一種串口LabVIEW與PLC的無線通信實現

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一、引言

　　LabVIEW是一種程序開發環境，由美國國家儀器（NI）公司研制開發的，類似于C和BASIC開發環境，但是LabVIEW與其他計算機語言的顯著區別是：其他計算機語言都是采用基于文本的語言產生代碼，而LabVIEW使用的是圖形化編輯語言G編寫程序，產生的程序是框圖的形式。LabVIEW是一種圖形化的編程語言的開發環境，它廣泛地被工業界、學術界和研究實驗室所接受，視為一個標準的數據采集和儀器控制軟件。LabVIEW [2]集成了與滿足 GPIB、VXI、RS-232 和 RS-485 協議的硬件及數據采集卡通訊的全部功能。它還內置了便于應用TCP/IP、Ac tiveX 等軟件標準的庫函數。這是一個功能強大且靈活的軟件。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過程都生動有趣。

　　PLC主要是指數字運算操作電子系統的可編程邏輯控制器，用于控制機械的生產過程。也是公共有限公司、電源線車等的名稱縮寫。PLC = Programmable Logic Controller,可編程邏輯控制器，一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算，順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。是工業控制的核心部分。

??? 將 LabVIEW 與PLC 結合起來應用于工程實踐，不僅可以大大降低成本、縮短開發周期，而且可以使得控制操作方便、界面美觀。

　　二、應用背景

　　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、內部結構復雜，以及其惡劣的工作環境決定了不適合在裝置內部安裝普通計算機，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、接收遙控端的控制信號以及驅動電機等。遙控端選用普通計算機，作用主要是負責讀取PLC 中模型裝置的相關動態數據并進行相關運算、根據具體工作模式給PLC 端自動發送控制信號或者通過采集人工輸入信號并將其發送給被遙控裝置的PLC。

　　鑒于 LabVIEW 軟件可方便實現數據采集和信號處理，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，又能節約開發時間，大大提高了程序設計效率等優點，遙控端的控制程序采用LabVIEW 編寫。

　　三、LavVIEW 與PLC 的無線通信

　　無線通信（Wireless communication）是利用電磁波信號可以在自由空間中傳播的特性進行信息交換的一種通信方式，近些年信息通信領域中，發展最快、應用最廣的就是無線通信技術。在移動中實現的無線通信又通稱為移動通信，人們把二者合稱為無線移動通信。無線通信主要包括微波通信和衛星通信。微波是一種無線電波，它傳送的距離一般只有幾十千米。但微波的頻帶很寬，通信容量很大。微波通信每隔幾十千米要建一個微波中繼站。衛星通信是利用通信衛星作為中繼站在地面上兩個或多個地球站之間或移動體之間建立微波通信聯系。

　　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無線電臺，并以無線電臺為橋梁實現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展有限公司生產的 FC211LP 微功率無線數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 的調制方式，采用高效信道編碼技術，提高了數據抗突發干擾和隨機干擾的能力。其傳輸性能優良，接口多樣，且設置使用方便，共提供三種內部接口方式：TTL/RS232/RS485，并提供透明的數據接口，接口波特率為1200/2400/4800/9600Bit/s，空中波特率為1200/2400/4800/9600Bit/s，用戶均可根據實際需要進行設置。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。