虚拟仪器与PLC串口通信的实现

摘 要：随着PLC在现代工业中的广泛应用，各种自动化技术、数字化技术与虚拟化技术也不断发展，进一步推动了工业自动化的改革。基于PLC的强大功能，本文对PLC虚拟串口通信的实现方法进行探讨，从两级虚拟仪器测控系统构成入手，对labVIEW环境下提高PLC串口通信可靠性的方法作详细分析，得出相关结论，供同行参考借鉴。

关键词：虚拟仪器；PLC串口通信；labVIEW环境；可靠性；实现方法

计算机信息技术盛行，以虚拟仪器为代表的网络化测控技术也随之得到了发展。在工业自动化背景下，网络化测控系统的设计方法不断改变，尤其是在PLC技术加入应用之后，网络化测控系统的设计方式受PLC技术影响，相关研究人员将二者融合到一起，实现了虚拟仪器和PLC串口通信，既优化了测控系统的构成，又提高了PLC控制通信的可靠性。下面对labVIEW环境下PLC虚拟串口通信的实现方法作详细论述。

一、测控系统和PLC技术融合的必要性

以虚拟仪器为代表的测控系统在设计时将计算机技术、数字信号处理、总线技术、软件工程等多种技术应用其中，成功实现了工业自动化测量测试，具备极好的测量测试效果。而PLC作为一种控制仪器，其目前在工业自动化领域起到的最大作用是能对工业机械、设备的运行作自动化控制，确保设备运行的安全和稳定。

虚拟仪器和PLC技术有各自的优缺点，如虚拟仪器能实现准确测量和复杂数据运算，但不能对工业设备实施控制，而PLC能有效控制工业设备运行，提高工业现场的运行可靠性，却无法对设备运行参数进行测量测试，不具备图形图像的显示界面。如果将二者结合起来，实现虚拟仪器和PLC串口通信，构建一个两级虚拟仪器测控系统，则工业现场的运行可靠性会大大提升，既能在现场创建友好的用户界面，又能增强工业自动化系统的抗干扰能力，确保工业生产管理活动的正常开展。所以说，将虚拟仪器和PLC技术融合，实现虚拟仪器与PLC串口通信是极有必要的。

二、两级虚拟仪器测控系统的构成

如图1所示，控制系统由研华的工控机作上位机，MITSUBISHI FX2N型PLC作下位机。工控机完成对过程的数据采集、数据处理、波形显示和分组、时/频分析、统计分析和经串口与PLC通信等工作，PLC完成对19个现场开/关量检测、通过8个电磁阀控制气缸的动作和经串口与工控机通信。

图1 测控系统的构成图

三、提高系统可靠性的方法分析

labVIEW环境，即使实现了虚拟仪器和PLC串口通信，通信系统的运行可靠性也会存在问题，最终获得的通信效果同样不理想。这主要是因为：1）虚拟仪器或工控机在运行时无法做到和PLC节拍一致，从而导致labVIEW串口中断无法实现，串口通信效果不明显；2）该通信系统中，PLC采用多次应答作主要通信方式，这一设计方法存在问题，因为PLC应答间隔足足等于一个扫描周期，从而导致通信发生长时期中断，降低了通信可靠性。为了解决该通信系统通信效果不理想问题，现给出最佳信息冗余法，希望该方法的应用能有效提高串口通信质量，保证通信可靠性。

1、信息冗余法

信息冗余法应用的目的是提高通信系统通信质量，保证通信可靠。在工业自动化领域中，该方法是一种最为常见的信息传递可靠性提高方法。实际做法为：通信组件传送信息时用特定字符来标记信息，等到信息被接收之后，接收方向发送方传递指令，发送方继续发送下一个信息。该方法在实践中存在信息接收不可靠问题，发送方必须连续多次发送信息，以保证信息的有效传递与接收。

2、最佳信息冗余法

最佳控件冗余法是指在通信过程中发送的次数最少、所用的通信时间最短的一种信息冗余法。信息冗余法有多种实现方式，一是每次通信都连续发送n次（n为保证系统每次通信都可靠的最小发送次数），保证系统每次通信可靠；二是每次通信以收到对方的正确应答作为发送结束标志，然后进行下一次数据传送，否则重复传送。由于实际通信中，并非每次通信都必须发送n次，如果一次通信只发送m（m