基于虛擬儀器的PLC監控系統設計

0 引言
在過(guò)程控制中，由于工業(yè)現場(chǎng)非常分散，I／O點(diǎn)數眾多，各種儀表的工作環(huán)境非常惡劣，采用數據采集卡和LabVIEW開(kāi)發(fā)平臺來(lái)完成現場(chǎng)的數據采集和控制顯然不可取?？紤]到過(guò)程控制中的過(guò)程參數變化不是很快，而PLC恰恰可以克服數據采集卡在過(guò)程控制中的不足，并且
具有較高的性?xún)r(jià)比，因而采取以PLC為下位機，以裝有LabVIEW軟件的工控機為上位機開(kāi)發(fā)平臺。通過(guò)RS-232和RS-485串口與PLC通信，實(shí)現對工業(yè)現場(chǎng)的監控與現場(chǎng)數據的分析。本文根據這個(gè)思想設計了一個(gè)工業(yè)遠程監控系統，上位機采用PC機，下位機采用西門(mén)子PLC S7-200。介紹了一種在LabVIEW 8．6平臺上開(kāi)發(fā)PC機和PLC實(shí)時(shí)監控的軟件的編程方法，在此基礎上構建了基于PLC的主從式虛擬儀器測控系統。

1 系統構成與自由口通信模式
1．1 PC與PLC的通信方式
S7-200 CPU上的通信口是與RS-485兼容的9針D型連接器。PLC還提供了實(shí)現RS-485與PC機上RS-232相連接的PC／PPI電纜，可以方便地實(shí)現S7系列PLC與PC之間的硬件連接。圖1是PC與PLC通信的示意圖，利用主機上的232串口，通過(guò)RS232-RS485轉換模塊與PLC相連。系統中如果應用多個(gè)PLC模塊或其他具有RS485串行通信能力的設備，亦可方便地聯(lián)網(wǎng)或構成網(wǎng)絡(luò )測控系統。

1．2 PC與PLC的通信協(xié)議
西門(mén)子S7-200系列的PLC可以在四種通信模式下工作：PPI、MPI、PROFIBUS-DP和自由口通信模式。自由口通信模式是由用戶(hù)程序來(lái)控制CPU的串口通信。用戶(hù)可以利用發(fā)送／接收中斷、發(fā)送／接收指令來(lái)控制通信的操作，實(shí)現與打印機、條形碼閱讀器等設備的通信。
本文主機與PLC之間串行通信采用的是自由通信協(xié)議。該協(xié)議采用主從結構的通信方式，傳輸模式是RTU，適用于半雙工的RS485總線(xiàn)。協(xié)議規定總線(xiàn)上有一個(gè)主機，多個(gè)從機，每個(gè)從機分配惟一的地址。工作時(shí)可以采用命令應答的通信方式，每一種命令幀對應著(zhù)一種應答幀。主機向要訪(fǎng)問(wèn)的從機發(fā)出命令幀，地址匹配的從機做出響應，向主機發(fā)出命令幀對應的應答幀。自由通信協(xié)議中，為命令幀定義了許多功能碼，不同的功能碼要求從機進(jìn)行不同的響應。PLC在將傳感器信號轉換為數據后將其存儲在變量存儲區的固定區域。此時(shí)PLC的串口一直處于接收狀態(tài)，直到接收到來(lái)自上位機的讀命令后，轉為發(fā)送狀態(tài)，將變量存儲區中的數據通過(guò)串口發(fā)送給上位機?？紤]到收發(fā)切換有一定的時(shí)間間隔，所以必須延遲一段時(shí)間再轉為發(fā)送數據。