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基于labview的plc與上位機通訊系統(tǒng)設計畢業(yè)論文(編輯修改稿)

2024-12-16 03:40 本頁面
 

【文章內容簡介】 行要一定的時間故需延長才能保障命令的發(fā)送接收成功的率 ④命令接收以后按命令的格式對其進行分解如果包含字符說明命令發(fā)送是正確 且成功的相反如果命令包含說明的命令發(fā)送錯誤并返回錯誤碼對錯誤碼進行讀取并在錯誤數組常量中檢索最后顯示錯誤原因和錯誤代碼以供操作者參考修正 圖 38 串口通信實現圖 322 設計系統(tǒng)的通訊模型 1 端口初始化 前面板設計和程序框圖如下圖所示 圖 38 端口初始化前后面板 BCC 碼的生成 BCC 碼的的計算是通訊的一個基本元素起到關鍵作用在該通訊協議當中 BCC碼是用與校驗通訊數據的正確與否使用頻繁為減少編程工作量特地編寫了一個子程序方便調用 BCC 碼的生成原理見第 2 章說明在 LABVIEW 中的實現如下所示 圖 39 BCC 碼程序圖 說明①操作者把命令明確以后生成的字符串進入一個 for循環(huán)循環(huán)次數為 n N1 一次其中 N 為字符串的長度 ②字符轉換為數值以后和字符串的數據一起進入 for 循環(huán)先進過一個一位截取控件把字符串的第二字符截取轉換為數值然后跟的數值進行異或得出一個數字進入移位寄存器供下次循環(huán)使用 ③上次循環(huán)產生的數據在第二次循環(huán)中跟第三個字符進行異或得出一個數值其他的以此類推 ④循環(huán)結束后輸出一個數值這個數值與 15進行比較如果大于 15直接轉換為字符輸出如果小于等于 15 如果不經過圖 39 的處理就得不出 2 位 BCC 碼 整個程序的流程如下所示 圖 310 通訊系統(tǒng)原理圖 說明①程序的前面板如圖 27 所示上圖顯示的是系統(tǒng)的通訊原理圖其主要模塊包括剛開始運行時的端口初始化 PLC 版本信息讀取然后是觸點控制定時計數器控制寄存器控制這 3 打塊是操作者根據自己的需求選擇其中一項進行操作點擊確定按鈕后命令會按之前的規(guī)定發(fā)送出去然后對返回的數據進行分離顯示 ②如果系統(tǒng)處于 RUN狀態(tài)時系統(tǒng)會對 PLC進行監(jiān)控不斷地發(fā)送指令對端口進行狀態(tài)的讀取然后顯示在狀態(tài)燈上 323 典型模塊通訊 1 觸點控制 觸點控制主要對 X 輸入點讀取數據讀 Y 點進行讀寫讀寫包 括單點讀寫多點讀寫以及字的讀寫本文從數據出發(fā)只對 X 和 Y 的單點讀取以及字的讀取 命令格式 0 1 代碼選擇 觸點編碼 觸點數據 BCC H BCC L CR 圖311 觸點控制 程序流程圖如下 圖 312 觸點控制流程圖 說明該程序框圖主要實現對端口 YR 觸點的寫入讀取控制其中寫入和讀取有單點和字兩種操作所以一共有 222 8中命令格式在這里用到了 3個選擇框圖如下圖 313 所示在進入最后一層框圖的時候會有對應的命令格式在里面其中常量已近固定輸入的變量配合選擇的命令就可以對 PLC 進行命令操作例如在前面板觸點控制模塊選擇 R 讀出數據 點控制則程序模塊會進入 RCS讀取但觸點命令模式 Labview 中的程序框圖如下所示 圖 313 觸點控制程序圖 向 PLC 中通過設計的系統(tǒng)寫布爾邏輯命令 前面板如下所示 圖 314 寫指令前面板 ②操作說明 在軟鍵盤中點擊各個鍵組成命令每一步為一個記錄也可以在左上角的輸入框中鍵盤輸入指令輸入完畢后點擊輸出轉換按鈕確定無誤后點擊下載 PLC 按鈕旁邊的指示燈亮則表明成功反之查看命令輸入格式是否有誤在左邊框在修正再從新轉換 ③原理說明 圖 315 寫命令程序原理圖 說明從上述輸出的代 碼中組成一個字符串然后把字符串以 68 個字符為單元截取因為傳送命令時字符長度有限制 68 個代碼組成的命令為 01 WP 首地址末地址 CODEBCCCR 一共 87 個字符可以傳送 ④發(fā)送到 PLC 后生成的梯形圖如下 圖 316 命令發(fā)送后 PLC 生成的梯形圖 33 Labview 實時監(jiān)控 PLC 實例流水燈監(jiān)控 前面介紹了 Labview 的通訊原理和通訊系統(tǒng)的各種模塊以及特殊模塊的工作情況下面作為整個設計系統(tǒng)對 PLC 進行實時監(jiān)控演示該本通訊系統(tǒng)的工作性能 我們以 PLC 的 16 盞輸出的 LED 為流水燈使其從左到右依次點亮沒個燈 亮 1S然后熄滅熄滅的同時下一盞燈亮依次類推到第 16 盞燈以后循環(huán)到第一盞燈不斷地運行直到一個信號使其中斷 331 流水燈梯形圖設計 1 流水燈原理 按照要求流水燈要依次點亮并保持 1 秒根據定時器的原理可以用來產生該脈沖信號其狀態(tài)圖如下所示 圖 317 狀態(tài)圖 說明上述狀態(tài)圖可以看出 Y0Y1 依次點亮且當 T1 運行的時候 T0 斷開則 Y0也斷開要實現這種功能只需把 T1 常閉串聯到 R0當 T1 得電時 R0 短開 R0 斷開則T0 停止 T0 停止輸出則 Y0輸出低電平依次類推就可以得出 Y i 依次點亮的效果了 為了讓 16盞燈依次點亮需要兩個屬 于端口一個觸發(fā)輸入信號配置為 X1另一個停止運行的輸入信號配置為 X2 此外需要 17 個定時器和 16 個輸出端口以及 16個內部寄存器 23 個流水燈的梯形圖分析 簡潔分析起見下面分析 3 個流水燈的梯形圖完整梯形圖見附錄 4 圖 318 3 盞流水燈的梯形圖 分析上面的梯形圖在 R40的觸發(fā)下可以依次點亮輸出端的 LED燈程序運行到最后的時候 Y3 斷開如果需要從新開始這里使用了一種特殊的方式就是想辦法讓R40隔一段時間產生一個脈沖從而驅動整個程序只要 R40脈沖不斷就可以周而復始地運行狀態(tài)燈 下面就產生脈沖的 R40 進行程序分析梯形圖 如下 圖 319 產生脈沖信號梯形圖 分析說明輸入端 X1 觸發(fā) R39 自鎖 R 40 輸出 1 當定時器在 R 39 接通后 04秒后 T30 接通 T30 非斷開 R40 輸出 0 在 T 30 接通后的 TM31 開始計時圖中的值大于 16 盞燈完成一個點亮過程的時間此值要根據整個程序的一個完成周期來設定如果小了會產生混亂可能會出現兩個燈在流動的情況如設大了等待的時間過長因此 TM31 的時間根據具體梯形圖一個周期化的時間而定 圖 320 脈沖產生狀態(tài)圖 分析說明由于 T31產生的是一個瞬間脈沖而軟件的采用頻率是 100ms故在 T 31 得電的瞬間無法 讀取而實際上是存在的由此產生的 R40 脈沖信號就就是觸發(fā)流水燈循環(huán)的信號這個循環(huán)代替了手工觸發(fā)便于實驗觀察 3 整個流水燈的梯形圖及狀態(tài)圖 把圖 319的梯形圖放在程序的開頭然后接上圖 318的流水燈狀態(tài)產生梯形圖最終的 16 盞流水燈的梯形圖見附錄 5 把程序下載到 PLC 運行得出的輸出端口狀態(tài)結果如下所示 圖 321 輸出端 Y 的狀態(tài)圖 分析說明 16 盞狀態(tài)燈在 R 40 的觸發(fā)下依次點 1 亮然后熄滅而且銜接得很好通過元件分析最后一盞燈滅到 R40產生下個觸發(fā)脈沖的間隔差為 200ms銜接緊湊特別需要這樣的是如果觸發(fā)信號在 Y F燈滅前觸發(fā)會出現兩盞燈在流動的現象甚至產生混亂故 TM 31 的時間設定要注意其值要大于程序運行一個周期的時間 332 labview 的監(jiān)控的程序設計 上節(jié)是流水燈的 PLC程序下載完后可以通過機子自帶的 LED燈直觀的觀察到流水燈運動順暢本節(jié)要介紹的是如何設計通訊系統(tǒng)實現狀態(tài)燈的實時監(jiān)控 1 讀取流水燈命令流程圖 圖 322 流水燈命令流程圖 分析說明①在讀取多點命令中由于一次傳輸命令長度的限制最多只能讀 8個端點的狀態(tài)信息 ② 讀 取 低 八 位 的 命 令 碼 為01RCP8Y0000Y0001Y0002Y0003Y0004Y0005Y0006Y00077E ③讀取高 8 位 的 命 令 碼 為01RCP8X0008X0009X000AX000BX000CX000DX000EX000F78 ④命令發(fā)出要延遲一定時間否則正確讀取時間甚至讀不到數據這是因為傳輸和函數處理是要花一定時間的 ⑤這是實時監(jiān)控程序是很費 CPU 的如果不需要把開關撥到 PROG 或者點擊系統(tǒng)面板的 PROG 按鈕其中讀取分析數據顯示這是一個子程序在提取數據中起到關鍵作用下面要來分析一下其原理 2 數據分析顯示 從邏輯上來講這個子程序需要兩個輸入才能得出輸出數據這兩個輸入一個是發(fā)出的命令這個輸入是確定流水燈的顯示范圍另外一個就是命令發(fā)出后提取的數據信息這兩個輸入進入子程序后經過比較分析最后輸出結果其流程圖如下所示 圖 323 數據分析流程圖 分析說明這個子程序其實是個 for 循環(huán)結構輸入的數據位 8 位故要進行 8次循環(huán)提取的數據是字符型故要把字符型轉化為數值型然后把數值型轉化為布爾型最后把布爾數據賦予給布爾顯示燈 3 數據分析顯示子程序在 Labview 中的設計 根據上面的邏輯分析在 Labview 中很容易就可以 實現具體設計如下圖所示 圖 324 數據分析子程序 分析說明從上圖可以看出整個過程出了數據提取和轉換外在流水燈的定位上運用了類似總線的原理即總線發(fā)出地址對應的地址選中響應同時發(fā)出數據對應地址的燈獲得狀態(tài)信息如果地址等沒選中則處于假狀態(tài)不進行任何操作類似地高位的地址燈出子程序處理也是這樣只要把地址對比欄那里該為 8F 即可 333 系統(tǒng)的監(jiān)控運行調試 前面已近把流水燈的 PLC梯形圖設計完成并把梯形圖下載到 PLC存儲起來了在上節(jié)中通過分析流水燈狀態(tài)信息提取后在 labview 中的關鍵處理子函數也已經編輯完成通過測試可 以使用 通過組合命令調用主程序的方法把程序圖組合如下圖 325 所示在這個程序圖中先對低 8位進行操作后面接的高 8位的狀態(tài)操作這樣設計主要考慮到數據分析的簡便如果直接用命令 RCC 讀取字單元觸點的的狀態(tài)信息命令則會出現分辨狀態(tài)燈號的困難同時用 RCP 讀取多點的缺陷就是要兩次讀取操作這樣會耗掉系統(tǒng)的時間而 PLC每盞燈的亮的時間是 1秒在經過低 8位的操作后已經有一定的延遲了這樣讀取高 8 位時存在讀取不及時甚至造成讀取失敗故對延遲時間的設定要謹慎 圖 325 低 8 位狀態(tài)的讀取分析程序圖 程序加載完后運行主程序點擊運行控 制控件的 RUN 然后可以觀察到燈在流動但相比 PLC 的 LED 燈有明顯的滯后感這是由于程序的安排設計電腦的運行速度和命令的傳輸等各個因素累積的結果其運行情況如下所示 圖 326 前面板監(jiān) 35 本章小結 本章先介紹了 labview 的通訊函數本論文設計的通訊界面以及其中典型的通訊模塊然后以流水燈為實例展現了系統(tǒng)的實現方法工作流程以及最終的運行結果 網絡遠程虛擬儀器開發(fā) 為了方便實現硬件資源的共享通過網絡可以很好的把虛擬儀器的信息傳到遠方甚至可以實現遠程操控遠程虛擬儀器技術為遠程客戶提供現場的檢測數據和圖像增強臨場 感還可以對遠程的檢測進行實時的控制大大拓展了對象測試和控制的應用范圍正成為未來發(fā)展的趨勢 [9]同時由于遠程虛擬儀器使得系統(tǒng)的測量分析輸出和測控等部分可以在空間上分離因此避免了隨身攜帶龐大且笨重的測量儀器提高了工作效率也可解決因地理位置和條件的限制而無法快速維修測試的難題另外虛擬儀器也促進了遠程測控技術的進一步發(fā)展具有較好的應用前景 [11] 41 通信模式 411 CSClientServer 模式 即客戶端服務器模式 CS 是 20 世紀 80 年代末逐步成長起來的一種模式 CS 結構的關鍵在于功能的分布一些功能放在前端 機即客戶機上執(zhí)行另一些功能放在后端機即服務器上執(zhí)行功能的分布在于減少的各種瓶頸問題 CS 模式簡單地講就是基于企業(yè)內部網絡的應用系統(tǒng)與 BSBrowserServer 服務器模式相比 CS模式的應用系統(tǒng)最大的好處是不依賴企業(yè)外網環(huán)境即無論企業(yè)是否能夠上網都不影響應用 CS 組網模式一般如圖 圖 41 CS 拓撲結構 從圖中可以看出 CS 組網模式一般由現場測控設備測控機和遠程服務器組成在 CS 模式下一般采用 TCPIP 協議進行數據傳輸 412 BS Browser Server 模式 BSBrowserServer 服務器模式 又稱 BS 結構它是隨著的興起對應用的擴展在這種結構下用戶工作界面是通過來實現的 BS 模式最大的好處是運行維護比較簡便能實現 不同的人 員從不 同的地 點以不同 的接入 方式比 如 LAN WAN InterIntra 等訪問和操作共同的數據最大的缺點是對企業(yè)外網環(huán)境依賴性太強由于各種原因引起企業(yè)外網中斷都會造成系統(tǒng)癱瘓 BS 模式下一般采用HTTP 協議 BS 模式如圖 圖 42 BS 拓撲結構 從圖中可以看出 BS 組網模式一般由客戶機服務器以及和服務器相連的遠程測控設備組成 413 CS 和 BS 的比較選擇 從本質上說 BS模式與 傳統(tǒng) CS模式都是以同一種請求和應答方式來執(zhí)行應用的但兩者有較大區(qū)別 系統(tǒng)性能 在系統(tǒng)的性能方面 BS 占有優(yōu)勢的是其異地瀏覽和信息采集的靈活性任何時間任何地點任何系統(tǒng)只要可以使用瀏覽器上網就可以使用 BS 系統(tǒng)的終端不過采
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