基于PC的虛擬儀表數據采集分析系統

分類：解決方案日期：2007-03-30 00:00:00

1 引言
PLC(可編程邏輯控制器)在工業自動化中得到了非常廣泛的應用，從起初的簡單邏輯動作控制到現在的集網絡，復雜數據運算，通信為一體，其功能和應用領域在未來還將會進一步地被拓寬。但在數據運算，圖象處理以及數據存儲等方面依然是PLC比較弱的方面，若能結合32位或64位計算機一起使用，結合兩者的長處必定能取得較好的使用效果。

2 系統整體設計
參見圖1，在原理示意圖例中，通過松下PLC自帶的溫度數據讀取單元對熱敏電阻阻值的變化量進行A/D轉換后將數據存儲到PLC的“DT90040”和“DT90041”兩個數據寄存器，這兩個寄存器分別對應了CH1和CH2兩個物理通道。松下PLC的工作掃描周期為0.5ms，溫度數據將在每個周期更新一次。

圖1 原理示意圖

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

3 系統的實現方法
3.1 PLC和VB6.0的通信與數據傳輸處理
計算機和PLC之間通信的時候，相互間傳輸的數據為4位16進制BCD碼，當通過計算機的串行口按照一定的規則向PLC發出數據后，PLC在受到指令后也將返回一段有規則的代碼，而筆者所需要的信息就包含在那一段返回碼中。在這里，可將計算機串口和PLC的通信格式都設為:
波特率:115200B;
校驗位:基校驗;
數據長:8位;
停止位:1位;
松下FP系列PLC的通信協議MEWTOCOL-COM命令格式如下:指令格式。
指令信息:

應答信息 (正常時):

應答信息 (發生錯誤時):

通過查閱FP系列用戶手冊，可以發現熱敏電阻值變化在“DT90040”和“DT90041”寄存器中得以體現，那么若能讀出這些值，就可以對數據進行保存處理等相關操作。
對數據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

在所接受到的數據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)
通過計算機RS-232口將下列數據發出后:

這樣的現象在串口通信中是很常見的，希望讀者在使用時務必加以充分的理解注意。
3.2 數據讀取處理詳細
在介紹了以上PLC和計算機通信的規則方法后下面將講解如何具體來實現準確的數據讀操作。
參見圖2，在按下開始按鈕后將執行下列代碼:

圖2 數據讀取

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
停止數據的采集:
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”被執行后時間控件開始有效，執行下列代碼，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$(re1) & "0"
Loop
re = re & Str(re1)
re = re + " " + iy(e1)
e1 = e1 + Val(Text4.Text)
r3 = 10000 + Val(Text4.Text)
If r3 = e1 Then
MsgBox "數據采集結束。", vbOKOnly, "Note"
Command1.Enabled = True
Command3.Enabled = False
Timer1.Enabled = False
Picture1.Line (0, 2500)-(10000, 2500), &H808080
Picture1.Line (0, 2300)-(10000, 2300), &H808080
Picture1.Line (0, 2100)-(10000, 2100), &H808080
Picture1.Line (0, 1900)-(10000, 1900), &H808080
Picture1.Line (0, 1700)-(10000, 1700), &H808080
Picture1.Line (0, 1500)-(10000, 1500), &H808080
Picture1.Line (0, 1300)-(10000, 1300), &H808080
Picture1.Line (0, 1100)-(10000, 1100), &H808080
Picture1.Line (0, 900)-(10000, 900), &H808080
Picture1.Line (0, 700)-(10000, 700), &H808080
Picture1.Line (0, 500)-(10000, 500), &H808080
Check1.Value = 0
Exit Sub
End If
End Sub
在上面的代碼中使用了自定義的函數AreaReadD(d1,d1,r)，這個函數的作用是用來讀取PLC中d1到d2地址中的數值，AreaReadD的代碼如下:
Public Function AreaReadD(ByVal adress1, adress2, Result) As Long
Dim j1, k1, l1, m1, n1 As Integer
Dim inputwd As String
Dim command As String
Dim input1 As String
Dim output1 As Integer
Dim bccR As String
Dim dami As String
dami = Form2.MSComm1.Input
Form2.MSComm1.InBufferCount = 0
Do While Len(adress1) < 5
adress1 = "0" & adress1
Loop
Do While Len(adress2) < 5
adress2 = "0" & adress2
Loop
command = "%01#RDD" + adress1 + adress2
bccR = BCC(command)
Form2.MSComm1.Output = command + bccR + Chr(13)
Delay
inputwd = Trim(Form2.MSComm1.Input)
If Mid$(inputwd, 4, 1) <> "$" TheN
AreaReadD = 1
MsgBox "數據殼出時通信發生問題！"， vbOKOnly, "ERROR"
Else
AreaReadD = 0
End If
j1 = Val(DEC(Mid$(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功能執行后對其返回信息進行分析和處理的函數為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，在VB6.0中函數有內函數和自定義函數，進行有效的利用，可以節約編程的時間，亦可使程序明朗簡潔。

以上的代碼構成了我們數據采集的人機對話用界面，那么在PLC中也要進行必要的設定，因為我們在這里用的是熱敏電阻，其阻值和所對應的數據為非絕對線性，需要進行必要的轉化，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，使用內置的AD轉換其轉換為數字數值，進性保存。
●轉換的數字值反映在特殊數據寄存器(DT90040或DT90041)上，可以在用戶程序中讀取。如圖3所示: