单位文秘网 2021-10-15 08:14:02 点击: 次
企业数据采集与监控系统项目为背景。该项目中,上位机为工控机运行LabVIEW软件,完成各个分系统的数据汇总和人机界面等功能;下位机PLC作为客户端,负责向上位机提供采集的数据,同时接收上位机控制指令。
S7-200PLC的通信口是RS-485串行接口,工控机是RS-232串行接口,之间通过RS485/RS232转换模块连接。
3.软件实现
本方案,PLC作为Modbus RTU的从站,通过自由口通信模式实现。
3.1配置RTU从站
Modbus RTU从站功能是通过指令库中预先编好的程序功能实现的。从站指令库只支持CPU上的通信端口0(Port0)。
从站指令库包括初始化程序MBUS_INIT和响应主站请求子程序MBUS_SLAVE。
图1 MBUS_INIT子程序
MBUS_INIT子程序可以用SM0.1调用,本方案配置如图1所示,Mode 置1,Addr取2, Baud设为9600, Parity置2, Delay取默认值0, MaxIQ取默认值128, MaxAI 为32,MaxHold为1000, HoldStart设为“&VB0”,使用库存储器命令为Modbus从站协议指令所要求的V存储器分配一个起始地址。 Done 成功初始化后置1,Error在Done位为1时有效。
图2 MBUS_SLAVE子程序
MBUS_SLAVE指令用于响应主站的请求,必须在每个循环周期都执行,用SM0.0调用,如图2所示。
本方案,工控机端软件采用LabVIEW 编写,实现通信设置、数据处理等功能。
3.2Modbus RTU从站指令
上位机用到的Modbus从站协议功能:
3--读单个/多个保持寄存器。功能3返回V存储器的内容。保持寄存器在Modbus下是字类型,在一个请求中最多可读120个字。
6--写单个保持寄存器。功能6写一个单个保持寄存器的值到S7--200的V存储区。
16--写多个保持寄存器。功能16写多个保持寄存器到S7--200的V区。在一个请求中最多可写120字。
3.3创建VISA串口通信
首先需要调用VISA Configure Serial Port完成串口参数的设置,包括串口资源分配、波特率、数据位、停止位、校验位等。串口参数根据PLC设置的串口参数配置。串口号选择与实际硬件连接的串口号。如图3所示。
图3 串口参数配置
初始化后,就可使用该串口进行数据收发。发送数据使用VISA Write,接收数据使用VISA Read。
在接收数据之前需要使用VISA Bytes at Serial Port查询当前串口接收缓冲区中的数据字节数,使VISA Read要读取的字节数等于缓冲区中的数据字节数。
数据收发格式:
<1> 写PLC数据格式:
发送:串口号+PLC地址+功能码+寄存器起始地址+寄存器数量+字节计数+设置内容+CRC校验
响应:串口号+PLC地址+功能码+寄存器起始地址+寄存器数量+CRC校验
<2> 读PLC数据格式:
发送:串口号+PLC地址+功能码+寄存器起始地址+读取数量+CRC校验
响应:串口号+PLC地址+功能码+字节计数+输入状态+ CRC校验
图4 读PLC程序
如图4所示,为上位机读取PLC的地址为2,数据地址为VB100至VB109数据的LabVIEW程序。
3.4数据通信
本文主要阐述的是上位机LabVIEW软件如何读写S7-200 PLC中V区的数据。PLC把上位机需要的所有数据先存储到V区,在上位机需要时发送给上位机。上位机通过写PLC的V区,待PLC响应V区数据时进而控制PLC。
4.总结
在大规模、复杂的工业应用中,常常会用到不同的软、硬件平台,如何实现不同平台的数据通信,是经常需要解决的问题。本文针对LabVIEW和西门子S7-200系列PLC这两种被广泛使用的软、硬件件平台之间的数据通信问题,阐述了基于Modbus RTU协议的串口通信解决方案和具体的实现步骤。
参考文献:
[1] Elliott C, et al. National instruments LabVIEW: a programming environment for laboratory automation and measurement[J] . Journal of the Association for Laboratory Automation, 2007, 12( 1) : 17 -24.
[2] 韩战涛.西门子S7-200PLC编程与工程实例详解.北京:电子工业出版社,2013.2
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