基于LabVlEW的光栅刻划机环境温度监控的实现

　　衍射光栅是现代光谱仪器的核心器件，采用光栅刻划机刻划，依然是制作母衍射光栅的主要手段。然而光栅刻划机的工作环境温度，直接影响母光栅的刻划精度。因此，对光栅刻划机的环境温度监控是非常必要的。PLC 的全称是 Pro-grammable Logic Controller (可编程逻辑控制器)，它以集成度高、抗干扰能力强、可靠性高、使用方便的优势受到普遍欢迎，在精密设备的控制中必不可少[1]。LabVIEW编程高效、灵活、面向对象，其强大的图形编程能力及可视化编程环境得到广泛应用。PLC 利用串口与计算机进行通信，本文介绍了一种在labveiw8.2 平台上开发的 PC 机与 PLC 通信的方法，在此基础上构建主从方式虚拟仪器测控系统。

　　1 PC 与 PLC 的通信方式

　　1.1 系统硬件组成

　　图 1 是温度控制系统组成的示意图，利用日本三菱公司的 整 体 式 PLC———FX2N- 48MT 及 其 特 殊 功 能 模 块———FX2N- 4AD- PT 和 FX2N- 4DA 分别完成 A/D,D/A 功能。

　　图 2 是 PC 与 PLC 通信的示意图，利用主机上的 RS- 232通信串口，通过 RS- 232—RS- 485 转换模块与 PLC 相连。

　　1.2 PC 与 PLC 的通信协议

　　计算机与 PLC 采用主从方式进行通信。计算机为主机，PLC 为从机。一个网络中只能有一台主机，主机通过站号区分不同的从机。从机只有在收到主机的读写命令之后才能发送数据。

　　主机与 PLC 之间串行通信，采用的是日本三菱公司的PLC 与人机界面通信的协议。该协议采用主从结构的通信方式，适用于半双工的 RS- 485 总线。上位机通过 RS- 485 通信可以进行运行状态的控制与监测。

　　PC 与 PLC 之间的主要通信协议如表 1 所示。

　　对 PLC 进行写操作的命令帧和应答帧格式如下：

　　ENQ、ACK、STX、ETX 是控制代码，分别表示通讯请求、未发现数据错误、数据开始、数据结束，它们都对应着特定的ASCⅡ码。以写入 PLC 为例，PC 依次发送 ENQ、站号、PLC 号、指令代码、要写入的数据、和校验，其中和校验不包括 ENQ。值得注意的是，数据在计算机和 PLC 之间是使用 ASCⅡ码传输的。ENQ 为控制符，实际发送的是 16 进制数据 05，其余字符均使用 ASCⅡ码表示。指令代码 BW为批量写入位元件，WW为批量写入字元件。和校验求法为：将从“站号”到“数据”的ASCⅡ码 16 进制加法求和，再对求结果和的低两位进行 ASCⅡ编码。

　　2 PC 对 PLC 数据的读写方法

　　2.1 LabVIEW 的串口通信方法

　　在 LabVIEW8.2 版本中，进行串口通信主要利用 5 个控件：VISA Configure Serial Port, VISA Read, VISA Write, VISABytes of Serial Port 和 VISA Close。通过对这几个功能模块进行配置和连接，就能够开发出符合要求的 LabVIEW 串口通信软件。在 LabVIEW中进行串口通信的基本步骤如下：