专利名称：一种基于LabVIEW的机器视觉和PLC的通信控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种PLC通信控制系统，特别是一种基于LabVIEW的机器视觉和三菱PLC通信控制系统。
背景技术：
科学研究和统计表明，人类从外界获得的信息约有75%来自于视觉系统，也就是说，人类的大部分信息都是从图像中获得的。图像是人们从出生以来体验到的最重要、最丰 富、信息量获取最大的部分。而机器视觉主要用计算机来模拟人的视觉功能，从客观事物的图像中提取信息，进行处理并加以理解，最終用于实际检测、測量和控制。机器视觉技术最大的特点是速度快、信息量大、功能多。随着新的电器元件的不断出现和计算机技术的发展，电气控制技术也在持续发展。现代电气控制技术正是综合了计算机、自动控制、电子技术和精密測量等许多科学技术成果，并得到飞速发展。可编程序逻辑控制器(PLC)是ー种适应于エ业环境的通用控制装置，它把计算机的功能完备、通用性和灵活性好等优点和继电器控制系统的操作方便、简单易懂、价格低廉等优点结合起来，不仅增加了算木运算、数据转换、过程控制、数据通信等功能，还可以完成大型而复杂的控制任。LabVIEW是ー种图形化的编程语言，它集成了与满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通信的全部功能。LabVIEW作为ー个面向最終用户的工具，可以方便的嵌入MATLAB语言应用图像处理，增强构建科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径，使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，大大提高工作工作效率。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供了一种基于LabVIEW的机器视觉和PLC的通信控制系统。在系统运行过程中，LabVIEff 一方面实现机器视觉检测环节与PLC执行环节的数据通信，另ー方面作为ー个面向对象的工具，嵌入MATLAB进行数理统计、数字信号处理和图像处理等操作获取信息、作出判断，发出控制信息。本实用新型的技术方案是包括硬件构成、通信协议、LabVIEff程序设计。硬件构成包括三菱FX2N系列PLC的编程ロ RS-422接ロ，PC机所用的串行通信ロRS-232C接ロ，以及实现两者之间通信的SC-09适配下载电缆通信。通信协议包括数据格式、通信控制字符、通信命令、通信格式、传输过程、地址转换。所述的数据格式包含I位起始位，7位数据位，奇偶校验位采用偶校验，I位停止位；数据以帧为单位发送和接收；而且三菱FX2N系列的PLC与计算机之间的通信传输速率设为9600bps。所述的通信控制字符用到了 5个通信控制字符；控制字符ENQ(05H)、ACK(06H)和NAK(15H)构成单字符帧，其余的字符帧在发送或接收时用控制字符STX(02H)和ETX(03H)分别作为该帧的起始标志和结束标志。所述的通信命令包括读命令、写命令、強制通命令、強制断命令。所述的通信格式包括PC机向PLC发送报文的结构和PLC向PC机发送的应答报文结构。所述的PC机向PLC发送报文的结构为ー个多字符帧，它由起始字元、命令号码、元件首地址(数据段)、结束字元、和校验五部分组成。所述的PLC向PC机发送的应答报文结构分为读命令应答报文结构和写命令应答报文结构；读命令的应答报文数据段为要读取的数据，一个数据占两个字节，分上位下位；写命令的应答报文无数据段，用ACK及NAK作为应答内容。所述的传输过程采用应答方式通信，传输出错则组织重发；而且PLC根据PC机的命令，在每个循环扫描结束处的END语句后组织自动重发，无需用户在PLC —方编写程序。所述的地址转换为读写软设备的地址算法address = address32+1000h ;设备强制中的地址算法address = address/8+100h。所述的LabVIEW程序设计包括串ロ初始化、MATLAB Script的使用、动作执行。所述的串ロ初始化按照Fx系列PLC的标准通信參数进行配置波特率为9600bit/s ;数据比特为7位；奇偶校验方式采用偶校验；停止位为I位。所述的MATLAB Script的使用指把在MATLAB中对水果图像处理分级的M文件程序写入MATLAB Script,并把程序运行的分级结果传递到Case Structure (分支结构)中。所述的动作执行由“ VISA写入”、“ VISA读取”、 “VISA关闭”函数完成，按照三菱FX2N系列PLC编程ロ通信协议的格式进行，使用数组形式，并把数组属性格式改为“ASCII码”;而且在流程图中使用了一个毫秒等待计时器；由属性节点“PropertyNode”返回串ロ的输入缓存中数据的字节数。本实用新型提供的通信控制系统实现了基于LabVIEW的机器视觉和三菱FX2N型PLC通信控制技术，利用机器视觉获取图像信息，LabVIEW嵌入的MATLAB程序处理和分析图像数据，由PLC执行控制动作，从而增强构建科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径，大大提高工作效率。
图I是本实用新型的通信实现原理图图2是本实用新型的通信应答方式示意图图3是本实用新型的LabVIEW通信程序流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进ー步详细描述。本实用新型的通过硬件与软件的充分配合，基于LabVIEW实现了机器视觉和三菱FX2N型PLC通信控制技术。在硬件方面，由于三菱FX2N系列PLC自带的编程ロ是RS-422接ロ，而PC机所用的串行通信ロ则是RS-323C接ロ，这两种串行数据接ロ的信号传输方式不同。本实用新型通过SC-09电缆实现了两种不同的信号传输方式之间的转换。在软件方面，说明如下在LabVIEW中使用MATLAB Script,该节点是LabVIEW中提供的与MATLAB的编程接ロ。在LabVIEW环境中使用MATLAB语言节点，可以编译、运行MATLAB程序。本实用新型将可实现PC机与图像采集摄像机的连接參数设置以及图像处理、数据分析的M文件程序写入MATLAB Script,当运行LabVIEW程序时会自动调用MATLAB软件运行MATLAB Script中的程序完成相应的处理，并把处理的结果传递到Case Structure (分支结构)中，完成相应的后续处理动作。如图2所示PC机与FX系列PLC之间采用应答方式通信，传输出错则组织重发。PLC根据PC机的命令，在每个循环扫描结束处的END语句后组织自动重发，无需用户在PLC 一方编写程序。如图3所示在LabVIEW程序编写中首先对串口进行初始化，然后向PLC发送请求信号“ENQ”，当得到PLC的正确回答“ACK”后，PC机对PLC进行读取或者写入操作，通信结束后关闭串口，如出现错误就进入“错误处理”。其中串口需按照Fx系列PLC的标准通信参数进行配置波特率为9600bit/s ;数据比特为7位；奇偶校验方式采用偶校验；停止位为I位。在完成串口配置后，下一步就是向串口写入字符，这一步的动作是由“VISA写入”函数完成的，写入的数据必须按照三菱FX2N系列PLC编程口通信协议的格式(报文格式)进行，并把数组属性格式改为“ASCII码”。在串口将数据发送给PLC后，串口与PLC都需要时间执行程序，因此在此使用了一个毫秒等待计时器。检测当前串口输入字节数可由属性节点“PropertyNode”中完成，该节点的主要功能为返回串口的输入缓存中数据的字节数，在使用“VISA读取”函数读取串口前，可以先用VISA Bytes at Serial Port节点检测当前串口输入缓存中存在的字节数，然后由此指定“VISA读取”节点从串口输入缓存中读取的字节数，可以保证一次将串口输入缓存中的数据全部读出。再下一步为读取串口缓存动作，这一步由“VISA读取”函数完成，主要功能是“VISA资源名称端口”指定的设备中读取由字节总数端口指定长度的数据。最后一步就是在完成发送与读取后关闭占用的串口资源，这一步动作由VISA节点“VISA关闭”完成，该节点的主要功能为关闭由“VISA资源名称端口 ”指定的设备连接，可用于关闭一个已经打开的串口，从而释放LabVIEW对这个串口资源的占用。虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
权利要求1.一种基于LabVIEW的机器视觉和PLC的通信控制系统，其特征在于包括硬件构成、通信协议、LabVIEff程序，所述硬件构成的作用为获取图像信息，并依据标准对PLC发出控制信号，通信协议的作用为实现PLC和LabVIEW直接的数据交换。
2.如权利要求I所述的通信控制系统，其特征在于所述硬件构成包括FX2N型PLC的编程口 RS-422接口，PC机所用的串行通信口 RS-232C接口，以及实现两者之间通信的SC-09适配下载电缆通信。
专利摘要本实用新型公开了一种基于LabVIEW的机器视觉和PLC的通信控制系统。其技术方案是将LabVIEW作为面向最终用户的监控平台，由MATLAB Script调用M文件子程序，使CCD摄像机采集图片，进行图像处理、数据分析等操作，确定一个控制信号进入相应的分支结构中使三菱PLC执行相应的动作。从而增强构建科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径，大大提高工作效率。
文档编号H04L29/06GK202649713SQ20122006137
公开日2013年1月2日 申请日期2012年2月24日 优先权日2012年2月24日
发明者高珏, 朱培逸, 毛丽民, 邓婉, 徐金星, 崔巍 申请人:常熟理工学院