基于OPC技术的LabVIEW与PLCs通信样本.doc
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1、基于OPC技术LabVIEW与PLCs通信摘 要研究虚拟仪器软件LabVIEW与可编程控制器S7-200 PLC数据接口技术。应用美国国家仪器公司OPC服务器和LabVIEWDSC模块技术建立工作站与PLC软件数据通信方式,为LabVIEW环境下PLC软件控制系统动态监控提供一种通用办法。OPC接口技术浮现使工业自动化系统中独立单元之间互联趋于原则化,顺应了自动化系统向开放、互操作、网络化、原则化方向发展趋势,是自动化控制系统中很有发展前景一种数据互换原则。美国国家仪器公司LabVIEW是一种应用于领先工业软件工具测试设计、测量和工业控制系统。可编程逻辑控制器(PLC),或可编程序控制器是一种
2、数字化计算机用于自动化工业生产过程,如控制机械工厂装配生产线。对于过程控制对象连接与嵌入(OPC)是一种原则发展原始命名通过工业自动化工业任务。NI OPC Servers 是一种32位Windows应用窗口,它能提供一种从工业设备和系统带入信息和数据进入到客户端PC上。该论文探讨了如何运用LabVIEW数据记录和监控模块(DSC)和OPC技术开发监控软件。LabVIEW8.6 DSC既可作为OPC Client从现场设备获取数据,又可作为OPC Server为其她应用软件提供一种便捷数据访问方式。LabVlEW DSC和OPC技术结合为系统集成提供了一种高效解决方案。核心词:LabVIEW,
3、OPC,PLC,数据通信Based on OPC between LabVIEW and PLCs CommunicationAbstractA new technique of data exchange between LabVIEW and PLCs is presented in this paperBy using the OPC(OLE for Process Contro1)server of NI and the DSC technique of LabVIEW,a communication mode between LabVIEW and PLCs is built upT
4、his paper provides a general means to monitor PLC control system on LabVIEW environmentNational Instruments LabVIEW is an industry-leading software tool for designing test,measurement,and control systems.A programmable logic controller (PLC),or programmable controller is a digital computer used for
5、automation of industrial processes,such as control of machinery on factory assembly lines.OLE for Process Control (OPC) is the original name for a standard developed in 1996 by an industrial automation industry task force. NI OPC Servers are a 32-bit windows application that provides a means of brin
6、ging data and information from a wide range of industrial devices and systems into client applications on your windows PC.In this paper,a method based on LabVIEW DSC and OPC technology is introduced how to develop monitor and Control software.The LabVIEW8.6 Datalogging and Supervisory Control(DSC) M
7、odule can act as an OPC Client acquiring data from field devices as well as an OPC Server providing other applications a convenient way to access data.The combination of DSC module and OPC technology is an efficient solution for system integration.KEY WORDS:LabVIEW,OPC,PLC,Data communication目 录摘要 AB
8、STRACT 第一章 绪论 11.l 课题来源、名称及引言 1 1.1.1 本研究课题来源 1 1.1.2本研究课题名称 31.2 LabVIEW概述 31.3 PLC概述 31.4 OPC概述 51.5论文内容简介6第二章 系统总体方案设计 72.1系统总体设计方案概述 72.2方案论证 8 2.2.1可编程控制器PLC可行性论证 8 2.2.2 上位机LabVIEW开发平台论证 10 2.2.3 上位机LabVIEW开发平台与PLC连接论证 12第三章 OPC技术规范简介 163.1 OPC服务器构成 163.2 OPC服务器对象(OPC Server Object)简介 183.3 OP
9、C组对象(OPC Group Object)简介 193.4 OPC项对象(OPC Item Object)简介 203.5采用OPC技术合用范畴 203.6 本章小结 21第四章 LabVIEW DSC模块 224.1 LabVIEW发展历程及功能简介 22 4.2 LabVIEW DSC简介 24 4.3 LabVIEW DSC模块功能简介 25 4.4 LabVIEW DSC模块与 OPC Server连接 25 4.4.1 LabVIEW访问 OPC Server途径 25 4.4.2 通过LabVIEW 8.6 DSC模块访问NI OPC Server 25 4.4.3 PLC控制L
10、abVIEW程序设计 27 4.4.4运用LabVIEW开发自己 OPC Server 29 4.4.5 LabVIEW与OPC标签建立联系 294.5本章小结 32 第五章 LabVIEW通过OPC与PLCs之间连接与通信 335.1测试系统应用环境 335.2 NI OPC技术测试系统 335.3基于LabVIEW和OPC测试系统前期准备 415.4 LabVIEW通过DSC模块与NI OPC服务器通信 425.5 LabVIEW与PLCs进行读写数据 435.6本章小结 44第六章 总结和展望 45 6.1论文总结 45 6.2论文展望 45道谢 46参照文献 47第一章 绪论引言“软件
11、即仪器“是一次彻底计算机技术革命。以信息化带动工业化,以工业化增进信息化。虚拟技术、计算机通信技术和网络技术是信息技术最重要构成某些,它们被称为是21世纪科学技术中三大核心技术。而虚拟仪器虽然虚拟技术中一种很重要构成某些,自20世纪90年代以来,在计算机技术推动下,以虚拟仪器为标志通用化,智能化和网络化测量仪器及测试系统得到了迅速发展,使得测量仪器和数据采集系统设计办法和实现技术产生了深刻变化.所谓虚拟技术,就是顾客在通用计算机平台上,依照测试任务需要来定义和设计仪器测试功能,其实质是充分运用计算机来实现和扩展老式仪器功能,虚拟仪器技术综合也用了计算机技术,数字信号解决技术,原则总线技术和软件
12、工程办法,它缩短了开发和调试周期。“软件就是仪器”反映了虚拟仪器技术本质,这个概念克服了老式仪器功能在制造时就被限定而不能变动缺陷,挣脱了由老式硬件构成一件件仪器再连成系统模式,许多功能直接就由软件来实现,打破了仪器功能只能由厂家定义,顾客无法变化模式。本文采用是LABVIEW8.6版本如下图1:图1-1 LABVIEW8.6版本1.l 课题来源及名称1.1.1本研究课题来源 随着时代发展,工业自动化限度不断提高,PLC行业已经在工业市场上占有一大片领地。本课题来源于实际工程项目需求,在工业汽车、石油、电力、钢铁等领域,具备广泛应用价值。可编程控制选取:由于市面上西门子产品型号较多,种类齐全,
13、技术先进,加之本人对西门子产品青睐,在本次设计中,因此选取较前沿西门子产品SLC系列产品。本文以自动化工程中惯用西门子产品SLC系列产品为PLC研究背景,通过LabVIEW,可以将更高档可编程自动化控制器(PAC)集成到既有基于PLC工业系统,在工业系统中增长高速I/O和复杂控制逻辑。LabVIEW8.6增长了一系列I/O,以及在测量和显示改进,合用于构建基于PAC工业系统,涉及全新为LabVIEW顾客扩展工业连接性OPC驱动库等,几乎将可兼容PLC和工业设备数量增长一倍。此外,LabVIEW 8.6还在LabVIEW 实时环境中提供对称多线程解决(SMP),嵌入式和工业系统设计人员可以自动地
14、将均衡任务量分派到各核上,而无需以拟定性为代价。顾客可以手动将各某些代码分派到特定解决器核上,来微调实时系统性能,或者把时间核心代码某些隔离在专用核上。 NI总裁、CEO暨创始人之一James Truchard博士说过,“工程师和科学家们依托不断改进PC解决器、操作系统和总线技术,在她们测控系统中获得更高性能。随着多核解决器在PC上普及,LabVIEW编程人员们将受益于一种更简化图形化方式来进行多线程操作,以尽量地运用多核解决技术最大性能,同步却几乎不用对她们应用程序做任何修改。”在工业通信和自动化应用中日益采用以太网和OPC技术作为最重要通信接口和手段今天,向网络化、原则化、开放性方向发展将
15、是各种控制系统技术发展重要潮流。以太网是在很广范畴内已经被证明了先进技术,而作为21世纪将来工业网络首选,它将成为在控制和现场设备级原则高速工业网络。因而研究基于以太网分布式控制系统设计有着重要意义。本文是正是基于OPC技术工业通信技术接口。无论您与之通信设备是过程仪器、可编程逻辑控制器(PLC)、智能传感器还是单循环控制器,LabVIEW都提供了各种可靠、易于使用工具,以协助您满足您任何通信需求。LabVIEW支持用于不同自动化设备间信息互换面向过程控制OLE(OPC)。LabVIEW包括对OPC数据访问OPC 3.0规范一次新近扩展,它提高了访问来自过程控制软硬件实时数据性能与可靠性兼容性
16、。运用面向NI LabVIEWModbus函数库或者DSC模块中内置Modbus I/O服务器,您可以使用任何以太网或串口作为一台Modbus TCP或Modbus串行主设备或从设备。运用这一Modbus I/O服务器与通信网关,您可以将任意工业网络上既有设备以便地吸纳至您LabVIEW应用。通信网关支持各种网络,其中涉及DeviceNet、ControlNet、EthernetIP、PROFIBUS与PROFIN等。本文是基于LabVIEW8.6DSC模块中内置Modbus I/O Servers与NI OPC Servers通信连接。1.1.2本研究课题名称:基于OPC技术LabVIEW与
17、PLCs通信1.2 LABVIEW概述 LabVIEW是虚拟仪器(Virtual Instrument,VI)领域最具代表性图形化编程软件,广泛应用于工业自动化测试、过程解决和控制领域。 虚拟仪器(Virtual Instruments.简称VI)概念,是美国国家仪器公司(National Instruments Corp.简称NI)于1986年提出。NI公司同步也提出了“软件即仪器”标语,彻底打破了老式仪器只能由厂家定义,顾客无法变化局面,从而引起了仪器和自动化工业一场革命。随着当前硬件和软件技术飞速发展,仪器智能化和虚拟化成为各级实验室以及研究机构发展方向。虚拟仪器,它既具备老式仪器功能,
18、又有别于其她老式仪器。它可以充分运用和发挥既有计算机先进技术,使仪器测试和测量及自动化工业系统测试和监控变得异常以便和快捷。虚拟仪器技术是当前计算机系统和仪器系统相结合产物,是当今计算机辅助测试领域一项重要技术。它推动着老式仪器朝着数字化,智能化,模块化,网络化方向发展。电子测量仪器发展至今,大体上可以分为四代:模仿仪器、数字化仪器、智能一起和虚拟仪器。第一代模仿仪器,此类仪器在某些实验室里还能看到,它是以电磁感应基本定律为基本指针式仪器,如指针式万用表、晶体管电压表、指针式电流表等。第二代数字化仪器,此类仪器当前相称普遍,此类仪器将模仿信号测量值转化为数字信号,并以数字方式输出最后成果,合用
19、于迅速响应和较高精确度测量,如数字万用表、数字频率计等。第三代智能仪器,此类仪器内置微解决器,可以进行自动测试和数据解决功能,也许代替某些脑力,习惯上称为智能仪器。它功能模块所有都是以硬件或固定软件形式存在,无论是开发还是应用,都缺少灵活性。第四代虚拟仪器,它是当前计算机软件技术、通信技术和测试技术高速发展孕育出一项革命性技术,其导致了老式仪器构造、概念和设计观点都发生了巨大变革,它浮现使得人类测试技术进入了一种新发展纪元。1.3 PLC概述可编程控制器(Programmable Controller),简称PC,因初期重要应用于开关量逻辑控制,因而也称为PLC(Programmable Lo
20、gic Controller),即可编程逻辑控制器。当代可编程控制器是以微解决器为基本、高度集成化新型工业控制装置,是计算机技术和工业控制技术结合产品。可编程控制器是1969年美国数字设备公司(DEC)研制成功,并在通用汽车公司 (GDI)汽车生产线上应用,获得成功从此,可编程控制器技术就迅速发展起来1971年日本从美国引进了这项新技术,不久研制成了日本第一台可编程控制器DCS-8,1973年,西欧国家也研制出她们第一台可编程控制器。国内从1974年开始研制,1977年开始工业应用。可编程控制器是一种进行数字运算电子系统,是专为在工业环境下应用而设计工业控制器它采用了可编程序存储器,用来在其内
21、部存储执行逻辑运算、顺序控制、定期、计数和算术等操作指令,并通过数字式或模仿式输入和输出,控制各种类型机械生产过程。可编程控制器及其关于外围设备,都按易于与工业系统联成一种整体、面向顾客“自然语言”编程,是一种简朴易懂、操作以便、可靠性高新一代通用工业控制装置。 当前,PLC在国内外已广泛应用于电力、钢铁、石油、化工、建材、机械制造、汽车、轻纺、环保以及文化娱乐等各行各业随着PLC性能价格比不断提高,其应用会越来越广。PLC是由继电器逻辑控制系统发展而来,初期重要侧重于开关量顺序控制PLC在60年代问世后来,于70年零散进入了实用化阶段,16位、32位微解决器和各种位片式解决器应用,使它在技术
22、和功能上发生奔腾,在初期逻辑运算基本上,增长了数值计算、闭环调节等功能,其运算速度提高,输入输出范畴与规模扩大PLC与上位计算机之间互相连成网络,构成以可编程控制器为重要部件初级控制系统。 当代可编程控制器模仿量功能很强,多数都配备了各种智能模块,以适应现场各种特殊规定,同步也具备顺序控制功能。到当前为止,PLC与集散系统发展越来越接近,诸多工业生产过程既可用PLC,也可用集散控制系统实现其控制功能。当前,PLC在国际市场上已成为最受欢迎工业控制畅销产品,用PLC设计自动控制系统也成为世界潮流。SEIMENS公司S7-200系列PLC是工业过程与现场控制广泛应用一类控制器。实现LabVIEW与
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