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基于LabVIEW与PLC的串级控制系统设计
摘 要:详细介绍了采用RS232串口完成LabVIEW与PLC之间通讯,并利用该方法,设计了一种基于LabVIEW与PLC的串级控制系统。实验结果表明:控制系统已达到了预期的设计效果。 关键词:LabVIEW;PLC;串级控制;串口通讯
The design of a cascade control system based on LabVIEW and PLC
XIE Jianjun,WANG Hongmeng,XU Chunmei
(Power and Mechanical Engineering School of Wuhan University,Hube i Wuhan 430072,China)
Abstract:This article discusses an approac h to the realization of the RS232 serial transfer between LabVIEW and PLC.The ap p roach is used to design a cascade control system based on LabVIEW and PLC.The re sult of experiments shows that a satisfactory solution is reached. Key words:LabVIEW;PLC;cascade control;serial transfer
在过程控制中,由于工业现场非常分散,I/O点数众多,各种仪表的工作环境 非常恶劣,采用数据采集卡和LabVIEW开发平台来完成现场的数据采集和控制显然不可取。 考虑到过程控制中的过程参数变化不是很快,而PLC恰恰可以克服数据采集卡在过程控制 中的不足,并且具有较高的性能比,因而采取以PLC为下位机,以装有LabVI EW软件的工控机为上位机开发平台,通过RS232或RS485串口与PLC通讯,实现对工业现场的 监控与现场数据的分析。这样可以利用LabVIEW软件强大的数据处理功能和良好 的人机交互环境通过简单的编程实现上位机的SCADA功能。
1系统的基本结构 现以实验室中的双容水箱对象为例来构建基于LabVIEW与PLC的过程控制系统。系统结构如图1所示。系统采用OMRON公司C200HG系列的PLC为下位机,用RS232型电缆将HO ST LINK模块直接连到装有LabVIEW的工控机的串口上。
2PLC与上位机连接系统的通讯 上位机与PLC之间的通信实际上是计算机与PLC通信模块HOST LINK之间交换命 令和响应的过程。上位机具有初始传送优先权,所有通讯均由上 位机启动,不需要PLC编写通信程序,HOST LINK能够对上位机发送来的字符串进行分析,检查数据格式,分析指令代码,然后根据指令代码进行相应的操作,并向上位机发出响应信号。通知上位机已完成或反映通信的错误,如奇偶校验错误、FCS错误、代码错误等。在一次交换中传输的命令格式和应 答数据称之为一帧。命令帧要通过用户编写的上位机通讯程序实现,PLC的上位链(HostLink )单元会根据上位机发来的命令帧自动生成响应帧返回给上位机。
2.1命令帧格式 上位机命令格式如下: 其中@表示一帧的开始。节点号是上位机按该号来识别PLC。识别码是含有两个字 符的上位机链接命令代码,它表示上位机要对PLC进行何种操作,其识别码的含义见文献[4]。“正文”包括起始字和字数,起始字指的是要读写通道的起始地址,字数是指要读写的通道个数。FCS设置两个字符帧检查顺序码,FCS码由上位机计算,并设置在命令帧里。它主要是 用来保证在传送一帧数据时,在终止符前安排一个FCS码,以检查在传送数据时,是否发生 错误。FCS码的具体算法是:从一帧数据的开始到帧正文结束(FCS之前)所有数据字符的ASCI I码执行“异或”操作的结果,此结果是一个8位二进制数,然后分别把其高4位和低4位转换成两个16进制数并看成ASCII码。终止符是“*”,“回车”符表示命令的结束。2.2应答帧格式 应答帧是由PLC自动返回的,其应答格式如下: 其中“结束码”是两位16进制数,它是PLC返回给上位机的通讯错误代码,其中00表示通讯无错误,不同错误代码的含义可参考编程手册。“正文”中每4位16进制表示一个通道的数据。2.3LabVIEW与PLC通讯的实现 (1)PLC上位机链接设置 采用RS232C端口时,需要置DM6645的12~15位为0,PLC的节点号设置在DM6648的00~07位。 文中采
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