【正文】 基于 labvIEW 的 PLC 與上位機(jī)通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 摘要 論文以松下 FP1 系列 PLC 為研究對(duì)象對(duì)其 MEWTOCOLCOM 協(xié)議有關(guān)遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)開發(fā)以及 PLC 指令的機(jī)器代碼進(jìn)行系統(tǒng)研究并在此基礎(chǔ)上開發(fā) BS 模式的Web 遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng) 論文首先介紹了 PLC 的運(yùn)用領(lǐng)域和發(fā)展前景其次對(duì) MEWTOCOLCOM 協(xié)議進(jìn)行了系統(tǒng)的研究分析以實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)的方式得出了 PLC 基本指令的機(jī)器代碼表接著基于 LABVIEW100 開發(fā)了 PLC 與上位機(jī)的人機(jī)界面簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)對(duì) PLC 端 口寄存器定時(shí)器以及布爾命令的讀寫功能接下來又介紹了通訊原理和通訊模式描述了 LABVIEW100中的通訊函數(shù)然后以 16盞流水燈為例子先在向 PLC輸入梯形圖然后在通訊系統(tǒng)上對(duì) PLC 的進(jìn)行監(jiān)控以 16 盞布爾燈顯示其運(yùn)行過程接著比較分析了 Date Socket 通訊 TCP 通訊和 Web 通訊的優(yōu)缺點(diǎn)并解釋了最終通訊方案選擇的原因最后基于 Web 通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)了 PLC 與上位機(jī)的遠(yuǎn)程通訊 本文技術(shù)對(duì)進(jìn)一步研發(fā) PLC 與上位機(jī)通訊系統(tǒng)提供了一定的借鑒作用尤其機(jī)代碼的測(cè)定在后續(xù)進(jìn)一步開發(fā)通訊界面提供了新的方向 關(guān)鍵字松下 PLC 上位 機(jī) 串口通訊 指令機(jī)代碼 LABVIEW100 Web 服務(wù)器 Design a Communication System Between PLC and Computer ABSTRCT The paper see the PLC of FP1 series made by Panasonic as the research object studying for the MEWTOCOLCOM protocol the development of remote monitoring and control system as well as the machine code represented the PLC mand and finally build a remote measurement and control system based on the Web in the model of BS Firstly the application fields and development prospects are introduced in this paper Secondly the MEWTOCOLCOM protocol is studied in a systematic way Meanwhile the machine code table of the PLC basic mand was found in statistical methods by conducting serious experiments Thirdly a PC interface lining to PLC was constructed based on LABVIEW100and it can implement some function simply such as read or write the PLC ports registers timers or the Boolean mand and so on Then the paper introduces the munication principle and munication modes describes munication function in LAB VIEW100 and takes 12 lamps for example we input the ladder diagram into a PLC and then monitor the PLC with display 16 Boolean lamps display its runni ing process by the munication system which we have developed Then we do a parative analysis of the Date Socket munication TCP munication and Web in advantages and disadvantages Finally the PC interface realizes the longdistance munication between the host PC and PLC based on Web The technology studied in this thesis provides some reference function for the development of munications system between PLC and host PC KeywordsPanasonic PLC Host PC Serial Communication Machine Code LABVIEW100 Web Server 目錄 摘要 I ABSTRCT II 目錄 III 第一章 緒論 1 11 引言 1 111 PLC 概述 1 112 PLC 在控制領(lǐng)域的發(fā)展前景 2 12 PLC 與上位機(jī)通訊概述 3 13 通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 3 131 通訊系統(tǒng)的可行性分析 3 132 軟件系統(tǒng)的需求分析 4 133 軟件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 4 第二章 PLC 的通訊協(xié)議 8 21 引言 8 22 Labview 與上位機(jī)通訊 8 221 通訊概述 8 223 PLC 與上位機(jī)的串口通訊原理 9 23 PLC 與上位機(jī)的硬件連接 11 24 松下 FP 系列的通訊協(xié)議 11 241 MEWTOCOLCOM 的說明 11 242 與通訊界面有關(guān)通訊指令說明 14 第三章 labview 與 PLC 的串口通信 21 31 labview 實(shí)現(xiàn)串口通信關(guān)鍵控件介紹 21 32 與 PLC 的通訊的程序設(shè)計(jì) 24 321 通訊原理圖 24 322 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的通訊模型 25 323 典型模塊通訊 28 33 Labview 實(shí)時(shí)監(jiān)控 PLC 實(shí)例流水燈監(jiān)控 31 331 流水燈梯形圖設(shè)計(jì) 31 332 labview 的監(jiān)控的程序設(shè)計(jì) 35 333 系統(tǒng)的監(jiān)控運(yùn)行調(diào)試 37 35 本章小結(jié) 38 第四章 網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程虛擬儀器開發(fā) 39 41 通信模式 39 411 CSClientServer 模式 39 412 BS Browser Server 模式 40 413 CS 和 BS 的比較選擇 40 42 開發(fā)遠(yuǎn)程虛擬儀器的技術(shù) 42 421 Date Socket 技術(shù) 42 422 TCP 技術(shù) 44 423 Web 技術(shù) 46 43 基于 Web 技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化開發(fā) 46 431 配置 LabVIEW Web 服務(wù)器 47 432 配置 Web 發(fā)布工具 6HTML 文件 48 第五章 總結(jié)與展望 50 51 總結(jié) 50 52 展望 51 參考文獻(xiàn) 52 附錄 53 致謝 63 第一章 緒論 11 引言 可編程邏輯控制器 PLC 是以微處理器為核心的一種 T 業(yè)控制裝置它綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)自動(dòng)控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)逐漸成為當(dāng)代工業(yè)控制領(lǐng)域的支柱產(chǎn)品隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化水平的日益提高和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展 PLC 已成為功能完備的自動(dòng)化系統(tǒng)并且在相關(guān)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用 PLC 概述 PLC 采用可編程的存儲(chǔ)器用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)程序執(zhí)行邏輯運(yùn)算順序控制定時(shí)計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等功能的面向用戶的指令并通過數(shù)字式或模擬式 的輸入和輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程 PLC 及其相關(guān)外部設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)從該定義可以看出 PLC 可完成程序存儲(chǔ)和指令執(zhí)行進(jìn)行信息的處理從而實(shí)現(xiàn)從輸入信號(hào)到輸出信號(hào)的變換 PLC的主要使用特點(diǎn)①功能性強(qiáng) C具有邏輯運(yùn)算計(jì)數(shù)順序控制計(jì)時(shí) A／ D和 D／ A 轉(zhuǎn)換數(shù)值運(yùn)算數(shù)據(jù)處理等功能它可對(duì)開關(guān)量進(jìn)行控制也可對(duì)模擬量進(jìn)行控制既可控制一臺(tái)生產(chǎn)設(shè)備也可控制一條生產(chǎn)線 PLC 還具有通訊功能可與上位計(jì)算機(jī)構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遙控功能②通用性強(qiáng)由于 PLC 產(chǎn)品的系列化和模塊化 PLC 配 備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用當(dāng)控制對(duì)象的硬件配置確定以后可通過修改用戶程序方便快速地適應(yīng)應(yīng)用條件的變化③可靠性高工業(yè)生產(chǎn)對(duì)電氣控制設(shè)備可靠性的要求非常高其應(yīng)當(dāng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力能夠在惡劣的環(huán)境下長(zhǎng)期連續(xù)可靠地工作平均無故障時(shí)間長(zhǎng)故障修復(fù)時(shí)間短而 PLC 是專為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的能夠適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境在 PLC 的設(shè)計(jì)和制造過程中采取了一系列提高可靠性的措施使 PLC 的平均無故障時(shí)間可達(dá)數(shù)萬小時(shí)有些優(yōu)質(zhì)品牌的產(chǎn)品更高達(dá)幾十萬小時(shí)④編程簡(jiǎn)單⑤控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)安裝調(diào)試維修方便[1] 112 PLC 在控制領(lǐng)域的發(fā)展前 景 應(yīng)用領(lǐng)域 1 環(huán)過程控制 閉環(huán)過程控制是指對(duì)溫度壓力流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制 PLC 通過模擬量 I／ O 模塊實(shí)現(xiàn)模擬量與數(shù)字量之間的 A／ DD／ A 轉(zhuǎn)換并對(duì)模擬量進(jìn)行閉環(huán) PID 控制可用 PID 子程序來實(shí)現(xiàn)也可使用專用的PID模塊 PLC的模擬量控制功能已經(jīng)廣泛應(yīng)用于塑料擠壓成型機(jī)加熱爐熱處理爐鍋爐等設(shè)備還廣泛地應(yīng)用于輕工機(jī)械冶金電力等行業(yè) 2 運(yùn)動(dòng)控制 PLC 可用于對(duì)直線運(yùn)動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)的控制早期直接用開關(guān)量 I／ O 模塊連接位置傳感器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊世界上各主要 PLC廠家生產(chǎn)的 PLC幾 乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能 PLC的運(yùn)動(dòng)控制功能廣泛地用于各種機(jī)械 3 關(guān)量的邏輯控制 PLC 最基本最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域是開關(guān)量的邏輯控制 PLC取代繼電器控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)邏輯控制例如機(jī)床電氣控制運(yùn)輸帶包裝機(jī)械的控制注塑機(jī)的控制化工系統(tǒng)中各種泵和電磁閥的控制冶金企業(yè)的高爐上料系統(tǒng)的控制汽車配裝線家電的生產(chǎn)線控制等各方面 4 能設(shè)備控制 智能設(shè)備作為工業(yè)過程自動(dòng)生產(chǎn)線中的重要設(shè)備已成為未來工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的 3大支柱之一現(xiàn)在許多智能設(shè)備制造公司選用 PLC作為智能設(shè)備控制器來控制各種機(jī)械動(dòng)作隨著 PLC 體積進(jìn)一步縮小功能進(jìn)一步增強(qiáng) PLC在智能設(shè)備控制中的應(yīng)用將更加普遍 發(fā)展趨勢(shì) 1 向高速度大存儲(chǔ)容量方向發(fā)展 CPU 處理速度 nS 級(jí)內(nèi)存 2M 字節(jié) 2 向多品種方向發(fā)展和提高可靠性超大型和超小型 3 產(chǎn)品更加規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)化硬件軟件兼容的 PLC4 產(chǎn)品更加規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)化硬件軟件兼容的 PLC 5 加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)和通信的能力 6 可放置在一個(gè)溫度電噪聲電磁干擾機(jī)械振動(dòng)和濕度虛擬儀器 Virtual InstrumentVI 是儀器儀表歷史發(fā)展上的一次重大變革是對(duì)傳統(tǒng)儀器的重大突破代表著儀器儀表發(fā)展的最新方向和潮流與傳統(tǒng)儀器相比虛擬儀器的靈活性性價(jià)比高用戶化設(shè)計(jì)等特點(diǎn)使它在 工業(yè)和院校領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用 Labview 的網(wǎng)絡(luò)通訊有 4 種方式①無須具體協(xié)議的遠(yuǎn)程桌面連接使用 DataSocket 技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信現(xiàn)成實(shí)時(shí)發(fā)布測(cè)控程序的網(wǎng)頁異地使用瀏覽器如 Inter ExplorerNetscape Communicator 等進(jìn)行監(jiān)控使用 TCPDDP 等傳輸控制協(xié)議編程進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信 LabVIEW的通信功能及其特性上的 LabVIEW的通信功能及其特性與本地或遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上的 VI 及部署于終端的 VI 共享實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)使用 dstp 協(xié)議的DataSocket 函數(shù)與本地或遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上的 VI 及部署于終端的 VI 共享實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)LabVIEW Web 服務(wù)器上的遠(yuǎn)程前面板使用 LabVIEW 或 Web 瀏覽器遠(yuǎn)程查看和控制VI 前面板應(yīng)用程序 Web 服務(wù)器上的 Web 服務(wù)將 LabVIEW 應(yīng)用程序部署為 Web 服務(wù) TCP VI 和函數(shù)與使用 TCP 協(xié)議的儀器通信 UDP VI 和函數(shù) 與使用 UDP 協(xié)議的軟件包通信 共享變量與本地或遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上的 VI 及部署于終端的 VI 共享實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)應(yīng)用程序控制 VI 和函數(shù) 通過 TCP 協(xié)議和 VI 服務(wù)器以編程方式控制聯(lián)網(wǎng)的 VI 和 LabVIEW 應(yīng)用程序 網(wǎng)絡(luò)流在兩個(gè) LabVIEW 應(yīng)用程序之間連續(xù)流數(shù)據(jù) 藍(lán)牙 VI和函數(shù)與藍(lán) 牙設(shè)備建立無線連接 IrDA函數(shù)與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)建立無線連接 通訊方式有兩種并行通訊和串行通訊通常根據(jù)信息傳輸?shù)木嚯x決定采用哪種傳輸方式例如在 IBMPC 與外部設(shè)備打印機(jī)通訊時(shí)如果距離小于 30m 則采用并行通訊當(dāng)大于 30m 時(shí)則要采用串行通訊方式 [7] PLC 與上位機(jī)的串口通訊原理 使用一條數(shù)據(jù)線將數(shù)據(jù)一位一位地依次傳輸每一位數(shù)據(jù)占據(jù)一個(gè)固