基于串口實(shí)現LabVIEW與PLC的無(wú)線(xiàn)通信

一、引言

LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是美國國家儀器公司（National Instruments）推出一種基于圖形語(yǔ)言（G 語(yǔ)言）的開(kāi)發(fā)環(huán)境，編程非常方便，人機交互界面直觀(guān)友好，用戶(hù)可以創(chuàng )建獨立的可執行文件，能夠脫離開(kāi)發(fā)環(huán)境而單獨運行，是目前最流行的虛擬儀器編程平臺，廣泛應用于測試測量、過(guò)程控制、實(shí)驗室研究與自動(dòng)化等方面。

可編程控制器（Programmable Logic Controller，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC）是將計算機技術(shù)、通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)結合在一起的自動(dòng)控制設備，具有可靠性高、體積小、功耗低、抗干擾能力強等諸多優(yōu)點(diǎn)，保證其在溫度和濕度都較高、空間較小、工作環(huán)境惡劣的環(huán)境下穩定、可靠、長(cháng)時(shí)間連續地工作。

將 LabVIEW 與PLC 結合起來(lái)應用于工程實(shí)踐，不僅可以大大降低成本、縮短開(kāi)發(fā)周期，而且可以使得控制操作方便、界面美觀(guān)。

二、應用背景

在某遙控模型裝置的研制過(guò)程中，因被遙控裝置的體積小、重量輕、內部結構復雜，以及其惡劣的工作環(huán)境決定了不適合在裝置內部安裝普通計算機，所以選用體積小重量輕、工作可靠的松下公司FPE 型PLC 來(lái)作為被遙控裝置被控端的主控單元。該型號的PLC 有16點(diǎn)輸入和16 點(diǎn)輸出，程序容量可達32KB。PLC 在遙控裝置中的作用主要是采集模型裝置的狀態(tài)、接收遙控端的控制信號以及驅動(dòng)電機等。遙控端選用普通計算機，作用主要是負責讀取PLC 中模型裝置的相關(guān)動(dòng)態(tài)數據并進(jìn)行相關(guān)運算、根據具體工作模式給PLC 端自動(dòng)發(fā)送控制信號或者通過(guò)采集人工輸入信號并將其發(fā)送給被遙控裝置的PLC。

鑒于 LabVIEW 軟件可方便實(shí)現數據采集和信號處理，具有強大的外部接口能力，而且采用LabVIEW 編寫(xiě)控制程序主界面的既簡(jiǎn)單美觀(guān)，又能節約開(kāi)發(fā)時(shí)間，大大提高了程序設計效率等優(yōu)點(diǎn)，遙控端的控制程序采用LabVIEW 編寫(xiě)。

三、LavVIEW 與PLC 的無(wú)線(xiàn)通信

由于模型裝置的遙控端和被控端相隔的距離較遠，為方便控制被控裝置的運動(dòng)，所以考慮采用無(wú)線(xiàn)通信的方式讓遙控端與被控端進(jìn)行通信聯(lián)系。LabVIEW 與PLC 之間的通信通常是采用串口方式，為此只需在這兩者之間架設無(wú)線(xiàn)電臺，并以無(wú)線(xiàn)電臺為橋梁實(shí)現LabVIEW與PLC 之間通過(guò)串口進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信。

3.1 無(wú)線(xiàn)電臺及其與終端的連接

我們采用深圳市友訊達科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的 FC211LP 微功率無(wú)線(xiàn)數傳模塊作為無(wú)線(xiàn)電臺。該電臺工作頻率在ISM 頻段（載波頻率433MHz），基于FSK 的調制方式，采用高效信道編碼技術(shù)，提高了數據抗突發(fā)干擾和隨機干擾的能力。其傳輸性能優(yōu)良，接口多樣，且設置使用方便，共提供三種內部接口方式：TTL/RS232/RS485，并提供透明的數據接口，接口波特率為1200/2400/4800/9600Bit/s，空中波特率為1200/2400/4800/9600Bit/s，用戶(hù)均可根據實(shí)際需要進(jìn)行設置。另外，該電臺還具有可靠性高、體積小、重量輕等特點(diǎn)。

該電臺采用單片射頻集成電路及單片 MCU，外圍電路少，電臺與被控端和遙控端的連接如圖1 所示。



將電臺和用戶(hù)終端連接好后，只需打開(kāi)其附帶的編程軟件Fc211sp，進(jìn)行相關(guān)設置即可使用。在這個(gè)編程軟件中，可以讀取電臺當前設置，也可以改變信道、空中頻率以及端口等的相關(guān)設置。由于PLC 與LabVIEW 之間數據傳送是雙向的，所以?xún)蓚€(gè)電臺的設置應當完全一致。