p>　　系統(tǒng)的人性化允許用戶方便快捷的操作，在保證界面簡(jiǎn)潔和可靠性的同時(shí)，滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐叫?，記錄列表的生成，達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。不足的是用戶界面更強(qiáng)的功能完善，控件的單一性，還有表格的數(shù)據(jù)具體化。</p><p>　　4 系統(tǒng)測(cè)試及結(jié)果</p><p>　　這一章內(nèi)容將詳細(xì)介紹分布式金屬探測(cè)系統(tǒng)的配置和測(cè)試。首先我們?cè)赑C機(jī)上安裝軟總線LabMap，從

69、總線連接器的標(biāo)簽上獲取其MAC地址，連接PC和總線節(jié)點(diǎn)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備互聯(lián)，最后配置總線連接器的IP地址，配置現(xiàn)場(chǎng)總線和PC之間的以太網(wǎng)TCP/IP連接，并連接PC和總線節(jié)點(diǎn)。圖4-1為系統(tǒng)物理拓?fù)鋱D，具備網(wǎng)絡(luò)接口的現(xiàn)場(chǎng)總線模塊可以省略近端控制點(diǎn)，即PC中間媒介的本地控制，直接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。</p><p>　　圖4-1 系統(tǒng)物理拓?fù)鋱D</p><p>　　運(yùn)行Microsoft Visua

70、l Studio 2005，打開(kāi)編寫好的代碼，運(yùn)行后對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行操控。Form1——主界面，DigitalLED——指示燈，以及查看檢測(cè)記錄界面，如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 金屬檢測(cè)程序代碼分塊</p><p>　　4.1 功能測(cè)試及結(jié)果</p><p>　?。?）在PC控制器上打開(kāi)金屬探測(cè)識(shí)別軟件，點(diǎn)擊“開(kāi)始”，然后將金屬物品靠近金屬探頭

71、放置，用戶界面即時(shí)顯示檢測(cè)結(jié)果。</p><p>　　圖4-3 金屬檢測(cè)程序</p><p>　　當(dāng)探頭近距離接觸金屬物品，黃色指示燈亮，然后通過(guò)線路將數(shù)據(jù)反饋至WAGO I/O，通道1（Add：0）綠燈亮，如圖4-4和4-5。</p><p>　　圖4-4 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)金屬物質(zhì)</p><p>　　圖4-5 現(xiàn)場(chǎng)總線的顯示</p>

72、;<p>　?。?）根據(jù)一段時(shí)間的檢測(cè)，查看各通道的檢測(cè)記錄，如圖4-6檢測(cè)結(jié)果表，表格由多行多列組成，詳細(xì)記錄了具體時(shí)間的返回信息，管理者可以統(tǒng)籌的瀏覽一切現(xiàn)場(chǎng)情況。</p><p>　　圖4-6 檢測(cè)結(jié)果匯總表</p><p>　　4.2 難點(diǎn)及其解決方法</p><p>　　設(shè)計(jì)這個(gè)系統(tǒng)的整個(gè)過(guò)程中，初次接觸了現(xiàn)場(chǎng)總線與軟總線的概念，這些恰恰

73、是應(yīng)用中最核心的技術(shù)，所以做了大量的前期工作，累積了一定的文獻(xiàn)基礎(chǔ)，對(duì)系統(tǒng)體系有了大概的掌握與構(gòu)圖。但是難免還是會(huì)出現(xiàn)設(shè)計(jì)問(wèn)題與難點(diǎn)。下面我對(duì)主要的設(shè)計(jì)難點(diǎn)及其解決方案進(jìn)行簡(jiǎn)單的列舉：</p><p>　?。?）因?yàn)槭擒浻布Y(jié)合的系統(tǒng)化概念，需要更注意兩者之間銜接的問(wèn)題，處理好物理層和應(yīng)用層的信息傳輸；</p><p>　　解決方法：Labmap軟總線平中間件的使用。解決了多種現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議

74、之間的差異造成的耦合問(wèn)題，將管理操作簡(jiǎn)單化、統(tǒng)一化。</p><p>　　（2）搭建遠(yuǎn)程控制網(wǎng)絡(luò)，涉及網(wǎng)絡(luò)的連接，IP地址的確認(rèn)，要保障信息傳遞的安全可靠性，但是若WAGO現(xiàn)場(chǎng)總線沒(méi)有網(wǎng)口，怎樣處理？</p><p>　　解決方法：沒(méi)有網(wǎng)口就沒(méi)有物理地址，這樣就實(shí)現(xiàn)不了遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制，所以需要一臺(tái)中間媒介PC機(jī)來(lái)完成，從而將終端硬件模塊通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與遠(yuǎn)端控制臺(tái)連接。</p>&l

75、t;p><b>　　5 總 結(jié)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)方案按照任務(wù)書(shū)的要求，完成了硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和調(diào)試等步驟，最終實(shí)現(xiàn)了任務(wù)書(shū)中要求的所有功能。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先，我大概了解了設(shè)計(jì)要求，熟悉了系統(tǒng)的框架與功能，查閱和收集大量的相關(guān)資料，作為設(shè)計(jì)研究的理論基礎(chǔ)。在針對(duì)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的分布式控制模式下，我研究掌握了Labmap軟總線的使用方法，并結(jié)合編程所開(kāi)發(fā)的上層應(yīng)用軟件對(duì)多個(gè)

76、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施管控一體化，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)與同步記錄?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的多樣化要求現(xiàn)場(chǎng)總線適配器/控制器、</p><p>　　I/O模塊、末端模塊要有很好的兼容性，在學(xué)習(xí)WAGO 750系列的各節(jié)點(diǎn)模塊及功能之后，使用模塊的任意搭配可以有效的解決設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題，同時(shí)提供方便靈活的接線和安裝。</p><p>　　在設(shè)計(jì)這個(gè)系統(tǒng)的時(shí)候，我接觸了之前完全陌生的編程語(yǔ)言和硬件設(shè)施，研究了新的控制系統(tǒng)模式，

77、了解了物聯(lián)網(wǎng)的概念和數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用，但相對(duì)于一個(gè)學(xué)期時(shí)間和本人自身有限的知識(shí)，系統(tǒng)還有待于進(jìn)一步的改進(jìn)和創(chuàng)新。</p><p>　　利用C#代碼可以設(shè)計(jì)出更多樣化功能的上層軟件控制界面，在我的分布式金屬探測(cè)識(shí)別系統(tǒng)中，只是呈現(xiàn)了最基本的監(jiān)控和數(shù)據(jù)記錄功能，為了豐富為更多樣化的上層軟件，可以將操作界面設(shè)計(jì)的更加完善，設(shè)計(jì)出更多的功能，在檢測(cè)是否有金屬存在的基礎(chǔ)上，可以改進(jìn)金屬探頭，以獲得更全面的數(shù)據(jù)，比如金屬的大小，

78、種類等，在數(shù)據(jù)表中可以添加危險(xiǎn)等級(jí)。SQL語(yǔ)言能使系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)建立聯(lián)系與溝通，在列表與數(shù)據(jù)查詢上我們還可以對(duì)編程設(shè)計(jì)有更深入的研究。</p><p>　　這次的設(shè)計(jì)涉及最新的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和發(fā)展成熟的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，包含以太網(wǎng)知識(shí)、輸入輸出模塊的連接、程序的編程等，將這些知識(shí)概念結(jié)合在一起組成一個(gè)整體的設(shè)計(jì)，是以前學(xué)習(xí)中沒(méi)有遇到過(guò)的。研究過(guò)程中我也遇到了很多的困難，從軟總線與現(xiàn)場(chǎng)的簡(jiǎn)單連接控制，以太網(wǎng)的建立，到用戶端軟

79、件的編程，多個(gè)金屬探頭的使用，都需要自己認(rèn)真的進(jìn)行分析、探討并最終得到解決。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)四年的一個(gè)總結(jié)，非常好的鍛煉了我以所學(xué)的知識(shí)結(jié)合實(shí)際情況解決問(wèn)題的能力，加強(qiáng)了我對(duì)事情考慮的全面性，更好的培養(yǎng)了我獨(dú)立面對(duì)困難的應(yīng)對(duì)能力，是對(duì)自己所學(xué)的一個(gè)大總結(jié)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]王浩.吳中福.王平.工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)安全模型

80、研究[J].計(jì)算機(jī)科學(xué),2007,34(5)：96-98.</p><p>　　[2]胡毅.于東.劉明烈.工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2010,37(1)：23-27,46. </p><p>　　[3]劉勇.趙子先.工業(yè)過(guò)程控制先進(jìn)技術(shù)發(fā)展概論[J].中國(guó)科技信息,2005,(10):112-113.</p><p>　　[4] WAGO

81、Innovative Connections，www.wago.us.</p><p>　　[5] A. Willig, K. Matheus, and A. Wolisz, “Wireless technology in industrial networks，” Proc. of the IEEE, vol. 93, no. 6, June 2005.</p><p>　　[6] Do

82、ng-Hyuk Choi and Dong-Sung Kim.“ Wireless Fieldbus for Networked Control Systems using LR-WPAN，”International Journal of Control, Automation, and Systems, vol. 6, no. 1, pp. 119-125, February 2008.</p><p>　　

83、[7] 李興龍.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及控制系統(tǒng)[J].黑龍江造紙,2006（1）：53.</p><p>　　[8] 鐘文濤.時(shí)國(guó)平.基于現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)的特點(diǎn)與應(yīng)用[J].科技廣場(chǎng)，2005（12）：31-33.</p><p>　　[9]閔建華.Fieldbus技術(shù)的研發(fā)方向[J].科技廣場(chǎng),2007(11):234-237.</p><p>　　[10] 賀毅.趙望達(dá)

84、.劉勇求.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用及其發(fā)展趨勢(shì)探討[J].工業(yè)計(jì)量，2005，15（1）：21-23.</p><p>　　[11] 邢增蓮.淺談遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)研究[J].中國(guó)科技縱橫，2010（22）：43-44.</p><p>　　[12] C.Bruce-Boye, W.Kanewski, D.Kazakov and YaohuiWu. LabMap軟件總線中間件和ODBC數(shù)據(jù)庫(kù)的集成[

85、J].自動(dòng)化博覽，2005（5）：21-22.</p><p>　　[13]邵鵬飛.基于Labmap軟總線的WAGO控制系統(tǒng)[Z].www.cbb-software.com,2005-11-30.</p><p>　　[14] www.wago.com.cn</p><p>　　[15] 彭晨陽(yáng).松耦合——軟件的終極目標(biāo)[J].軟件世界，2006（3）：78.<

86、;/p><p>　　附錄1 部分程序代碼</p><p>　　using System;</p><p>　　using System.Collections.Generic;</p><p>　　using System.ComponentModel;</p><p>　　using System.Data;</

87、p><p>　　using System.Drawing;</p><p>　　using System.Text;</p><p>　　using System.Windows.Forms;</p><p>　　using System.Data.SqlClient;</p><p>　　using LabMapDotN

88、et;</p><p>　　namespace 金屬檢測(cè)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　public partial class Form1 : Form</p><p><b>　　{</b></p><p>　　public Form1()&

89、lt;/p><p><b>　　{</b></p><p>　　InitializeComponent();</p><p>　　if (labmap == null)</p><p>　　labmap = LabMap.Instance;</p><p><b>　　}</b>

90、</p><p>　　private LabMap labmap;</p><p>　　private int n_int_i = 0;</p><p>　　private string n_string_Channel;</p><p>　　static string connstr = "server=MONITOR;datab

91、ase=test;uid=sa;pwd=sa"; //連接數(shù)據(jù)庫(kù)</p><p>　　/// <summary></p><p><b>　　/// 保存數(shù)據(jù)</b></p><p>　　/// </summary></p><p>　　private v

92、oid datebase_input()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　SqlConnection conn = new SqlConnection(connstr);</p><p><b>　　try</b></p><p><b>　　{</b&g

93、t;</p><p>　　conn.Open();</p><p>　　SqlCommand cmd = new SqlCommand("Select * from 金屬檢測(cè)", conn); //sql語(yǔ)句</p><p>　　SqlDataAdapter da = new SqlDataAdapter()

94、;</p><p>　　da.SelectCommand = cmd;</p><p>　　DataSet ds = new DataSet();</p><p>　　da.Fill(ds);</p><p>　　conn.Close(); //輸出編號(hào)<

95、/p><p>　　foreach (DataRow t in ds.Tables[0].Rows)</p><p>　　{ n_int_i++; } //編號(hào)加一</p><p>　　SqlCommandBuilder cb = new SqlCommandBuilder(da);<

96、/p><p>　　DataRow r = ds.Tables[0].NewRow();</p><p>　　r["編號(hào)"] = n_int_i++;</p><p>　　r["時(shí)間"] = DateTime.Now;</p><p>　　r[n_string_Channel] = "攜帶金屬&qu

97、ot;;</p><p>　　ds.Tables[0].Rows.Add(r); //增加一條記錄</p><p>　　da.Update(ds); //更新</p><p><b>　　}</b></p><p>　　catch (Exception e)</p><

98、;p><b>　　{</b></p><p>　　MessageBox.Show(e.Message);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/// <summary></p>&l

99、t;p><b>　　/// 委托</b></p><p>　　/// </summary></p><p>　　/// <param name="HandleNo"></param></p><p>　　/// <param name="Value">

100、</param></p><p>　　/// <param name="Stamp"></param></p><p>　　/// <param name="Overrun"></param></p><p>　　void labmap_OnIntHandleChan

101、ge(uint HandleNo, int Value, IntPtr Stamp, int Overrun)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if (HandleNo == DL1.HandleNo && Value == 1)</p><p><b>　　{</b></

102、p><p>　　DL1.IsDigitalOn = true; //判斷燈是否亮著</p><p>　　n_int_i = 1;</p><p>　　n_string_Channel = "通道一";</p><p>　　datebase_input();</p>&

103、lt;p><b>　　}</b></p><p>　　else if (HandleNo == DL1.HandleNo && Value == 0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　DL1.IsDigitalOn = false;</p><p>

104、<b>　　}</b></p><p>　　if (HandleNo == DL2.HandleNo && Value == 1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　DL2.IsDigitalOn = true;</p><p>　　n_int_i = 1;

105、</p><p>　　n_string_Channel = "通道二";</p><p>　　datebase_input();</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if (HandleNo == DL2.HandleNo && Value == 0)

106、</p><p><b>　　{</b></p><p>　　DL2.IsDigitalOn = false;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if (HandleNo == DL3.HandleNo && Value == 1)</p>&

107、lt;p><b>　　{</b></p><p>　　DL3.IsDigitalOn = true;</p><p>　　n_int_i = 1;</p><p>　　n_string_Channel = "通道三";</p><p>　　datebase_input();</p>

108、<p><b>　　}</b></p><p>　　else if (HandleNo == DL3.HandleNo && Value == 0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　DL3.IsDigitalOn = false;</p><p&g

109、t;<b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/// <summary></p><p><b>　　/// 退出菜單</b></p><p>　　/// </summary></p><p&

110、gt;　　/// <param name="sender"></param></p><p>　　/// <param name="e"></param></p><p>　　private void 退出ToolStripMenuItem_Click(object sender, EventArgs

111、e)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　this.Close();</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/// <summary></p><p><b>　　/// 查看數(shù)據(jù)庫(kù)</b><

112、;/p><p>　　/// </summary></p><p>　　/// <param name="sender"></param></p><p>　　/// <param name="e"></param></p><p>　　privat

113、e void 查看檢測(cè)記錄ToolStripMenuItem_Click(object sender, EventArgs e)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　查看檢測(cè)記錄 checks = new 查看檢測(cè)記錄();</p><p>　　checks.ShowDialog();</p><p&

114、gt;<b>　　}</b></p><p>　　附錄2 畢業(yè)設(shè)計(jì)作品說(shuō)明書(shū)</p><p><b>　　一、作品名稱</b></p><p>　　基于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的金屬探測(cè)識(shí)別系統(tǒng)研究</p><p><b>　　二、作品功能</b></p><p>　

115、　1、提供管理者操控界面，結(jié)合軟總線管理檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)；</p><p>　　2、具備數(shù)據(jù)庫(kù)的連接功能，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，生成記錄表；</p><p>　　3、以數(shù)字LED燈判別是否有金屬的通過(guò)；</p><p>　　4、金屬近距離的檢測(cè)功能；</p><p>　　5、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)對(duì)實(shí)體的操控；</p><p>　　6、分布式的