基于串口實(shí)現(xiàn)LabVIEW與PLC的無線通信

一、引言

LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是美國國家儀器公司（National Instruments）推出一種基于圖形語言（G 語言）的開發(fā)環(huán)境，編程非常方便，人機(jī)交互界面直觀友好，用戶可以創(chuàng)建獨(dú)立的可執(zhí)行文件，能夠脫離開發(fā)環(huán)境而單獨(dú)運(yùn)行，是目前最流行的虛擬儀器編程平臺(tái)，廣泛應(yīng)用于測試測量、過程控制、實(shí)驗(yàn)室研究與自動(dòng)化等方面。

可編程控制器（Programmable Logic Controller，簡稱PLC）是將計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)結(jié)合在一起的自動(dòng)控制設(shè)備，具有可靠性高、體積小、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，保證其在溫度和濕度都較高、空間較小、工作環(huán)境惡劣的環(huán)境下穩(wěn)定、可靠、長時(shí)間連續(xù)地工作。

將 LabVIEW 與PLC 結(jié)合起來應(yīng)用于工程實(shí)踐，不僅可以大大降低成本、縮短開發(fā)周期，而且可以使得控制操作方便、界面美觀。

二、應(yīng)用背景

在某遙控模型裝置的研制過程中，因被遙控裝置的體積小、重量輕、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，以及其惡劣的工作環(huán)境決定了不適合在裝置內(nèi)部安裝普通計(jì)算機(jī)，所以選用體積小重量輕、工作可靠的松下公司FPE 型PLC 來作為被遙控裝置被控端的主控單元。該型號的PLC 有16點(diǎn)輸入和16 點(diǎn)輸出，程序容量可達(dá)32KB。PLC 在遙控裝置中的作用主要是采集模型裝置的狀態(tài)、接收遙控端的控制信號以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)等。遙控端選用普通計(jì)算機(jī)，作用主要是負(fù)責(zé)讀取PLC 中模型裝置的相關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)并進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算、根據(jù)具體工作模式給PLC 端自動(dòng)發(fā)送控制信號或者通過采集人工輸入信號并將其發(fā)送給被遙控裝置的PLC。

鑒于 LabVIEW 軟件可方便實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和信號處理，具有強(qiáng)大的外部接口能力，而且采用LabVIEW 編寫控制程序主界面的既簡單美觀，又能節(jié)約開發(fā)時(shí)間，大大提高了程序設(shè)計(jì)效率等優(yōu)點(diǎn)，遙控端的控制程序采用LabVIEW 編寫。

三、LavVIEW 與PLC 的無線通信

由于模型裝置的遙控端和被控端相隔的距離較遠(yuǎn)，為方便控制被控裝置的運(yùn)動(dòng)，所以考慮采用無線通信的方式讓遙控端與被控端進(jìn)行通信聯(lián)系。LabVIEW 與PLC 之間的通信通常是采用串口方式，為此只需在這兩者之間架設(shè)無線電臺(tái)，并以無線電臺(tái)為橋梁實(shí)現(xiàn)LabVIEW與PLC 之間通過串口進(jìn)行無線通信。

3.1 無線電臺(tái)及其與終端的連接

我們采用深圳市友訊達(dá)科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的 FC211LP 微功率無線數(shù)傳模塊作為無線電臺(tái)。該電臺(tái)工作頻率在ISM 頻段（載波頻率433MHz），基于FSK 的調(diào)制方式，采用高效信道編碼技術(shù)，提高了數(shù)據(jù)抗突發(fā)干擾和隨機(jī)干擾的能力。其傳輸性能優(yōu)良，接口多樣，且設(shè)置使用方便，共提供三種內(nèi)部接口方式：TTL/RS232/RS485，并提供透明的數(shù)據(jù)接口，接口波特率為1200/2400/4800/9600Bit/s，空中波特率為1200/2400/4800/9600Bit/s，用戶均可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置。另外，該電臺(tái)還具有可靠性高、體積小、重量輕等特點(diǎn)。

該電臺(tái)采用單片射頻集成電路及單片 MCU，外圍電路少，電臺(tái)與被控端和遙控端的連接如圖1 所示。

將電臺(tái)和用戶終端連接好后，只需打開其附帶的編程軟件Fc211sp，進(jìn)行相關(guān)設(shè)置即可使用。在這個(gè)編程軟件中，可以讀取電臺(tái)當(dāng)前設(shè)置，也可以改變信道、空中頻率以及端口等的相關(guān)設(shè)置。由于PLC 與LabVIEW 之間數(shù)據(jù)傳送是雙向的，所以兩個(gè)電臺(tái)的設(shè)置應(yīng)當(dāng)完全一致。

3.2 LabVIEW 與PLC 的串口通信

利用串口實(shí)現(xiàn) LabVIEW 與PLC 之間通信的常用方法一般有兩種，第一種方法是利用VISA 進(jìn)行串口通信。VISA 是應(yīng)用于儀器編程的標(biāo)準(zhǔn)I/O 應(yīng)用程序接口，它本身并不具有儀器編程能力，VISA 是調(diào)用底層驅(qū)動(dòng)器的高層API。第二種方法是利用標(biāo)準(zhǔn)串口通信函數(shù)進(jìn)行串口通信。LabVIEW 中提供了幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的串口通信函數(shù)，包括串口初始化函數(shù)、數(shù)據(jù)寫入串口函數(shù)、從串口讀出數(shù)據(jù)函數(shù)以及關(guān)閉端口函數(shù)等。這兩種方法雖然都可是實(shí)現(xiàn)LabVIEW 與PLC 的串口通信，但是前提是程序設(shè)計(jì)人員必須充分熟悉串口通信的工作原理及LabVIEW 的程序編寫，并且還需要設(shè)置相關(guān)的參數(shù)以及出錯(cuò)處理等，保證串口通信正常進(jìn)行，程序編制過程相對比較復(fù)雜。

來源：電子工程世界