朱帥

摘要：實(shí)訓(xùn)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和動手能力是因人而異的，學(xué)習(xí)能力和動手能力較高的學(xué)生可以操作較多的設(shè)備，學(xué)習(xí)能力和動手能力較差的學(xué)生只能操作較少的設(shè)備。作者首先利用人臉識別設(shè)備采集實(shí)訓(xùn)學(xué)生的人臉信息，并進(jìn)行權(quán)限分類，然后將人臉識別設(shè)備與工控設(shè)備PLC通過profinet等協(xié)議完成通信，最后在PLC編程設(shè)計(jì)中，根據(jù)實(shí)訓(xùn)學(xué)生的不同權(quán)限，設(shè)計(jì)不同的控制程序，實(shí)現(xiàn)了實(shí)訓(xùn)學(xué)生對設(shè)備不同權(quán)限的操作。這樣不僅提高了實(shí)訓(xùn)課的課堂效率還保證了設(shè)備安全和學(xué)生的人身安全。

關(guān)鍵詞：人臉識別設(shè)備;工控設(shè)備;權(quán)限分類

中圖分類號：G434 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ?論文編號：1674-2117（2018）11-0083-03

緒論

筆者以天煌教儀的THPWSD-1型給排水設(shè)備安裝與控制實(shí)訓(xùn)裝置為研究目標(biāo)。電氣柜控制四個(gè)水泵分別為消防泵、生活泵、鍋爐、排水泵。其中消防泵和排水泵程序的編寫和調(diào)試相對簡單;生活泵和鍋爐程序的編寫和調(diào)試都很復(fù)雜，需要長時(shí)間的學(xué)習(xí)才能完全掌握。學(xué)生如果掌握不熟練，會在調(diào)試的過程中遇到很多問題，如常常忘記了生活水泵在自動運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致水箱里的水經(jīng)常會溢出，進(jìn)而使得訓(xùn)練場地產(chǎn)生積水、電氣設(shè)備進(jìn)水容易損壞。所以在學(xué)習(xí)的初期對實(shí)訓(xùn)和技能訓(xùn)練的學(xué)生需要進(jìn)行權(quán)限設(shè)置。對于學(xué)習(xí)能力好的學(xué)生，可以設(shè)置較高的權(quán)限，讓其進(jìn)行四個(gè)泵的程序編寫與調(diào)試工作。對于學(xué)習(xí)能力較差的學(xué)生，可設(shè)置較低的權(quán)限，只讓其進(jìn)行排水泵或消防泵的程序編寫與調(diào)試工作。通過設(shè)置多個(gè)權(quán)限，學(xué)習(xí)能力不同的學(xué)生可以完成與之相符的工作，并對電氣柜的安全起到了很好的保護(hù)作用。這樣不僅保證了實(shí)訓(xùn)設(shè)備的安全，還提高了實(shí)訓(xùn)課上學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

目前，多采用指紋識別進(jìn)行權(quán)限分類，但在實(shí)訓(xùn)現(xiàn)場由于實(shí)訓(xùn)人員手上會有油或者其他導(dǎo)體，指紋識別采集信息經(jīng)常失敗。而采用人臉識別技術(shù)，采集人臉信息，對操作人員進(jìn)行權(quán)限分類，既確保了身份的唯一性，又不會受周圍環(huán)境的過多影響，采集信息的成功率將大大提高。

權(quán)限分類管理

假設(shè)某班級學(xué)生共30人，將所有實(shí)訓(xùn)學(xué)生的信息進(jìn)行登記，包括姓名、學(xué)號等。通過軟件設(shè)置，學(xué)習(xí)能力水平較高的10人權(quán)限設(shè)為A類，學(xué)習(xí)能力一般的10人權(quán)限設(shè)為B類，學(xué)習(xí)能力較差的10人權(quán)限設(shè)為C類。具有A類操作權(quán)限的人可以完成四個(gè)泵的運(yùn)行調(diào)試;具有B類操作權(quán)限的人可完成三個(gè)泵的運(yùn)行調(diào)試;具有C類操作權(quán)限的人只能完成兩個(gè)泵的運(yùn)行調(diào)試。當(dāng)用人臉識別設(shè)備掃描實(shí)訓(xùn)學(xué)生時(shí)，不同的實(shí)訓(xùn)學(xué)生，會有不同的工作權(quán)限輸出。

人臉識別設(shè)備與PLC的通信

當(dāng)前，將人臉識別用在工控設(shè)備上的分權(quán)限操作中還不多見，尤其是與工控設(shè)備PLC產(chǎn)生聯(lián)系的更少。因?yàn)椋F(xiàn)階段人臉識別的算法很復(fù)雜，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)PLC無法直接識別，筆者在本設(shè)備平臺對人臉識別的數(shù)據(jù)進(jìn)行了轉(zhuǎn)換，有兩種方案將人臉識別設(shè)備的權(quán)限數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為PLC能夠識別的I/O變量。

第一種方案如圖1所示，人臉識別設(shè)備的數(shù)據(jù)通過韋根協(xié)議傳輸?shù)娇刂颇K，控制模塊的數(shù)據(jù)就是數(shù)字量，通過RS485協(xié)議，直接傳輸?shù)絇LC的I/O口。這種通信方式局限性很大，沒有可擴(kuò)展性。

第二種方案如圖2所示，人臉識別設(shè)備，通過韋根協(xié)議，將人臉信息傳輸?shù)娇刂颇K，控制模塊輸出相關(guān)的開關(guān)量，然后連接到轉(zhuǎn)換模塊輸入口中，轉(zhuǎn)換模塊的輸出支持PROFINET、PROFIBUS、485、CAN總線等多種協(xié)議傳送到PLC的數(shù)字量輸入口中。不同的工作人員將擁有不同的工作權(quán)限，并實(shí)現(xiàn)不同權(quán)限下工控設(shè)備的運(yùn)行與停止。這種通信方式速度快，可擴(kuò)展性強(qiáng)。

設(shè)計(jì)編程

在西門子PLC的編程軟件的符號表中將人臉識別設(shè)備轉(zhuǎn)化來的數(shù)據(jù)與PLC的I/O口對應(yīng)起來，如圖3所示。

編寫相應(yīng)程序，如圖4、圖5、下頁圖6所示。具有權(quán)限A的實(shí)訓(xùn)學(xué)生，經(jīng)過人臉識別設(shè)備識別后，I0.0導(dǎo)通，就可以控制消防泵、生活泵、排水泵、鍋爐的操作。具有權(quán)限B的操作人員，經(jīng)過人臉識別設(shè)備識別后，I0.1導(dǎo)通，就可以控制消防泵、排水泵、鍋爐的操作。具有權(quán)限C的操作人員，經(jīng)過人臉識別設(shè)備識別后，I0.2導(dǎo)通，只可以控制消防泵、鍋爐的操作。這樣學(xué)習(xí)水平不同的實(shí)訓(xùn)學(xué)生，只能完成相應(yīng)的操作權(quán)限，這樣不僅提高了實(shí)訓(xùn)課堂效率，還保證了設(shè)備安全和實(shí)訓(xùn)學(xué)生的人身安全。

小結(jié)

首先，筆者根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)能力不同，通過人臉設(shè)備和控制模塊完成了對實(shí)訓(xùn)學(xué)生的權(quán)限分類，即A類、B類、C類;接著，搭建了人臉識別設(shè)備與工控設(shè)備PLC的數(shù)據(jù)通信平臺;最后，在編程軟件中，編寫不同的權(quán)限，使得實(shí)訓(xùn)學(xué)生擁有不同的權(quán)限可以操作不同的設(shè)備。這樣通過人臉識別技術(shù)，不僅保證身份識別的方便性、唯一性，還提高了課堂效率，保證了設(shè)備安全和學(xué)生的人身安全。