張暉（1978－）
男，漢族，江蘇南通人，在讀碩士研究生，

講師，研究方向?yàn)榭刂乒こ獭?BR>
基金項(xiàng)目：江蘇省交通廳資助項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：04X016）。

　　1 引言

　　在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，首先遇到的問(wèn)題就是通信問(wèn)題，只有通信問(wèn)題解決了，才有可能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)整個(gè)工作系統(tǒng)的監(jiān)控。LabVIEW軟件多用在測(cè)試工程中，但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和LabVIEW軟件功能的提高，在監(jiān)控系統(tǒng)中也可以采用LabVIEW來(lái)完成編程。本文主要討論LabVIEW與三菱FX2N系列PLC的通訊問(wèn)題。

　　2 利用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)進(jìn)行串口通信

　　DLL(動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù))是Windows的重要組成部分，包含被程序或者其他動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)調(diào)用來(lái)完成某項(xiàng)工作的函數(shù)。使用它的目的就是給不同的應(yīng)用程序提供完成某項(xiàng)工作的資源或函數(shù)。

　　上海理工大學(xué)信息與控制工程研究所開(kāi)發(fā)出了基于FX_BD通訊板的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)。FX_ BD是三菱PLC通信的擴(kuò)展板，主要分為FX232BD、FX485BD 和FX422BD 等3 種，而實(shí)現(xiàn)PLC 串口通信應(yīng)使用FX232BD、FX485BD 模塊。三菱PLC通信動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的編寫(xiě)可以通過(guò)三菱PLC 上的編程口，利用編程電纜來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC的控制，但是因?yàn)榇谕ㄐ诺膮?shù)固定，且對(duì)PLC 可操作的寄存器數(shù)目有限，所以不采用這種通信方式?？紤]到三菱PLC 支持計(jì)算機(jī)鏈接，采用計(jì)算機(jī)鏈接通信格式，利用FX_ BD ，可通過(guò)單個(gè)串行口來(lái)控制多PLC ,并且可以設(shè)定串口參數(shù),適應(yīng)不同的傳輸速率。通信時(shí)可以調(diào)整PLC 中的響應(yīng)等待時(shí)間，支持PLC 內(nèi)部所有寄存器，擴(kuò)大了使用范圍，適用于多PLC 聯(lián)網(wǎng)和上位機(jī)通信等，滿(mǎn)足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種控制需要。

　　使用DLL的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)并不是將庫(kù)代碼拷貝，只是在程序中記錄了函數(shù)的入口點(diǎn)和接口，在程序執(zhí)行時(shí)才將庫(kù)代碼動(dòng)態(tài)地裝入內(nèi)存，裝載時(shí)DLL被映射到進(jìn)程的地址空間中。動(dòng)態(tài)連接庫(kù)DLL調(diào)用方式如圖1所示。

　　圖1 動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)調(diào)用方式

　　調(diào)用DLL 主要完成如下一些操作: ①打開(kāi)串口，完成對(duì)串口的參數(shù)設(shè)置; ②完成相關(guān)讀寫(xiě)PLC、控制PLC 運(yùn)行操作; ③操作完成關(guān)閉串口。

　　3 利用LabVIEW標(biāo)準(zhǔn)串口函數(shù)進(jìn)行串口通信

　　這種方法適用于LabVIEW和FX2N PLC的編程口通信。

　　3.1 在Labview中提供了幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的串口通訊函數(shù)

　　在LabVIEW中進(jìn)行串口通信的基本步驟是：

　　(1)初始化端口，利用串口初始化函數(shù)設(shè)定進(jìn)行串口通訊的端口號(hào)、波特率、停止位、校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位，注意在Labview中串行端口號(hào)是從0開(kāi)始編號(hào)的。

　　(2)讀寫(xiě)端口，利用串口讀寫(xiě)函數(shù)。從串口中讀入或輸出數(shù)據(jù)。

　　(3)關(guān)閉端口。

　　3.2 FX系列PLC編程口的通信協(xié)議

　　3.2.1 數(shù)據(jù)格式

　　數(shù)據(jù)格式如圖2所示。

　　圖2 數(shù)據(jù)格式

　　3.2.2通信命令

　　FX系列PLC有4個(gè)通信命令，它們是讀命令、寫(xiě)命令、強(qiáng)制通命令、強(qiáng)制斷命令，如表1所示。表中X—輸入繼電器;Y—輸出繼電器;M—輔助繼電器;S—狀態(tài)元件;T—定時(shí)器;C—計(jì)數(shù)器;D—數(shù)據(jù)寄存器。

　　表1 通信命令

　　3.2.3通信控制字符

　　FX 系列PLC采用面向字符的傳輸規(guī)程，用到五個(gè)通信控制字符，如表2所示。

　　表2 通信控制字符

　　3.3 LabVIEW程序設(shè)計(jì)

　　3.3.1串口初始化

　　圖3是串口初始化流程圖，使用了VISA串口配置函數(shù)，將串口設(shè)置為波特率9600 bps，7位數(shù)據(jù)位，偶校驗(yàn)，1位停止位。

　　圖3 串口初始化

　　3.3.2 RS232COMM子VI

　　圖4 RS232COMM子VI

　　在完成串口配置后，下一步就是向串口寫(xiě)入字符，這一步的動(dòng)作是由“VISA寫(xiě)入”函數(shù)完成的，寫(xiě)入的數(shù)據(jù)必須按照三菱FX系列PLC編程口通信協(xié)議的格式進(jìn)行。在串口將數(shù)據(jù)發(fā)送給PLC后，串口與PLC都需要時(shí)間執(zhí)行程序，因此在流程圖中使用了一個(gè)毫秒等待計(jì)時(shí)器。再下一步為讀取串口緩存動(dòng)作，這一步由“VISA讀取”函數(shù)完成，主要功能是“VISA資源名稱(chēng)端口”指定的設(shè)備中讀取由字節(jié)總數(shù)端口指定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)。而檢測(cè)當(dāng)前串口輸入字節(jié)數(shù)可由屬性節(jié)點(diǎn)“Property Node”中完成，該節(jié)點(diǎn)的主要功能為返回串口的輸入緩存中數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)，在使用“VISA 讀取”函數(shù)讀取串口前，可以先用VISA Bytes at Serial Port節(jié)點(diǎn)檢測(cè)當(dāng)前串口輸入緩存中存在的字節(jié)數(shù)，然后由此指定“VISA讀取”節(jié)點(diǎn)從串口輸入緩存中讀取的字節(jié)數(shù)，可以保證一次將串口輸入緩存中的數(shù)據(jù)全部讀出。最后一步就是在完成發(fā)送與讀取后關(guān)閉占用的串口資源，這一步動(dòng)作由VISA節(jié)點(diǎn)“VISA 關(guān)閉”完成，該節(jié)點(diǎn)的主要功能為關(guān)閉由“VISA資源名稱(chēng)端口”指定的設(shè)備連接，可用于關(guān)閉一個(gè)已經(jīng)打開(kāi)的串口，從而釋放LabVIEW對(duì)這個(gè)串口資源的占用。

　　由于在整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中使用了許多數(shù)據(jù)寄存器，而根據(jù)三菱FX2N系列PLC的編程口協(xié)議，最多可以讀取64個(gè)字節(jié)(即32個(gè)數(shù)據(jù)寄存器)，所以，要完成整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)讀取，必須要分開(kāi)執(zhí)行多次讀和寫(xiě)的動(dòng)作。在這種情況下，就需要考慮讀寫(xiě)的時(shí)序問(wèn)題。要完成連續(xù)的周期性的多點(diǎn)讀寫(xiě)操作，在LabVIEW中可以使用順序結(jié)構(gòu)。順序結(jié)構(gòu)的功能是強(qiáng)制程序按一定的順序執(zhí)行。順序結(jié)構(gòu)可分為層疊式與平鋪式。不過(guò)這兩種結(jié)構(gòu)執(zhí)行相同的讀寫(xiě)操作，時(shí)間和順序都相同，都可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于串口的連續(xù)多點(diǎn)讀寫(xiě)。

　　4 利用MSComm控件進(jìn)行串口通信

　　MSComm控件，即Microsoft Communication Control，是Microsoft為了簡(jiǎn)化Windows下的串行通信編程而提供的ActiveX控件，它提供了一系列標(biāo)準(zhǔn)通信命令的使用接口，利用它可以建立與串口通信，可以通過(guò)串口連接到其他通信設(shè)備，發(fā)出命令、交換數(shù)據(jù)以及監(jiān)視和響應(yīng)串行連接中發(fā)生的事件和錯(cuò)誤。關(guān)于該控件的相關(guān)屬性已經(jīng)有很多文章中提到了，本文不再贅述。

　　MSComm通信子VI如圖5所示，采用了順序結(jié)構(gòu)，串口配置詳細(xì)情況見(jiàn)圖，其中InputMode要設(shè)置成“1”(二進(jìn)制方式)，否則數(shù)據(jù)若超過(guò)128則會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤。MSComm控件提供兩種處理通信的方式，本系統(tǒng)中采用事件驅(qū)動(dòng)方式，即當(dāng)通信事件發(fā)生時(shí)，MSComm控件會(huì)觸發(fā)OnComm事件，LabVIEW可以捕獲該事件，通過(guò)檢查其CommEvent屬性便可知道發(fā)生的是哪種事件或錯(cuò)誤。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)及時(shí)，可靠性高。

　　圖5 MSComm通信子VI

　　5 利用MX Component通訊控件包進(jìn)行串口通信

　　MX Component是三菱電機(jī)開(kāi)發(fā)的，用于支持個(gè)人計(jì)算機(jī)與可編程控制器之間通信的控件包，它不用考慮各種通信協(xié)議的不同，只要經(jīng)簡(jiǎn)單處理即可實(shí)現(xiàn)通信，因此MX Component能大幅減少編制通信程序的工時(shí)。它支持VisualC++ 、Visual Basic 和Access Excel 的VBA、 VBScript、LabVIEW。

　　MX Component通訊控件包首先需要進(jìn)行安裝，SW3D5C-ACT-E軟件目前版本3.0，安裝完成后，在操作系統(tǒng)的程序中就會(huì)出現(xiàn)相關(guān)程序，系統(tǒng)OCX控件列表內(nèi)也就有相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)OCX。

　　控件包安裝好后，就需要對(duì)其進(jìn)行配置，點(diǎn)開(kāi)“Communication Setup Utility”,利用其操作向?qū)?，根?jù)PLC站號(hào)、波特率、PLC主機(jī)類(lèi)型、連接類(lèi)型、控制類(lèi)型等相關(guān)信息進(jìn)行配置，配置完成后的界面如圖6所示，配置完成后還可進(jìn)行通訊測(cè)試。

　　圖6 MX Component配置完成后的界面

　　與在LabVIEW中加載MSComm控件相類(lèi)似，新建一個(gè)VI，從在前面板上將“控件”工具欄顯示出來(lái)，在“經(jīng)典容器”中找到“ActiveX容器”，并將其拖放到前面板上，在“ActiveX容器”對(duì)象上單擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出的快捷菜單中選擇“插入ActiveX對(duì)象”，將彈出“選擇ActiveX對(duì)象”對(duì)話框，在對(duì)話框中選擇“MITSUBISHI ActFXCPU Control”添加到LabVIEW環(huán)境中。

　　圖7 MX Component通信子VI

　　該VI主要由三大部分組成，第一部分利用Open函數(shù)對(duì)通信端口進(jìn)行打開(kāi)，并返回一個(gè)布爾指示，顯示通信狀態(tài);第二部分利用WriteDeviceBlock函數(shù)對(duì)PLC的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器D100寫(xiě)入一個(gè)數(shù)值456;第三部分利用ReadDeviceBlock函數(shù)將D100內(nèi)的數(shù)值讀出并顯示出來(lái)。

　　可以看出，利用MX Component通信控件可以很方便的構(gòu)筑起LabVIEW與三菱PLC之間的聯(lián)系，并且無(wú)需考慮通信協(xié)議等內(nèi)容。

　　6 結(jié)束語(yǔ)

　　實(shí)驗(yàn)證明，本文列舉的幾種方式可以實(shí)現(xiàn)LabVIEW與三菱FX2N系列PLC的通訊，可以很方便的實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)PLC的內(nèi)存單元進(jìn)行讀寫(xiě)操作，從而為實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的分析打下基礎(chǔ)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]邱培林，沈昱明.基于FX_ BD的FX PLC串口通信DLL的實(shí)現(xiàn).自動(dòng)化儀表，2005，26(5).

　　[2]王磊，陶梅.精通LabVIEW 8.0.電子工業(yè)出版社，2007.

　　[3]馬振鋒，劉獻(xiàn)禮，王鵬，蔣新苗.基于LabVIEW 7.1 的PC機(jī)與PLC通信.哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，10(5).

　　[4]張崇智.PC與三菱FX2N型PLC串口通信的實(shí)現(xiàn).機(jī)床電器，2005(3).

　　[5]楊久紅，王小增.MSComm控件實(shí)現(xiàn)PC與PLC串行通訊.現(xiàn)代電子技術(shù)，2005(5).