李海軍

（中北大學(xué) 機電工程學(xué)院，山西 太原 030051）

0 引言

近年來，隨著伺服系統(tǒng)的發(fā)展，越來越多的控制設(shè)備的控制源由普通電機變?yōu)樗欧姍C。伺服電機與普通步進電機相比，具有以下優(yōu)點：

（1）由于伺服電機與伺服驅(qū)動器之間有編碼器連接，克服了步進電機的失步問題，因此，伺服電機控制精度高。

（2）伺服電機有多種控制方式，應(yīng)用范圍較廣。（3）伺服電機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。

本文主要介紹了LabVIEW與國產(chǎn)PLC的通信及應(yīng)用該方法構(gòu)建的交流伺服控制系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)組成

LabVIEW本身是一個功能比較完整的軟件開發(fā)環(huán)境，它是替代常規(guī)的BASIC和C語言而設(shè)計的，LabVIEW本身具備編程語言的特征，因此也稱為G語言。G語言與傳統(tǒng)高級編程語言最大的差別在于編程方式，一般高級語言采用文本編程，而G語言采用圖形化編程方式［1－2］。

可編程控制器（簡稱PLC）是一種新型的具有極高可靠性的通用工業(yè)自動化控制裝置，具有控制能力強、可靠性高、配置靈活、編程簡單、使用方便、易于擴展等優(yōu)點，是當(dāng)今及今后工業(yè)控制的主要手段和重要的自動化控制設(shè)備?？梢赃@樣說，到目前為止，無論從可靠性上還是從應(yīng)用領(lǐng)域的廣度和深度上還沒有任何一種控制設(shè)備能夠與PLC相媲美。而LabVIEW與PLC之間的結(jié)合，其開發(fā)環(huán)境具有開發(fā)周期短、開發(fā)速度快等優(yōu)點［3－4］。

1.1 LabVIEW與臺達PLC之間的通信

通過查閱相關(guān)資料可知，LabVIEW與眾多知名品牌PLC的通信已有很多工程人員進行了應(yīng)用研究，然而對于LabVIEW與國產(chǎn)品牌的PLC的通信我們了解的還是比較少。

本控制系統(tǒng)選用的臺達PLC型號為DVP32EH00M3，通過查相關(guān)手冊可知，該型號的PLC支持MODBUS ASCII通信協(xié)議，而該款PLC只有RS232和RS485兩種類型的串口［5］，因此采用LabVIEW上位機軟件基于MODBUS ASCII通信協(xié)議的串口進行通信。LabVIEW串口通信的一般流程為：VISA配置串口－VISA寫入－VISA串口字節(jié)數(shù)－VISA讀?。璙ISA關(guān)閉。

1.1.1 VISA串口配置

圖1為VISA串口配置圖，從圖中可以看到，VISA串口配置的輸入有很多參數(shù)，而我們所使用的臺達PLC需要配置的參數(shù)如表1所示。

圖1 VISA串口配置圖

表1 臺達PLC VISA配置參數(shù)

1.1.2 VISA串口的寫入

VISA串口的寫入需要按照一定的格式，通過查找相關(guān)的技術(shù)手冊，獲得VISA串口寫入格式，如表2所示。

通過上述的寫入格式可知：命令碼不同，通過操作LabVIEW后實現(xiàn)的功能也不同。通過找相關(guān)的技術(shù)手冊，獲得命令碼表，如表3所示。

表2 VISA串口寫入格式

表3 命令碼表

1.1.3 VISA串口字節(jié)數(shù)和VISA讀取

在LabVIEW中，VISA串口字節(jié)數(shù)與VISA讀取是一起使用的，其程序如圖2所示。

圖2 VISA串口字節(jié)數(shù)與VISA讀取的連接

將VISA串口字節(jié)數(shù)放在VISA讀取的前面其含義為：串口中有多少數(shù)據(jù)，就會讀出多少數(shù)據(jù)。

1.2 LabVIEW與PLC通信程序

通過上述方法，最終編寫了兩個LabVIEW與PLC通信流程圖，分別見圖3、圖4。

圖3 LabVIEW與PLC通信實例1

圖4 LabVIEW與PLC通信實例2

從圖3、圖4中可以看到，這兩個通信程序的相同之處在于通信的流程相同，區(qū)別為端口的配置和端口的關(guān)閉是否在循環(huán)體的內(nèi)部。如果端口的配置和端口的關(guān)閉在循環(huán)體的內(nèi)部，那么LabVIEW在從PLC中讀取數(shù)據(jù)的過程中，LabVIEW軟件頻繁地進行串口的配置與關(guān)閉，很顯然圖3是不合理的，因此采用圖4的方法。

2 控制系統(tǒng)

用交流伺服電機控制負(fù)載已經(jīng)在許多地方得到了應(yīng)用，然而僅僅通過PLC控制伺服電機，如果伺服電機的臺數(shù)較多，或者在控制過程中I/O量較多，不僅會增加硬件的接線，同時也會降低整個系統(tǒng)的可靠性。為了能夠很好地去控制PLC，采用裝有LabVIEW軟件的工控機做上位機，用LabVIEW軟件設(shè)計一個人機交互界面，設(shè)計了一個交流伺服電機控制系統(tǒng)，不僅實現(xiàn)了對PLC的控制，同時也實現(xiàn)了對交流伺服電機的監(jiān)控，以更好地去控制交流伺服電機工作。整個控制系統(tǒng)的操作組成框圖如圖5所示。

圖5 控制系統(tǒng)組成框圖

本操作系統(tǒng)通過PLC實現(xiàn)交流伺服電機的啟動、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，同時可以控制伺服電機的加減速時間。PLC控制程序如圖6所示。

圖6 PLC控制程序

應(yīng)用LabVIEW與PLC之間的通信，最終編寫的LabVIEW程序見圖7。LabVIEW人機交互界面見圖8。

圖7 LabVIEW總控制圖

由圖8可以看出，操作界面簡單明了，而且節(jié)省了硬件觸點的使用。同時在工作過程中，可以很輕松容易地改變電機的轉(zhuǎn)速、行程及加減速時間。如果采用硬件很難做到這一點。

圖8 LabVIEW人機交互界面

3 結(jié)論

本測試系統(tǒng)采用LabVIEW與PLC相結(jié)合的控制方式，更好地實現(xiàn)了人機交互，同時，采用LabVIEW與PLC的開發(fā)環(huán)境，大大縮短了系統(tǒng)的開發(fā)時間，為工程人員提供了一個更好的開發(fā)思路。

［1］龍華偉，顧永剛.LabVIEW 8.2.1與DAQ數(shù)據(jù)采集［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2008.

［2］陳樹學(xué)，劉萱.LabVIEW寶典［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2011.

［3］胡學(xué)林.可編程控制器教程［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2003.

［4］殷洪義.可編程序控制器選擇、設(shè)計與維護［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2003.

［5］臺達電子工業(yè)股份有限公司.臺達DVP-PLC編程技巧［M］.北京：中國電力出版社，2010.