基于串口實現(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，人機交互界面直觀友好，用戶可以創(chuàng)建獨立的可執(zhí)行文件，能夠脫離開發(fā)環(huán)境而單獨運行，是目前最流行的虛擬儀器編程平臺，廣泛應(yīng)用于測試測量、過程控制、實驗室研究與自動化等方面。

可編程控制器（Programmable Logic Controller，簡稱PLC）是將計算機技術(shù)、通信技術(shù)和自動控制技術(shù)結(jié)合在一起的自動控制設(shè)備，具有可靠性高、體積小、功耗低、抗干擾能力強等諸多優(yōu)點，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、長時間連續(xù)地工作。

將 LabVIEW 與PLC 結(jié)合起來應(yīng)用于工程實踐，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)部安裝普通計算機，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點輸入和16 點輸出，程序容量可達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)動電機等。遙控端選用普通計算機，作用主要是負責讀取PLC 中模型裝置的相關(guān)動態(tài)數(shù)據(jù)并進行相關(guān)運算、根據(jù)具體工作模式給PLC 端自動發(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 軟件可方便實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和信號處理，具有強大的外部接口能力，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)時間，大大提高了程序設(shè)計效率等優(yōu)點，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，為方便控制被控裝置的運動，所以考慮采用無線通信的方式讓遙控端與被控端進行通信聯(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，并以無線電臺為橋梁實現(xiàn)LabVIEW與PLC 之間通過串口進行無線通信。

3.1 無線電臺及其與終端的連接

我們采用深圳市友訊達科技發(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。該電臺工作頻率在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)實際需要進行設(shè)置。另外，該電臺還具有可靠性高、體積小、重量輕等特點。

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



將電臺和用戶終端連接好后，只需打開其附帶的編程軟件Fc211sp，進行相關(guān)設(shè)置即可使用。在這個編程軟件中，可以讀取電臺當前設(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，所以兩個電臺的設(shè)置應(yīng)當完全一致。