基于PC的虛擬儀表數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)

1 引言
PLC(可編程邏輯控制器)在工業(yè)自動化中得到了非常廣泛的應(yīng)用，從起初的簡單邏輯動作控制到現(xiàn)在的集網(wǎng)絡(luò)，復(fù)雜數(shù)據(jù)運(yùn)算，通信為一體，其功能和應(yīng)用領(lǐng)域在未來還將會進(jìn)一步地被拓寬。但在數(shù)據(jù)運(yùn)算，圖象處理以及數(shù)據(jù)存儲等方面依然是PLC比較弱的方面，若能結(jié)合32位或64位計(jì)算機(jī)一起使用，結(jié)合兩者的長處必定能取得較好的使用效果。

2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)
參見圖1，在原理示意圖例中，通過松下PLC自帶的溫度數(shù)據(jù)讀取單元對熱敏電阻阻值的變化量進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后將數(shù)據(jù)存儲到PLC的“DT90040”和“DT90041”兩個數(shù)據(jù)寄存器，這兩個寄存器分別對應(yīng)了CH1和CH2兩個物理通道。松下PLC的工作掃描周期為0.5ms，溫度數(shù)據(jù)將在每個周期更新一次。

圖1 原理示意圖

利用個人計(jì)算機(jī)的串行通信端口以10ms的掃描周期從PLC中將數(shù)據(jù)取出后存到動態(tài)數(shù)組中，在通過PICTURE控件以畫圖的方法將溫度變化曲線表示出來。欲保存所取得的數(shù)據(jù)時可將數(shù)據(jù)輸出到指定的EXCEL文件中。

3 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法
3.1 PLC和VB6.0的通信與數(shù)據(jù)傳輸處理
計(jì)算機(jī)和PLC之間通信的時候，相互間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為4位16進(jìn)制BCD碼，當(dāng)通過計(jì)算機(jī)的串行口按照一定的規(guī)則向PLC發(fā)出數(shù)據(jù)后，PLC在受到指令后也將返回一段有規(guī)則的代碼，而筆者所需要的信息就包含在那一段返回碼中。在這里，可將計(jì)算機(jī)串口和PLC的通信格式都設(shè)為:
波特率:115200B;
校驗(yàn)位:基校驗(yàn);
數(shù)據(jù)長:8位;
停止位:1位;
松下FP系列PLC的通信協(xié)議MEWTOCOL-COM命令格式如下:指令格式。
指令信息:

應(yīng)答信息 (正常時):

應(yīng)答信息 (發(fā)生錯誤時):

通過查閱FP系列用戶手冊，可以發(fā)現(xiàn)熱敏電阻值變化在“DT90040”和“DT90041”寄存器中得以體現(xiàn)，那么若能讀出這些值，就可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行保存處理等相關(guān)操作。
對數(shù)據(jù)寄存器讀取命令格式為:

PLC接受到上述指令后會返回下列代碼:
讀取成功

讀取失敗

在所接受到的數(shù)據(jù)的排列格式和我們正常思維所想的是不一樣的，其排列如下:

Data (4 characters)
例:DT1105 =K13639( 3547H)
通過計(jì)算機(jī)RS-232口將下列數(shù)據(jù)發(fā)出后:

這樣的現(xiàn)象在串口通信中是很常見的，希望讀者在使用時務(wù)必加以充分的理解注意。
3.2 數(shù)據(jù)讀取處理詳細(xì)
在介紹了以上PLC和計(jì)算機(jī)通信的規(guī)則方法后下面將講解如何具體來實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)讀操作。
參見圖2，在按下開始按鈕后將執(zhí)行下列代碼:

圖2 數(shù)據(jù)讀取

Private Sub Command1_Click()
Dim d1 As String
d1 = "100"
Command1.Enabled = False
Command3.Enabled = True
nk = 10000 / Val(Text4.Text)
If Check1.Value = 1 Then
Timer1.Enabled = True
Picture1.Cls
e = 0
e1 = 0
re = ""
End If
If Check1.Value = 0 Then Timer1.Enabled = False
If Check1.Value = 0 Then
k = AreaReadD(d1, d1, r)
Label9.Caption = Str(Round(Val(r)
/100, 2)) + " ℃"
Picture1.Line (0, 2500)-(10000, 2500), &H808080
Picture1.Line (0, 2300)-(10000, 2300), &H808080
Picture1.Line (0, 2100)-(10000, 2100), &H808080
Picture1.Line (0, 1900)-(10000, 1900), &H808080
Picture1.Line (0, 1700)-(10000, 1700), &H808080
Picture1.Line (0, 1500)-(10000, 1500), &H808080
Picture1.Line (0, 1300)-(10000, 1300), &H808080
Picture1.Line (0, 1100)-(10000, 1100), &H808080
Picture1.Line (0, 900)-(10000, 900), &H808080
Picture1.Line (0, 700)-(10000, 700), &H808080
Picture1.Line (0, 500)-(10000, 500), &H808080
Text1.Text = Trim(Str(Round(Val(r)
/100, 2)) + " ℃")
'Check1.Value = 0
Exit Sub
End If
End Sub
停止數(shù)據(jù)的采集:
Private Sub Command3_Click()
Timer1.Enabled = False
'Check1.Value = 0
e1 = 0
For ii = 0 To 65525
iy(ii) = ""
Next ii
Command1.Enabled = True
Command3.Enabled = False
Picture1.Line (0, 2500)-(10000, 2500), &H808080
Picture1.Line (0, 2300)-(10000, 2300), &H808080
Picture1.Line (0, 2100)-(10000, 2100), &H808080
Picture1.Line (0, 1900)-(10000, 1900), &H808080
Picture1.Line (0, 1700)-(10000, 1700), &H808080
Picture1.Line (0, 1500)-(10000, 1500), &H808080
Picture1.Line (0, 1300)-(10000, 1300), &H808080
Picture1.Line (0, 1100)-(10000, 1100), &H808080
Picture1.Line (0, 900)-(10000, 900), &H808080
Picture1.Line (0, 700)-(10000, 700), &H808080
Picture1.Line (0, 500)-(10000, 500), &H808080
End Sub
在“開始”被執(zhí)行后時間控件開始有效，執(zhí)行下列代碼，每個時間周期做一次動作。
Private Sub Timer1_Timer()
Dim d1 As String
Dim d2 As String
Dim r As String
Dim k As String
Dim r2 As String
Dim r3 As Integer
Dim kk As Integer
Dim re1 As Double
If Check1.Value = 1 Then
d1 = "100"
k = AreaReadD(d1, d1, r)
Label9.Caption=Str(Round(Val(r)/100,2))+ "℃"
Picture1.Line-(e, -r/5+3500), &HFFFF&
e = e+Val(Text4.Text)
End If
re1 = Round(Val(r)/100, 2)
Do While Len(re1) < 6
re1 = Str$(re1) & "0"
Loop
re = re & Str(re1)
re = re + " " + iy(e1)
e1 = e1 + Val(Text4.Text)
r3 = 10000 + Val(Text4.Text)
If r3 = e1 Then
MsgBox "數(shù)據(jù)采集結(jié)束。", vbOKOnly, "Note"
Command1.Enabled = True
Command3.Enabled = False
Timer1.Enabled = False
Picture1.Line (0, 2500)-(10000, 2500), &H808080
Picture1.Line (0, 2300)-(10000, 2300), &H808080
Picture1.Line (0, 2100)-(10000, 2100), &H808080
Picture1.Line (0, 1900)-(10000, 1900), &H808080
Picture1.Line (0, 1700)-(10000, 1700), &H808080
Picture1.Line (0, 1500)-(10000, 1500), &H808080
Picture1.Line (0, 1300)-(10000, 1300), &H808080
Picture1.Line (0, 1100)-(10000, 1100), &H808080
Picture1.Line (0, 900)-(10000, 900), &H808080
Picture1.Line (0, 700)-(10000, 700), &H808080
Picture1.Line (0, 500)-(10000, 500), &H808080
Check1.Value = 0
Exit Sub
End If
End Sub
在上面的代碼中使用了自定義的函數(shù)AreaReadD(d1,d1,r)，這個函數(shù)的作用是用來讀取PLC中d1到d2地址中的數(shù)值，AreaReadD的代碼如下:
Public Function AreaReadD(ByVal adress1, adress2, Result) As Long
Dim j1, k1, l1, m1, n1 As Integer
Dim inputwd As String
Dim command As String
Dim input1 As String
Dim output1 As Integer
Dim bccR As String
Dim dami As String
dami = Form2.MSComm1.Input
Form2.MSComm1.InBufferCount = 0
Do While Len(adress1) < 5
adress1 = "0" & adress1
Loop
Do While Len(adress2) < 5
adress2 = "0" & adress2
Loop
command = "%01#RDD" + adress1 + adress2
bccR = BCC(command)
Form2.MSComm1.Output = command + bccR + Chr(13)
Delay
inputwd = Trim(Form2.MSComm1.Input)
If Mid$(inputwd, 4, 1) <> "$" TheN
AreaReadD = 1
MsgBox "數(shù)據(jù)殼出時通信發(fā)生問題！"， vbOKOnly, "ERROR"
Else
AreaReadD = 0
End If
j1 = Val(DEC(Mid$(inputwd, 7, 1)))
k1 = Val(DEC(Mid$(inputwd, 8, 1)))
l1 = Val(DEC(Mid$(inputwd, 9, 1)))
m1 = Val(DEC(Mid$(inputwd, 10, 1)))
AreaReadD = j1×16 + k1×1 + l1×4096 + m1×256
Result = Str$(j1×16 + k1×1 + l1×4096 + m1×256)
End Function
在AreaReadD功能執(zhí)行后對其返回信息進(jìn)行分析和處理的函數(shù)為DEC()，如下所示:
Public Function DEC(ByVal hexwd) As Integer
hexwd = UCase(hexwd)
If hexwd = "0" Then DEC = 0
If hexwd = "1" Then DEC = 1
If hexwd = "2" Then DEC = 2
If hexwd = "3" Then DEC = 3
If hexwd = "4" Then DEC = 4
If hexwd = "5" Then DEC = 5
If hexwd = "6" Then DEC = 6
If hexwd = "7" Then DEC = 7
If hexwd = "8" Then DEC = 8
If hexwd = "9" Then DEC = 9
If hexwd = "A" Then DEC = 10
If hexwd = "B" Then DEC = 11
If hexwd = "C" Then DEC = 12
If hexwd = "D" Then DEC = 13
If hexwd = "E" Then DEC = 14
If hexwd = "F" Then DEC = 15
End Function
校驗(yàn)碼生成用命令如下BCC():
Public Function BCC(ByVal OBJWD) As String
Dim FcsResult As String
Dim jytemp As Integer
jytemp = 0
For i = 1 To Len(OBJWD)
jytemp = Asc(Mid$(OBJWD, i, 1)) Xor jytemp
Next i
BCC = Hex$(jytemp)
End Function
在上述的例子中使用了多個函數(shù)，在VB6.0中函數(shù)有內(nèi)函數(shù)和自定義函數(shù)，進(jìn)行有效的利用，可以節(jié)約編程的時間，亦可使程序明朗簡潔。

以上的代碼構(gòu)成了我們數(shù)據(jù)采集的人機(jī)對話用界面，那么在PLC中也要進(jìn)行必要的設(shè)定，因?yàn)槲覀冊谶@里用的是熱敏電阻，其阻值和所對應(yīng)的數(shù)據(jù)為非絕對線性，需要進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)化，其熱敏電阻的一些使用特性如下:
(1) 熱敏電阻輸入保存的方法
●把連接在外部的熱敏電阻變化作為電壓的變化保存下來，使用內(nèi)置的AD轉(zhuǎn)換其轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)值，進(jìn)性保存。
●轉(zhuǎn)換的數(shù)字值反映在特殊數(shù)據(jù)寄存器(DT90040或DT90041)上，可以在用戶程序中讀取。如圖3所示:

圖3 熱敏電阻輸入保存的方法示意圖

(2) 總精度
總精度＝(內(nèi)置的AD轉(zhuǎn)換器總精度:±5LSB注)＋(熱敏電阻精度)
注:±5LSB，與A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)值(0～1000)相比，總精度有±5的誤差。
(3) 熱敏電阻和數(shù)字轉(zhuǎn)換值
熱敏電阻值和數(shù)字轉(zhuǎn)換值的轉(zhuǎn)換用以下計(jì)算公式進(jìn)行，數(shù)字轉(zhuǎn)換值在K0～K1000之間變化。

(4) 適用的熱敏電阻
可以使用電阻值在200Ω～75kΩ的熱敏電阻。如附表所示:

附表 選擇的熱敏電阻類別

由以上的數(shù)據(jù)我們在PLC中輸入如下梯形圖程序可以將溫度值保存到“DT100”圖4梯形圖。

圖4 溫度值保存到“DT100”的梯形圖

這樣在運(yùn)行數(shù)據(jù)采集軟件后，點(diǎn)擊“開始”后將會在坐標(biāo)區(qū)顯示出當(dāng)前溫度的數(shù)值曲線，
當(dāng)測試結(jié)束后點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)保存”后可以在同文件目錄下找到”My.xls”文件，如圖5所示。

圖5 My.xls”文件

4 結(jié)束語
通過比較圖5波形，可以發(fā)現(xiàn)，溫度曲線以極其準(zhǔn)確的精度被記錄下來，可以很方便地生成EXCEL圖表文件，這在工程技術(shù)應(yīng)用和工廠自動化應(yīng)用中可以作為有力的參考和高效的工具。