①已有的現場總線標準過多，僅IEC國際標準就包含了8個類型，未能統一到單一標準上來，多種現場總線并存已成定局。
②不同類型的現場總線設備均配有專用的通信協議，互相之間不能兼容，無法實現互操作，無法協同工作，也無法實現信息的無縫集成。
為了解決同一控制系統中多種現場總線的集成問題，在一些工程中通常是利用某種標準技術(如OPC技術等)開發能夠連接其現場總線的接口。但各現場總線標準沒有完全統一，需要開發大量的接口才能滿足不同工控對象的需要。因此，我們提出了基于TCWIP的以太網LCD電子標簽系統。
1、基于TCP/IP的以太網LCD 電子標簽輔助揀貨系統
基于TCP/IP的以太網LCD電子標簽是一套安裝在儲位上的液晶顯示裝置。它顯示待揀物品的型號、數量等有效參數，籍此來引導揀貨工作人員正確、快速、輕松地完成揀貨工作。圖1為實際生產中的LED電子標簽揀貨系統。
圖1 電子標簽揀貨系統
在我們的系統中，采用的Ethernet/IP是一種既支持I/0又支持數據交換的開放式工業網絡，采用以太網交換機實現各設備間的點對點連接，能同時支持lOMb/s和100 Mb/s以太網商用產品，便于實現大量數據的高速傳輸，如圖2所示。
圖2 基于TCPIP的以太網LCD電子標簽系統結構圖
這樣整個系統具有以下優點：
①標準化。標準化的底層通信協議，標準化的元器件，如：集線器或交換機。
②結構簡單，穩定性、可靠性高。
③結構開放、帶寬高、互換性好。
④布線簡單、管理方便。
⑤成本低。
2、基于TCP/IP的以太網LCD電子標簽軟件設計
軟件復用一直是軟件程序員夢寐以求的技術。設計模式在某種程度上替我們解決了這個問題，因為它描述了一個在我們周圍不斷重復發生的問題，以及該問題的解決方案的核心。從圖2的網絡結構上可以看出，整個基于TCP/IP的以太網電子標簽系統，直接由計算機通過網卡點對點地控制各個LCD電子標簽單元，因此，具有全開放、成本低、帶寬高、穩定性和可靠性高、布線簡單，運行效率高，管理方便，成本較低的特點。在物流分揀系統中，準確、迅速、及時地顯示諸如物品種類、名稱、數量以及系統的工作狀態等信息，是保證物流系統正常工作，提高系統作業效率的基本條件。因此，穩定可靠是我們設計的基本原則。
系統在控制上的功能可以簡化為：
主控計算機：
(1)對上接收從各個LCD電子標簽單元返回的數據;
(2)對下向各個LCD電子標簽單元發送主控數據信息。
LCD電子標簽：
(1)顯示待分揀物品的種類、名稱、數量、圖形或其他相關信息等;
(2)與主控計算機的網卡通信，上傳和接收數據;
(3)通信沖突檢測(CSMA—CD);
(4)輸入裝置產生相應的輸入，如按鈕、鍵盤等;
(5)輸出裝置產生相應的輸出，如揚聲器，四色燈等。
圖3 基于TCPIP的LCD電子標簽結構圖
圖3為基于TCP/IP的以太網LCD電子標簽的硬件結構，主要由LCD顯示單元、TCP/IP通信芯片、輸入設備(如：按鈕、鍵盤)、輸出設備(如：揚聲器、四色燈等)以及其他外設和單片機DSP以及其他服務電路組成。整個系統的用例圖如圖4所示。
在硬件服務層上，我們采用面向對象的設計方法將LCD顯示單元、按鈕、鍵盤、四色燈、TCP/IP封裝成一個個的對象。這樣也便于今后硬件服務系統的擴充。
由于我們采用的LCD顯示單元，其顯示內容豐富，能顯示數字、字符、圖形、圖片等絕大部分數據，并且支持彩色顯示。本部分的封裝是整個系統的核心和關鍵，因此我們在設計時采用了Composite模式，將文本、直線、圓、矩形、圖片等分別封裝成對象，通過一個公共的抽象類displayObject的接口來實現各自在LCD顯示單元上的重畫(paint)功能，將這些對象的公共屬性存放于接口中，而各自的個體屬性則分別放于各自的類定義中。
LCD顯示單元和這些待顯示數據對象之間為包含關系(Com.posite)。這樣設計的特點是按照LCD電子標簽系統的自然組成對象劃分類，各自獨立封裝，可擴展性非常好，并且結構簡單。
由于本系統基于TCP/IP的以太網，直接采用TCP/IP進行點對點的通信，所以整個類結構比較簡單，LCD電子標簽系統的封裝結構如圖5所示。
圖5 電子標簽系統的類封裝系統圖
由于目前的LCD還不支持真彩，因此在我們的設計中單獨采用一個COLOR類來存放能夠支持的色彩對象。其中Device類捆綁TCP/IP芯片類來接收發送數據，LCD顯示屏以及其他的外設都繼承Device類，以獲取數據傳輸和接收功能。數字、字符、圖形等則繼承抽象類displayObject類。這樣設計的一個很明顯的優勢就是：今后如果有什么新的設備或顯示功能添加，不會影響到原來已經設計調試好的功能。
其c++結構代碼如下：
圖6為采用本方法開發的單個電子標簽屏幕顯示系統的設計操作界面。圖中顯示的為主控計算機下發的一個字符串對象、一個圖片對象和兩個直線對象。
圖6 電子標簽顯示圖
3、結語
本文介紹了基于TCP/IP的以太網LCD電子標簽系統設計，提出并實現了基于面向對象和軟件設計模式的裝設計方法，在實際使用中代碼靈活、結構簡單、系統穩定，而且維護起來也十分方便。