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0 引言
在過程控制中，由于工業(yè)現(xiàn)場非常分散，I／O點數(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)平臺來完成現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集和控制顯然不可取。考慮到過程控制中的過程參數(shù)變化不是很快，而PLC恰恰可以克服數(shù)據(jù)采集卡在過程控制中的不足，并且具有較高的性價比，因而采取以PLC為下位機，以裝有LabVIEW軟件的工控機為上位機開發(fā)平臺。通過RS-232和RS-485串口與PLC通信，實現(xiàn)對工業(yè)現(xiàn)場的監(jiān)控與現(xiàn)場數(shù)據(jù)的分析。本文根據(jù)這個思想設計了一個工業(yè)遠程監(jiān)控系統(tǒng)，上位機采用PC機，下位機采用西門子PLC S7-200。介紹了一種在LabVIEW 8．6平臺上開發(fā)PC機和PLC實時監(jiān)控的軟件的編程方法，在此基礎上構(gòu)建了基于PLC的主從式虛擬儀器測控系統(tǒng)。
1 系統(tǒng)構(gòu)成與自由口通信模式
1．1 PC與PLC的通信方式
S7-200 CPU上的通信口是與RS-485兼容的9針D型連接器。PLC還提供了實現(xiàn)RS-485與PC機上RS-232相連接的PC／PPI電纜，可以方便地實現(xiàn)S7系列PLC與PC之間的硬件連接。圖1是PC與PLC通信的示意圖，利用主機上的232串口，通過RS232-RS485轉(zhuǎn)換模塊與PLC相連。系統(tǒng)中如果應用多個PLC模塊或其他具有RS485串行通信能力的設備，亦可方便地聯(lián)網(wǎng)或構(gòu)成網(wǎng)絡測控系統(tǒng)。
1．2 PC與PLC的通信協(xié)議
西門子S7-200系列的PLC可以在四種通信模式下工作：PPI、MPI、PROFIBUS-DP和自由口通信模式。自由口通信模式是由用戶程序來控制CPU的串口通信。用戶可以利用發(fā)送／接收中斷、發(fā)送／接收指令來控制通信的操作，實現(xiàn)與打印機、條形碼閱讀器等設備的通信。
本文主機與PLC之間串行通信采用的是自由通信協(xié)議。該協(xié)議采用主從結(jié)構(gòu)的通信方式，傳輸模式是RTU，適用于半雙工的RS485總線。協(xié)議規(guī)定總線上有一個主機，多個從機，每個從機分配惟一的地址。工作時可以采用命令應答的通信方式，每一種命令幀對應著一種應答幀。主機向要訪問的從機發(fā)出命令幀，地址匹配的從機做出響應，向主機發(fā)出命令幀對應的應答幀。自由通信協(xié)議中，為命令幀定義了許多功能碼，不同的功能碼要求從機進行不同的響應。PLC在將傳感器信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)后將其存儲在變量存儲區(qū)的固定區(qū)域。此時PLC的串口一直處于接收狀態(tài)，直到接收到來自上位機的讀命令后，轉(zhuǎn)為發(fā)送狀態(tài)，將變量存儲區(qū)中的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給上位機�？紤]到收發(fā)切換有一定的時間間隔，所以必須延遲一段時間再轉(zhuǎn)為發(fā)送數(shù)據(jù)。
1．3 自由口模式的注意事項
自由口模式通信要注意以下問題：
(1)CPU通信口工作在自由口模式時，通信口就不支持其它通信協(xié)議。CPU停止時，自由口不能工作，編程軟件就可以與CPU通信。
(2)此通信模式下，發(fā)送和接收指令是程序的核心指令，用戶程序不能直接控制通訊芯片而必須通過操作系統(tǒng)。
(3)用戶程序中應考慮電纜的切換時間。CPU接收到RS-232設備的請求到它發(fā)送響應的延遲時間必須大于等于電纜的切換時間，可用定時中斷實現(xiàn)切換延時。
(4)在自由口模式下，通信雙方的通信參數(shù)是由用戶自行設定的，通信雙方的波特率一定要設置相同。另外，在PLC網(wǎng)絡中主站個數(shù)越少，通信速度越快：波特率越大，通信速度也越快，但抗干擾能力降低。因此對于本系統(tǒng)這種單主站的網(wǎng)絡，要注意波特率不宜設置得過大。
