基于LabVIEW的PLC I／O模块测试.pdf

2 0 1 0年第 2期 工业仪表与自动化装置 7 5 基 于 L a b VI EW 的 P LC I ／ o 模 块测试 谢哲天 ． 范学忠 同济大学 中德学院， 上海 2 0 0 0 9 2 摘要 基于 L a b V I E W 和施耐德 电气的 P L C产品搭建了一套 自动测试 系统 ， 对 P L C的 I ／ O模块 进行数据采集 ， 测试其精度性能。整套 系统的关键在 于使 用 L a b V I E W 完成 P C对 P L C以及 D C电 源和数字万用表之 间的控制。实验证 明， 系统能实现 自动化测试。 关 键词 P L C； L a b V I E W； I ／ O模 块测试 中图分类号 T P 2 7 4 ． 5 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 0 0 6 8 2 2 0 1 0 0 2 0 0 7 5 0 3 Th e PLC I ／ 0 mo du l e t e s t b a s e d o n La bVI EW XI E Z h e t i a n，F AN Xu e z h o n g S i n oG e r m a n l t h u t e ，T o n i U n i v e r s i t y ， S h a n g h a i 2 0 0 0 9 2 ， C h i n a Abs t r a c t I t S a n a u t o ma t i c t e s t pl a t f o r m b a s e d o n L a b VI EW a n d PLC p r o d uc t s o f s c h n e i d e r e l e c t r i c ． Th i s p l a tf o rm c a n c o mp l e t e t h e d a t a a c q u i s i t i o n o f P LC I ／O mo d u l e t o t e s t i t s p e r f o rm a n c e ． Th e p i v o t o f t h e s y s t e m i s t h e c o n t r o l o f c o mmu ni c a t i o n a mo n g PC a n d d e v i c e s ． Ke y wor d s PL C；L a b VI EW ；I ／O mo d u l e t e s t 0 引言 工业现场测量得 到的数据， 需要变送后通过 I ／ 0模块送人 P L C的 C P U。这些变送值能否准确被 采集 ， 与 I ／ O模块的精度有很大的关 系。为了满足 客户的精度要求 ， 这些模块需进行精度等特性测试。 模块测试复杂、 繁琐， 要求高， 所以必须搭建一套 自 动测试平台来完成任务。 1 测试 系统原理和 目的 整个测试平台， 输 入模式下 I ／ O模块采集外部 精确电源 的输入 信号 ， P L C C P U读 取模块 中的数 值 。然后将外部输入 和 P L C内部读取的值进行 比 较 ， 得到模块精度。这里有个前提 ， 就是精度误差只 出现在 I ／ O模块环节 ， 而 C P U读取模块数据环节 中 的误差不计。输 出模式也是类似 ， 将 P L C给定输出 和外部精确的万用表测量进行 比较 。 这样对整个测试就有 以下 的要求 1 测试过程 中引入 的干扰尽量少 ， 保证足够精 度要求 ， 所以系统采用 自动测试平 台取代人工手动 的测试。 2 测试过程 自动化 、 可控化。由于 I ／ O模块通 收稿 日期 2 0 0 9 0 7 0 7 作者简介 谢哲天 1 9 8 4 ， 男 ， 江苏无锡人 ， 硕 士研 究生 ， 研究方 向为控制理论与控制工程。 道数较多 ， 且系统连线复杂 ， 人工的切换通道和测试 读数工作量 巨大， 所以采用 自动测试 。同时 ， 通道的 切换选择需可控 ， 以提高测试的可管理性能。 2 测试系统的组成和搭建 整个测试系统可以分为硬件部分和软件部分 ， 主要工作原理是各硬件模块和设备连线完成后， 由 软件完成其之间的通信和数据读写。 2 ． 1 硬件部分设计 硬件部分主要有被测 I ／ O模块 ， 施耐德 M3 4 0 和 T w i d o P L C， 横河 7 6 5 1可编程 D C电源和安捷伦 3 4 4 0 1 A数字万用表 L S B 6 1 ／ 2 ， 他们之间的硬件接 线原理如图 1所示 。 进 I ／ O模 块信 号 l 皇 塑 电源输出设定 I r ▲ 望 堕 堡 翌 丝 J C P UT W I D O I 输 出 l l 继 电 器 l 竺 塑 堡 坚 数字万用表 写入输出值 ● ● 一 读取输入值 通 道 选 择 和 控 制 M3 4 0 l 输 ,x／ 输出 C P U I 模块 测量输 出值 图 1 测试系统硬件原理 7 6 工业仪表与自动化装置 2 0 1 0年第2期 图 1的接线方式 ， 包含了测试输入模块和输 出 模块。输入模块测试 中数字万用表不接人工作 ， D C 电源作为输人通过 T WI D O的继 电器模块接入被测 的输入模块 ， 这里所有的继电器和输入模块 的通道 都一一对应且都并接在 电源上 。P C同时和电源、 T WI D O和 M 3 4 0的 C P U进行通信 ， L a b V I E W 程序对 不同的通信接 口进行操作 ， 将输入电源的设定值写 入可编程 D C电源 ， 使信号以设定值进入输入模块。 同时 L a b V I E W 将需要 测试 的通道 号写 入 T WI D O C P U中， 使所选通道的继电器闭合 ， 信号就能进入 输入模块的指定通道。再 由L a b V I E W从 M3 4 0 C P U 中读取指定通道采集的信号数据。数据值将被拿来 和电源设定值进行比较从而考察输人模块的精度。 对于输 出模块的测试 ， 可编程 D C电源不接人工作， 而数字万用表接人。这样 L a b V I E W 将设定 的输出 信号值写入 M3 4 0 P L C， 他们将在被选中的通道上输 出， 同时万用表对这些通道进行测量 ， L a b V I E W 读 取万用表中的测量数值。测量数值将与设定输出值 进行 比较并计算得到输出模块的精度。 P c和各模块和设备之 间的通信方式和协议如 表 1所示。 表 1 通信设置和参数 通过调用 L a b V I E W 中相应的通信 V I 对 P c和 P L C及设备之间的通信进行配置和控制 ， 同时 V I 中 的接 口函数能够对对应 的接 口寄存器进行操作 ， 完 成通信数据的读写。 2 ． 2 软件部分设计 软件部分 主要分为两块 ， 一块是 P L C程序 ， 另 一 个则是相对复杂的 L a b V I E W 程序 。 P L C程序主要完成 的任务有 同步 C P U寄存器 和对应 I ／ O映射 区的数据值。L a b V I E W 程序 则需 要初始化各设备并配置通信方式和参数 ， 然后将指 令写人可编程 D C电源和数字万用表采集数据。同 时对 P L C C P U的寄存器进行读写操作。 对于一个 8通道输入模块 ， P L C程序 的原理如 图 2所示 。 图2 P L C程序原理 指定 T WI D O P L C的寄存器 MO O～M 0 7中的值 对应赋给继 电器 1／0映射 区 Q 1 ． 0一Q 1 ． 7 。同时 Q 1 ． 0一Q 1 ． 7对应接人被测输入模块 的 0 7通道。 这样只要通过修改 MO O～M0 7的值是 1或 0 ， 就能 一一 对应 的选择 0 7中的某些通道闭合或者打开。 再将 M 3 4 0输人通道 0～ 7的映射区测量值赋给其 C P U指定寄存器 MW0～M W7 。 检测设备正常通信， 配置通 言参数 初始化 F o端口和 P L C寄存器 T WI D O寄存器 M0 M7赋值 ◆ 写天DC电源设定值并打开电源 读取M3 4 0寄存器 MW0 MW7 读取结束， 关断 D C电源继电器输出 清除所有寄存器等 图 3 L a b V I E W 程序基本流程 L a b V I E W 程序的基本流程如图 3所示 ， 在程序 中， 完成了对继 电器输 出的控制 ， 从而达到通道控制 的目的， 并且通过 M o d b u s 通信 V I 可以完成对 P L C 寄存器的数据读写， 其程序如图4所示。这样整个 测试系统的通信配置、 数据采集 、 测试等工作都能够 2 0 1 0年第 2期 工业仪表与 自动化装置 7 7 顺利完成。 图4 寄存器读写程序 3 测试结果及结论分析 该测试系统能采集 I ／ O模块和数字万用表中的 测量数据 ， 并对其进行测量精度计算 ， 达到测试 自动 化和可控化的要求。它的功能也能够在此基础上进 行扩展 ， 比如加入最小二乘法等算法 ， 对 I ／ O模块进 行非线性和可重复性测试 。此外可以加入温箱设备 并用设备厂商提供的通信 V I 对温箱进行远程操作 ， 然后在 不 同温 度 下测 试 I ／ O模 块 的性 能。采用 L a b V I E W 控制各设备 和数据采集 能促进 模块测试 工作的改进 和细化。 参考文献 [ 1 ] 储云峰． 施耐德 电气可编程序控 制器原理及应用 [ M] ． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 6 ． [ 2 ] J e ff r e y T r a s ，J i m K fi n g ． L a b V I E W 大 学 实用教 程 [ M] ． 乔瑞萍， 等译． 北京 电子工业出版社， 2 0 0 8 ． [ 3 ] 龙华伟， 顾永刚． L a b V I E W 8 ． 2 ． 1与 D A Q数据采集 [ M] ． 北京 清华大学出版社， 2 0 0 8 ． [ 4] 邓 焱， 王 磊． L a b V I E W7 ． 1测试技术与仪器应用 [ M] ． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 4 ． 上接 第 l 9页 5 结束语 该控制系统于 2 0 0 9年 5月在甘肃 民勤县投入 运行 ， 运行结果表明， 准确掌握了污水处理各项工艺 指标 ， 快速监控设备运行状态 ， 降低了现场操作人员 及生产管理者的劳动强度， 大大提高 了污水在线监 测的自动化程度 。很 好地满足 了污水处理厂 的要 求 ， C O D参数值达到 了国家 城镇 污水处理厂污染 物排放标准 一级 B标准， 具有很好的应用推广价 值。 参考文献 孙增圻 ．智能控制理论与技术[ M] ． 北京 清华大学出 版社 ， 2 0 0 2 ． 张雪平 ， 王志斌 ．基于模糊控制的 P L C在温度控制中 的应用[ J ] ． 电气传动 ， 2 0 0 5 ， 3 5 8 5 4 5 5 ． 刘 琼 ， 景宁波 ．热水器温度自调整因子模糊控制[ J ] ． 工业仪表与自动化装置， 2 0 0 8 ， 4 5 3 5 6 ． 吴凌云， 童毅才 ．基于 P L C的油 田污水处理模糊控制 系统[ J ] ． 工业仪表与 自动化装置， 2 0 0 3 ， 4 2 0 2 3 ． 王中琪 ， 赵 诚， 赵 丽 ． 模糊神经网络控制在污水处理 中的应用研究[ J ] ． 环境污染治理技术与设备， 2 0 0 6 ， 7 1 2 1 0 01 0 3 ． 王永华 ．现代电气控制及 P L C应用技术[ M] ． 北京 北京航天航空大学出版社 ， 2 0 0 3 ． 1 j 1J J 1J 1 2 3 4 5 6