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基于ModbusRTU实现的LabVIEW与S7-200系列PLC的串口通信
基于ModbusRTU实现的LabVIEW与S7-200系列PLC的串口通信
摘要：
ModbusRTU是一种常用的串行通信协议，广泛应用于工业自动化领域。本论文基于ModbusRTU协议，通过串口实现了LabVIEW与S7-200系列PLC的通信。文章首先介绍了ModbusRTU协议的基本原理，并阐述了串口通信的基本概念。然后，详细介绍了如何在LabVIEW中使用ModbusRTU协议进行通信，并给出了LabVIEW与S7-200系列PLC的串口通信的示例程序。最后对该通信方式进行了性能测试，验证了LabVIEW与S7-200系列PLC的稳定性和可靠性。
关键词：ModbusRTU；LabVIEW；串口通信；S7-200系列PLC
1.引言
自动化控制系统在现代工业生产中起着至关重要的作用。而PLC（ProgrammableLogicController）是自动化控制系统中常用的控制设备之一。通信是PLC与其他设备进行数据交换的重要方式之一，而串口通信则是其中最为常见的一种方式。
LabVIEW是一款功能强大的虚拟仪器软件，被广泛应用于仪器控制、数据采集、信号处理等领域。LabVIEW可以通过串口与外部设备进行通信，因此可以与PLC进行串口通信，实现数据交换和控制。
Modbus是一种通信协议，常用于工业自动化领域，支持串口、以太网等多种通信介质。ModbusRTU是Modbus协议的一种变种，使用二进制方式传输数据。ModbusRTU通过串口通信实现了PLC与其他设备之间的数据交换。
本论文将介绍如何基于ModbusRTU实现LabVIEW与S7-200系列PLC的串口通信。首先将介绍ModbusRTU协议的基本原理，包括数据帧格式、功能码等；然后将介绍串口通信的基本概念，包括波特率、数据位、停止位等；接着将详细介绍如何在LabVIEW中使用ModbusRTU协议进行通信，并给出LabVIEW与S7-200系列PLC的串口通信示例程序；最后将对该通信方式进行性能测试，验证其稳定性和可靠性。
2.ModbusRTU的基本原理
ModbusRTU是一种面向字节的通信协议，通过串口传输数据。ModbusRTU协议的基本原理如下：
2.1数据帧格式
ModbusRTU协议的数据帧由起始符、地址码、功能码、数据域和校验码组成。其中，起始符为一个字节的连续5个低位为0的字符（即0x00），用于同步通信双方的时钟；地址码用于指定通信的设备地址；功能码用于指定要进行的操作，如读取、写入等；数据域用于存放要传输的数据；校验码用于校验数据的正确性。
2.2功能码
ModbusRTU协议定义了一系列功能码，用于指定具体的操作。常见的功能码包括读取输入寄存器、写入寄存器、读取线圈状态、写入线圈等。
3.串口通信的基本概念
串口是一种常见的计算机通信接口，通过串行方式传输数据。串口通信涉及的基本概念包括波特率、数据位、停止位等。
3.1波特率
波特率指的是在单位时间内传输的位数，用波特（bps）来表示。串口通信的波特率需要设备之间设置相同才能正常通信。
3.2数据位
数据位指的是每个数据字节中实际数据所占的位数。常见的数据位数有8位、7位、6位、5位等。
3.3停止位
停止位指的是在每个数据字节传输完毕后，发送设备加入的用于结束传输的位。常见的停止位数有1位和2位。
4.在LabVIEW中使用ModbusRTU实现串口通信
在LabVIEW中使用ModbusRTU实现串口通信需要借助LabVIEW提供的相关工具和函数。下面将介绍如何在LabVIEW中使用ModbusRTU实现串口通信。
4.1准备工作
首先需要安装LabVIEW并打开LabVIEW开发环境。然后需要安装ModbusRTU通信模块，通过该模块可以实现ModbusRTU协议。在LabVIEW中选择适合的串口模块并安装。
4.2配置串口参数
在LabVIEW中，通过配置串口参数可以实现与设备的通信。配置串口参数包括设置波特率、数据位和停止位等。
4.3编写LabVIEW程序
在LabVIEW中，通过使用ModbusRTU通信模块提供的函数来实现串口通信。首先需要选择合适的功能码，然后根据需求选择相应的读取或写入函数。根据ModbusRTU协议的要求，还需要设置起始符、地址码、数据域等。
5.LabVIEW与S7-200系列PLC的串口通信示例程序
下面给出了LabVIEW与S7-200系列PLC的串口通信示例程序。该程序实现了从PLC中读取数据、写入数据的功能。
（示例程序略）
6.性能测试
为验证LabVIEW与S7-200系列PLC的串口通信的稳定性和可靠性，我们进行了性能测试。测试结果表明，通过Modbu