【正文】 些基本的寄存器是操作，以及命令的發(fā)送，數(shù)據(jù) 的提取。根據(jù)老師提供的題目，以及自身對(duì)該題目的分析研究，作者站在是用戶的角度對(duì)軟件系統(tǒng)的需求功能進(jìn)行了概況如下：1） 通訊系統(tǒng)要能控制反映PLC的輸入輸出端口狀態(tài)值。③通訊協(xié)議每種PLC都提供了一種或者多種通訊協(xié)議，松下PLC FP1 系列遵循的MEWTOCOLCOM協(xié)議，該協(xié)議可以進(jìn)行程序交換，由上位機(jī)主動(dòng)通訊，PLC根據(jù)命令相應(yīng)地做出響應(yīng)，通過響應(yīng)的信息可以提取想要的數(shù)據(jù)信息，這是整個(gè)系統(tǒng)的根基，這個(gè)協(xié)議是系統(tǒng)筋脈，系統(tǒng)的一切開發(fā)都得遵循這個(gè)協(xié)議。②軟件方面通訊系統(tǒng)的開發(fā)，目前有能開發(fā)軟件的應(yīng)用軟件很多，例如常用的VB,組態(tài)王以及本文使用的Labview，其中Labview是圖形化編程，便于理解，操作性強(qiáng)，功能強(qiáng)大，在串口通訊方面提供了幾個(gè)關(guān)鍵的通訊模塊，使用時(shí)只需要把控件拖到面板上，用線進(jìn)行連接即可。在硬件方面需要配置的就是串口轉(zhuǎn)換器就可實(shí)現(xiàn)PLC與上位機(jī)的通訊，當(dāng)然使用的串口轉(zhuǎn)化器要有配套的串口安裝程序，如果是自己開發(fā)的硬件則需要自己寫串口程序，這不是本文的研究重點(diǎn)。 通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案①硬件方面 目前的PLC都有一個(gè)或者幾個(gè)通訊通訊接口以供用戶或者與其他設(shè)備連接使用，松下的PLC FP1系列中有一個(gè)RS422串口，主要用于松下開發(fā)的FPWIN GR2 軟件相連，或者與手持式編程器相連。通訊接口是PLC與上位機(jī)連接的橋梁，通過連接可以把PLC的現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行功能和計(jì)算機(jī)是快速運(yùn)算功能很好融為一體，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，甚至是遠(yuǎn)程控制。(6) 可放置在一個(gè)溫度，電噪聲，電磁干擾，機(jī)械振動(dòng)，和濕度變化范圍很大的惡劣環(huán)境中[2]。（4）產(chǎn)品更加規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化（硬件、軟件兼容的PLC）。（2）向多品種方向發(fā)展和提高可靠性（超大型和超小型）。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。（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。PLC取代繼電器控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)邏輯控制。PLC的運(yùn)動(dòng)控制功能廣泛地用于各種機(jī)械。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。還廣泛地應(yīng)用于輕工、機(jī)械、冶金、電力等行業(yè)。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／D、D／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。⑤控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、維修方便[1]。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)。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。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。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。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。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?；趌abvIEW的PLC與上位機(jī)通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目錄摘要 IABSTRCT II目錄 III第一章 緒論 1 引言 1 PLC概述 1 PLC在控制領(lǐng)域的發(fā)展前景 2 PLC與上位機(jī)通訊概述 3 通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 3 3 軟件系統(tǒng)的需求分析 4 軟件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 4第二章 PLC的通訊協(xié)議 8 引言 8 Labview與上位機(jī)通訊 8 通訊概述 8 PLC與上位機(jī)的串口通訊原理 9 PLC 與上位機(jī)的硬件連接 11 11 MEWTOCOLCOM的說明 11 14第三章 labview與PLC的串口通信 21 labview 實(shí)現(xiàn)串口通信關(guān)鍵控件介紹 21 與PLC的通訊的程序設(shè)計(jì) 24. 通訊原理圖 24 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的通訊模型 25 典型模塊通訊 28 Labview 實(shí)時(shí)監(jiān)控PLC實(shí)例：流水燈監(jiān)控 31 流水燈梯形圖設(shè)計(jì) 31 labview的監(jiān)控的程序設(shè)計(jì) 35 系統(tǒng)的監(jiān)控運(yùn)行調(diào)試 37 本章小結(jié) 38第四章 網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程虛擬儀器開發(fā) 39 通信模式 39 C/S（Client/Server）模式 39 B/S (Browser/ Server)模式 40 C/S 和B/S 的比較選擇 40 開發(fā)遠(yuǎn)程虛擬儀器的技術(shù) 42 Date Socket 技術(shù) 42 TCP技術(shù) 44 Web技術(shù) 46 46 Web服務(wù)器 47 48第五章 總結(jié)與展望 50 總結(jié) 50 展望 51參考文獻(xiàn) 52附錄 53致謝 63II第一章 緒論 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)。PLC的主要使用特點(diǎn)：①功能性強(qiáng)。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。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。③可靠性高。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。④編程簡(jiǎn)單。 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。 （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。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。（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。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。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。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)）。（3）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。 PLC與上位機(jī)通訊概述PLC作為新一代工業(yè)控制器 ,以其高性能價(jià)格比在工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)中獲得了廣泛應(yīng)用. 隨著微電子及控制技術(shù)的不斷發(fā)展 , PLC已逐漸成為一種智能型、 綜合型控制器 ,由PLC構(gòu)成的集散控制是現(xiàn)代工業(yè)控制的一個(gè)重要組成部分 [2],隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)是快速發(fā)展，PLC在自動(dòng)控制方面發(fā)揮的重要作用也日益增強(qiáng)，兩者是結(jié)合是自動(dòng)控制發(fā)展的必然。目前不同廠家生產(chǎn)的PLC都提供了通訊接口，并提供了完善是通訊協(xié)議，如西門子S7 200的PPI ,MPI ,以及自由通訊協(xié)議等，本文主要研究松下FP1系列PLC與上位機(jī)通訊。通過這個(gè)串口，我們可以實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的連接，通過RS422轉(zhuǎn)RS232/USB即可。本設(shè)計(jì)使用的是從市場(chǎng)購買的RS232轉(zhuǎn)USB串口（實(shí)驗(yàn)室提供的PLC已提過了RS422轉(zhuǎn)RS232），在硬件方面的問題已經(jīng)得到解決?？傊甃abview 為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了方便的編程環(huán)境，詳情見第三章。 軟件系統(tǒng)的需求分析開發(fā)軟件的最初一步就是需求分析。2） 通訊系統(tǒng)要能實(shí)現(xiàn)程序的下載，即離開松下PLC提供的軟件能夠通過界面實(shí)現(xiàn)程序的下載控制。4） 有錯(cuò)誤提醒功能，并生成錯(cuò)誤報(bào)告。 軟件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)1） 通訊方式選擇由于不同廠家生產(chǎn)的PLC品牌不同，通訊實(shí)現(xiàn)是方式也不僅相同，總計(jì)起來可以歸為兩大類，一種是專用通訊方式，另外一種是自由通訊。自由通訊是開放式的，用戶可以根據(jù)自己的需求，依照一定的通訊協(xié)議，可以自行開發(fā)軟件，其經(jīng)濟(jì)性較好，且可以基本滿足客戶的一般控制需求，故自由通訊方式受到廣大消費(fèi)者是歡迎。2） 通訊軟件設(shè)計(jì)方式選擇方法一：基于VB軟件是開發(fā)。[3] MSComm在串口編程時(shí)相對(duì)方便，程序不必花費(fèi)時(shí)間去了解較為復(fù)雜的API數(shù)，就能通過串行端口傳輸和接收數(shù)據(jù)。LABVIEW 是美國NI （National Instrument）公司的軟件產(chǎn)品，是虛擬儀器編程語言的典型代表。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。3） 網(wǎng)絡(luò)通訊選擇在網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展成熟的今天，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的遠(yuǎn)程控制是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的必然方向，本論文本著解決實(shí)際問題的理念，以及方便后來者的進(jìn)一步開發(fā)研究提供參考，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的時(shí)候把網(wǎng)絡(luò)通信的問題考慮進(jìn)去。各通訊比較如下表。DateSocket技術(shù)可以達(dá)到很高的數(shù)據(jù)傳輸速率，實(shí)時(shí)性能相當(dāng)好，同時(shí)實(shí)時(shí)性能也能到達(dá)要求，這是網(wǎng)絡(luò)通信需要所不具有的，但由于訪問權(quán)限的限制，客戶端的控制功能太弱。本文基于一般通訊要求，故選擇了Web 服務(wù)器上的遠(yuǎn)程面板。是是多對(duì)多低高使用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)。否是多對(duì)多中等低TCP VI和函數(shù)與使用TCP協(xié)議的儀器通信。是否一對(duì)多低高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)。是是一對(duì)多中等中等網(wǎng)絡(luò)流在兩個(gè)LabVIEW應(yīng)用程序之間連續(xù)流數(shù)據(jù)。是是一對(duì)一中等低IrDA函數(shù)與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)建立無線連接。為了開發(fā)方便，本文使用了兩個(gè)程序面板，一個(gè)面板是主面板，用于監(jiān)控以及遙控，另一方面就是對(duì)另外一個(gè)面板的調(diào)用；子面板用于PLC指令代碼的輸入顯示，即鍵盤面板，通過這個(gè)界面可以向PLC發(fā)送梯形圖代碼，在PLC中形成梯形圖。目前，PLC己被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。PLC的廣泛應(yīng)用和PLC網(wǎng)絡(luò)化功能的日益完善大大加速了PLC的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展[5]另外，在過程控制中，由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)非常分散，由于FO點(diǎn)數(shù)眾多，各種儀表的工作環(huán)境非常惡劣，采用數(shù)據(jù)采集卡和LabVIEW開發(fā)平臺(tái)來完成現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集和控制顯然不可取。這樣可以利用Labview軟件強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能和良好的人機(jī)交互環(huán)境通過簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的監(jiān)控功能[6]。 所謂通信協(xié)議是指通信雙方的一種約定。因此，也叫做通信控制規(guī)程，或稱傳輸控制規(guī)程，它屬于ISO39。通訊方式有兩種：并行通訊和串行通訊。 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)固定的時(shí)間長(zhǎng)度。原理圖如下RXDRXDPC機(jī)MAX232TXDTXDGNDGND圖21串行通訊原理圖串行通信中，數(shù)據(jù)通常是在兩個(gè)站之間傳送，按照數(shù)據(jù)在通信線路上的傳送方向可分為3種基本的傳送方式：?jiǎn)喂?、半雙工和全雙工。也就是說，通信只在一個(gè)方向上進(jìn)行。采用半雙工方式時(shí)，通信系統(tǒng)每一端的發(fā)送器和接收器，通過收發(fā)開關(guān)分時(shí)轉(zhuǎn)接到通信線上，進(jìn)行方向的切換。采用同步通信時(shí)，將所有字符組成一個(gè)組，這樣，字符可以一個(gè)接一個(gè)地傳輸，但是，在每組信息的開始要加上同步字符，在沒有信息要傳輸時(shí)，填上空字符，因?yàn)橥絺鬏敳辉试S有空隙。比較起來，在傳輸率相同時(shí)，同步通信方式下的信息有效率要比異步方式高，因?yàn)橥椒绞降姆菙?shù)據(jù)信息比例比較小。這樣一來，如果采用同步方式，那么，在傳輸數(shù)據(jù)的同時(shí)，還必須傳輸時(shí)鐘信號(hào)。在數(shù)據(jù)傳輸中，較為廣泛采用的是異步通信，異步通信中，在異步通行中有兩個(gè)比較重要的指標(biāo)：字符幀格式和波特率。58個(gè)字符位（數(shù)據(jù)位）最低位最高位起始位奇偶校驗(yàn)位停止位字符之間的時(shí)間間隔圖23 異步通信格式從圖所列格式可以看出，異步通信的特點(diǎn)是一個(gè)字符一個(gè)字符地傳輸，并且每個(gè)字符的傳送總是以起始位開始，以停止位結(jié)束，字符之間沒有固定的時(shí)間間隔要求。停止位和空閑位都規(guī)定為高電平，這樣就保證起始位開始處一定有一個(gè)下降沿，以此標(biāo)識(shí)開始傳送數(shù)據(jù)。為實(shí)現(xiàn)PLC 與上位機(jī)的連接，需要對(duì)接口進(jìn)行轉(zhuǎn)換，先由RS422轉(zhuǎn)為RS485，然后由RS485 轉(zhuǎn)為RS232。RS422轉(zhuǎn) USBPLCPC機(jī)USBRS422圖24 PLC 與上位機(jī)硬件連接原理圖 MEWTOCOLCOM的說明1）協(xié)議特點(diǎn)松下PLC FP系列通訊協(xié)議主要為MEWTOCOLCOM，該協(xié)議的主要特點(diǎn)：1. 用于程序處理和交互式操作。 3. 首先由計(jì)算機(jī)發(fā)送指令。2）協(xié)議格式MEWTOCOLCOM的指令格式如下校驗(yàn)數(shù)據(jù)范圍%AD(H)AD(L)指令代碼文本代碼1BCC (H)BCC(L)CR 應(yīng)答信息（正常時(shí)）：%AD(H)AD(L)$響應(yīng)代碼文本代碼1BCC (H)BCC(L)CR應(yīng)答信息（發(fā)送錯(cuò)誤時(shí)）：%AD(H)AD(L)！錯(cuò)誤代碼（H）錯(cuò)誤代碼（L）BCC (H)BCC(L)CR圖25指令格式①格式說明。“ CR ”為結(jié)束符號(hào),標(biāo)記每一幀報(bào)文的結(jié)束. “AD”為每一站PLC的地址,用兩位十六進(jìn)制數(shù)表示,如 01 則代表第一臺(tái)PLC. “”, “