【正文】 帶來的這一軟件平臺可集成多種計算模型，盡 可能縮短設計過程中的實現(xiàn)時間。其二，程序框圖，即代碼，同樣也是圖形化的界面，其執(zhí)行順序由數(shù)據(jù)流來決定，這一點在軟件開發(fā)中是至關重要的。例如，目前的 3 GHz PC 就可用來進行復 雜的頻域和調制分析以用于通信測試應用。 Clayton Christensen 在《 Innovators Dilemma》一書中是這樣描述這一現(xiàn)象的：當一個市場領導者面臨著同行 /競爭對手推出更新、更先進的技術之后，他們往往就要喪失原先的領導地位了，因此技術領導者 (即革新者 )們也面臨了新的技術革新所帶來的困境。 ” 虛 擬儀器技術，以及其他實質相似的概念，為增加靈活性、降低投資成本、提高測試系統(tǒng)使用壽命，同時確保可靠性等要求，提供了一個理想的解決方案。在軟件的體系結構上， LabVIEW DSC 通過一個基于事件 的處理器來記錄歷史數(shù)據(jù)、處理報警信息并與 I/O 設備進行通信。 LabVIEW DSC 模塊功能介紹 LabVIEW DSC(數(shù)據(jù)記錄與監(jiān)控 )模塊是交互地開發(fā)分布式監(jiān)測和控制系統(tǒng)的比較好的途徑。 其中前兩種方法只適合與少量點數(shù)的 OPC 標簽連接，因為需要編寫多段代碼或者是通過 For 循環(huán)來讀寫，因此當點數(shù)增多時會降低讀寫速度并讓系統(tǒng)變得不利于維護。 Tag Engineering 是 DSC 模塊的重要組成部分，它是 OPC 數(shù)據(jù)服務器的數(shù)據(jù)項 Item與 DSC 模塊的 Tag 進行連接的中間件，完成開關 OPC 服務器、初始化連接、記錄數(shù)據(jù)、報警等功能。在實現(xiàn)對 OPC Server 訪問前，先要對系統(tǒng)進行配置 :OPC Server 支持軟件的安裝、 OPC Server 的注冊和 OPC Server 運行環(huán)境的配置。訪問它的 URL 格式為“ Datasoeket Server與 OPC Server 建立連接后，可以實時傳遞數(shù)據(jù)，即 Datasocket 以一定的速率循環(huán)訪問OPC Sevrer 的數(shù)據(jù)項，一旦數(shù)據(jù)改變，新數(shù)據(jù)就會發(fā)送到 DataSocket Server 上。然后將讀取得數(shù)據(jù)放在 OPC Server 中作為一個個的 OPC 標簽發(fā)布即可。這種程序可復用程度低，不符合軟件工程的發(fā)展趨勢。工程人員和用戶在設備選型上有了更多的選擇，可以根據(jù)實際情況的不同，選擇切合實際的設備。當綁定好以后，擁護就可以把共享變量當作普通的變量一樣操作就可以了，而不需要知道這個共享變量的底層到底在和哪臺電腦的哪個 OPC 標簽通訊。合理選擇數(shù)據(jù)采集設備，充分利用 LabVIEW 集成開發(fā)環(huán)境和 DSC 模塊的優(yōu)勢。如圖 46 所示 基于 OPC 技術的 LabVIEW 與 PLCs 通信 31 與此同時還可以設定該共享變量的一些其它屬性，例如 :是否存儲，報警上下限，變量描述，用戶獲取權限等。 DSC 作 為 OPC 客戶可方便地從 OPC 服務器緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。這個標準定義了在應用 Microsoft 操作系統(tǒng) COM(Component object Model) 和DCOM(Distributed Object Model)協(xié)議的基礎上，基于 PC 的客戶機 /服務器之間交換實時數(shù)據(jù)的方法。但是，在計算機控制的發(fā)展過程中，不同的廠家提供不同的協(xié)議，即使同一廠家的不同設備。 圖 35 矩陣法查鍵思路流程圖 圖 43 基于 DSC 模塊訪問 OPC 服務器的軟件結構框圖 利用 LabVIEW 開發(fā)自己的 OPC Server 基于 OPC 技術的 LabVIEW 與 PLCs 通信 29 當用戶開發(fā)自己的硬件設備或者某些硬件廠商不提供 OPC Server 時，編寫該硬件設備的 OPC Server 就很重要了。 Datasocket 技術的核心是 Datasocket Server Manager 和 Datasocket Server，它們可以位于網(wǎng)絡任意一臺計算機上。 通過 Datasocket 實現(xiàn)對 OPC Sevrer 的訪問， 基于 ActiveX 的實現(xiàn)方法只能訪問 OPC Server 的自動化接口，應用范圍窄，實時性較差 。 DSC模塊使用 Tag連接 OPC數(shù)據(jù)項。 在 LabVIEW 中訪問 OPCServer 的方法有兩種，一種是通過 Datasocket 函數(shù)，另一種是通過 LabvIEW DSC 模塊。利用 DSC 的 Image Navigator 工具可以調用豐富的圖庫資源，從而大大減少界面設計時間，從整體上提高人機界面的質量。 LabVIEW 是一個業(yè)界領先的工業(yè)標準軟件工具，用于開發(fā)測試、測量和控制系統(tǒng)，它是專為工程師和科學家而設計的直觀的圖形化編程語言。 隨著產(chǎn)品開發(fā)時間不斷縮短，帶給儀器供應商的壓力也越大。同樣的，半導體行業(yè)正不斷推 動技術進步、以及現(xiàn)成即用的商業(yè) ADC 和 DAC 的標準，使得這些技術可以像在傳統(tǒng)廠商定義的儀器上使用一樣，在模塊化儀器上得到應用，并為開放的平臺提供更多的優(yōu)勢，在用戶需求改變的情況下，讓終端用戶無需替換整個系統(tǒng)，就可以實現(xiàn)元件的升級，并擁有自定義配置的功能。至此， LabVIEW 就確立了在虛擬儀器技術中的基礎和核心地位。因此，借助 LabVIEW，用戶可以擁有一個從設計、原型到發(fā)布至嵌入式系統(tǒng)的完整圖形 化平臺。 陜西科技大學本科畢業(yè)論文（設計說明書） 22 第四章 LabVIEW DSC 模塊 引言 隨著工業(yè)控制系統(tǒng)中計算機的引入，應用于自動工業(yè)控制的軟件和協(xié)議也越來越多。 OPC 的設計者在設計 OPC 時遵循如下原則： 易于實現(xiàn)。實現(xiàn)了應用程序和工業(yè)控制設備之間高效、靈活的數(shù)據(jù)讀寫。 OPC Serve:內部的實時數(shù)據(jù)存取服務 (同步與異步方式 )。OPCGroup 級別管理被稱為 OPC Item 的各個過程變量。 OPC Server Object 的功能主要表現(xiàn)為 : 創(chuàng)建和管理 OPC Group 對象 。 它們依次呈包含關系，如圖 34 所示。瀏覽功能是選用功能， OPC Server 不支持瀏覽的時候，即使執(zhí)行 Create Browser 也不會生成這個對象。 opC 服務器對象用來提供關于服務器對象自身的相關信息，并且作為 OPC 組對象的容器。 G 語言概述除了編程方式不同， LabVIEW 具有所有編程語言的特征，因此它的編程語言被稱為 G 語言 (圖形化編程語言 )。 2. LabVIEW 與傳統(tǒng)計算機語言的區(qū)別 與傳統(tǒng)的計算機語言相比， LabVIEW 是使用科學家和工程師所熟悉的術語、圖標和概念，使用圖形化的符號而不是傳統(tǒng)的文本式指令來描述程序。 VISA 器標準驅動程序。但本文采用 S7200軟件做為硬件替代。 、易于使用 PLC 編程采用梯形圖語言，使得操作人員可以方便的調整系統(tǒng)編程和組態(tài)。 系統(tǒng)框圖如下圖 5 所示 圖 15 基于 OPC 技術的 LabVIEW 與 PLCs 通信的 系統(tǒng)框圖 基于 OPC 技術的 LabVIEW 與 PLCs 通信 7 第二章 系統(tǒng)的總體方案設計 系統(tǒng)總體設計方案概述 系統(tǒng)總體設計如下圖所示 21 圖 21 系統(tǒng)總體設計 本文是在 PC 運行的 WINDOWS XP 上完成的 ,系統(tǒng)上運行 ，附加 DSCNI OPC Client/Servers S7200 PLC S7200 PLC WINDOWS XP 陜西科技大學本科畢業(yè)論文（設計說明書） 8 模塊技術 modbus I/O Servers，通過 NI OPC Client/Server，完成添加 S7200 軟件（通信參數(shù)設置相一致），最終在 上建立新的 OPC 層上共享變量（數(shù)據(jù)常量），并把通過波形圖顯示出 來。如圖所示 圖 13 Seimens S7200 軟件 OPC 技術概述 工業(yè)控制領域用到大量的現(xiàn)場設備，在 OPC 出現(xiàn)以前，軟件開發(fā)商需要開發(fā)大量的驅動程序來連接這些設備。 目前， PLC在國內外已廣泛應用于電力、鋼鐵、石油、化工、建材、機械制造、汽車、輕紡、環(huán)保以及文化娛樂等各行各業(yè)隨著 PLC性能價格比的不斷提高，其應用會越來越廣。它的功能模塊全部都是以硬件或固定軟件的形式存在，無論是開發(fā)還是應用，都缺乏靈活性。虛擬儀器，它既具有傳統(tǒng)儀器的功能，又有別于其他傳統(tǒng)儀器。利用面向 NI LabVIEW 的Modbus 函數(shù)庫或者 DSC 模塊中內置的 Modbus I/O 服務器，您可以使用任何以太網(wǎng)或串口作為一臺 Modbus TCP 或 Modbus 串行主設備或從設備。隨 著多核處理器在 PC 上的普及， LabVIEW 的編程人員們將受益于一種更簡化的圖形化方式來進行多線程操作，以盡可能地利用多核處理技術的最大性能，同時卻幾乎不用對他們的應用程序做任何修改 。 本文采用的是 下圖 1： 圖 11 課題的來源及名稱 本研究課題的來源 隨著時代的發(fā)展，工業(yè)自動化程度的不斷提高， PLC 行業(yè)已經(jīng)在工業(yè)市場上占有一大片領地。 該論文探討了如何利用 LabVIEW 數(shù)據(jù)記錄和監(jiān)控模塊 (DSC)和 OPC 技術 開發(fā)監(jiān)控軟件。 I 基于 OPC 技術的 LabVIEW 與 PLCs 通信 摘 要 研究虛擬儀器軟件 LabVIEW 與可編程控制器 S7200 PLC 的數(shù)據(jù)接口技術。 DSC 既可作為 OPC Client 從現(xiàn)場設備獲取數(shù)據(jù)，又可作為 OPC Server為其他的應用軟件提供一種便捷的數(shù)據(jù)訪問方式。 本課題來源于實際工程項目的需求 ,在工業(yè)汽車、石油、電力、鋼鐵等領域，具有廣泛的應用價值?！? 在工業(yè)通信和自動化應用中日益采用以太網(wǎng)和 OPC 技術 作為最主要的通信接口和手段的今天 ,向網(wǎng)絡化、標準化、開放性方向發(fā)展將是各種控制系統(tǒng)技術發(fā)展的主要潮流。利用這一 Modbus I/O 服務器與通信網(wǎng)關，您可以將任意工業(yè)網(wǎng)絡上的現(xiàn)有設備方便地吸納至您的 LabVIEW 應用。它能夠充分利用和發(fā)揮現(xiàn)有計算機的先進技術，使儀器的測試和測量及自動化工業(yè)的系統(tǒng)測試和監(jiān)控變得異常方便和快捷。第四代虛 擬儀器，它是現(xiàn)在計算機軟件技術、通信技術和測試技術高速發(fā)展孕育出的一項革命性技術，其導致了傳統(tǒng)儀器的結構、概念和設計觀點都發(fā)生了巨大的變革，它的出現(xiàn)使得人類的測試技術進入了一個新的發(fā)展紀元。 PLC是由繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來，初期主要側重于開關量順序控制 PLC在 60年代問世以后，于 70年零 散進入了實用化階段， 16位、 32位微處理器和各種位片式處理器的應用，使它在技術和功能上發(fā)生飛躍，在初期的邏輯運算的基礎上，增加了數(shù)值計算、閉環(huán)調節(jié)等功能，其運算速度提高，輸入輸出范圍與規(guī)模擴大 PLC與上位計算機之間相互連成網(wǎng)絡，構成以可編程控制器為主要部件的初級控制系統(tǒng)。即使硬件供應商在硬件上做了一些小小改動，應用程序就可能需要重寫；同時，由于不同設備甚至同一設備不同單元的驅動程序也有可能不同，軟件開發(fā)商很難同時對這些設備進行訪問以優(yōu)化操作。 系統(tǒng)方案論證 可編程控制器可行性論證 可編程控制器作為一個完整的自動化系統(tǒng)，可由三個層次組合而成 :信息層、控制層和設備層。 基于 OPC 技術的 LabVIEW 與 PLCs 通信 9 、具有很好的柔性在控制工藝流程發(fā)生變化時，不必改變硬件設備，只需要改變程序就可以滿足。 常 見的 PLC 設備及其通訊連接方式見表 21。 ，將信號采集到電腦中并不意味著任務已經(jīng)完成，通常還需要利用軟件完成復雜的分析和信號處理工作。例如 :傳統(tǒng)計算機語言中的選擇結構、循環(huán)結構等在 LabVIEW 是以不同的方框來表示，函數(shù)、子程序等則以圖標的方式表示，數(shù)據(jù)的傳遞則是以連線的方式表 示。 G 語言是一種可適合應用于各種編 程任務，具有擴展函數(shù)庫的通用編程語言它定義了數(shù)據(jù)模型，結構類型和模塊調用語法規(guī)則等編程語言的基本要素，在功能完整性和應用靈活性等方面不遜于任何一種可視化的高級語言(如 VB, VC,C++BUILDER, DELPHI 等 )同時 G 語言豐富的擴展函數(shù)庫還為用戶編程提供了極大的方便龍些擴展函數(shù)主要面向數(shù)據(jù)采集即形急線和串祝急線儀器控制以及數(shù)據(jù)顯示 .數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)存儲石語言還包話常用的程序體調試工月如設置斷點草步調試數(shù)據(jù)探針和動態(tài)顯示程序執(zhí)行流程等功能。 OPC 組對象用來提供關于組對象自身的相關信息，并提供組織和管理項的機制。 OPC 規(guī)范由兩套接口組成 :自定義接口 (the OPC Custom Interfaces)和 自動化接口 (the OPC Automation Interfaces)。 圖 3 4OPC 定制接口的類模式 OPC 服務器對象 (OPC Server Object)介紹 OPC Server 即 OPC 啟動服務器，通過它獲得其他對 象和服務的起始類，并用于返OPC Server OPC/COM INTERFACE