第13章 LabVIEW串口通信程序设计
XMT-3000A智能仪表有多种输入功能，一台仪表可以接热电偶（K、S、Wr、E、J、T、B、N）、热电阻（Pt100、Cu50）、电压（0～5V、1V～5V）、电流（0～10mA、4mA～20mA）等不同的输入信号。 PC机XMT-3000A智能仪表接热电阻输
L2COM1入时，采用三线制接线，消除了引线带
TXDRXDGND 2 5 3来的误差；接热电偶输入时，仪表内部
RS232常开 带有冷端补偿部件；接电压/电流输入2021 ALM225-141516+24RXDTXD GND DC24V时，对应显示的物理量程可任意设定。 XMT-3000A在计算机与智能仪器通电前，按图234910ALM11213常开13-24所示将热电阻传感器Cu50、上、
AC220V下限报警指示灯与XMT-3000A智能仪 L1Cu50 器连接。
图13-24 PC与智能仪表串口通信线路
通过串口线将计算机与智能仪器连
接起来：智能仪器的14端子（RXD）与计算机串口COM1的3脚（TXD）相连；智能仪器的15端子（TXD）与计算机串口COM1的2脚（RXD）相连；智能仪器的16端子（GND）与计算机串口COM1的5脚（GND）相连。
连接仪器与计算机串口线时，仪器与计算机严禁通电，否则极易烧毁串口。
本设计用到的硬件为：智能仪器（XMT-3000A型，需配置RS-232通信、上下限控制继电器、DC24V电源等模块），串口通信线（三线制），热电阻传感器（Cu50），指示灯（DC24V）等。
2．XMT-3000A智能仪器的参数设置
XMT-3000A智能仪器在使用前应对其输入/输出参数进行正确设置，设置好的仪器才能投入正常使用。
请按表13-1设置仪器的主要参数。
– 297 –
LabVIEW虚拟仪器数据采集与串口通信测控应用实战
表13-1 参 数 HIiAL LoAL Sn diP ALP Addr baud 参 数 含 义 上限绝对值报警值 下限绝对值报警值 输入规格 小数点位置 仪表功能定义 通信地址 通信波特率 30 20 传感器为：Cu50，则Sn=20 要求显示一位小数，则diP=1 要求上限报警由报警1 （ALM1）输出，下限报警由报警2（ALM 2）输出，报警时在下显示器显示报警符号，则ALP=10 0 4800 仪表的主要参数设置
设 置 值 3．XMT-3000A智能仪表的通信协议
XMT-3000A智能仪器使用异步串行通信接口，共有两种通信方式：RS232和RS485。接口电平符合RS232C或RS485标准中的规定。数据格式为一个起始位，8位数据，无校验位，2个停止位。通信传输数据的波特率可调为300～4800 bit/s。
XMT仪表采用多机通信协议，如果采用RS485通信接口，则可将1～64台的仪表同时连接在一个通信接口上；采用RS232C通信接口时，一个通信接口只能连接一台仪表。
RS485通信接口与RS422接口的信号电平相同，通信距离长达1km以上，优于RS232C通信接口。RS422为全双工工作方式，RS485为半双工工作方式，RS485只需两根线就能使多台XMT仪表与计算机进行通信，而RS422需要4根通信线。由于通信协议的限制，XMT只能工作在半双工模式，所以XMT仪表推荐使用RS485接口，以简化通信线路接线。为使普通计算机作上位机，可使用RS232C/RS485型通信接口转换器，将计算机上的RS232C通信口转为RS485通信口。
XMT仪表采用十六进制数据格式来表示各种指令代码及数据。 通信指令只有两条，一条为读指令，一条为写指令。 读指令格式为：地址代号+52H+参数代号。
返回：依次返回为测量值PV、给定值SV、输出值MV+报警状态、所读参数值。 写指令格式：地址指令+43H+参数代号+写入值的低位字节+写入值的高位字节。 返回：测量值PV、给定值SV、输出值MV+报警状态、被写入的参数值。 地址代号：为了在一个通信接口上连接多台XMT仪表，需要给每台XMT仪表编一个互不相同的代号，这一代号在本文约定称为通信地址代号（简称地址代号）。XMT有效的地址为0～63。所以一条通信线路上最多可连接64台XMT仪表。仪表的地址代号由参数Addr决定。
XMT仪表通信协议规定，地址代号为两个字节，其数值范围（十六进制）是80H～BFH，两个字节必须相同，数值为：仪表地址+80H。例如，仪表参数Addr=5（十六进制数为05H），05+80H=85H，则该仪表的地址表示为：85H 85H。
参数代号：仪表的参数用一个十六进制数的参数代号来表示。它在指令中表示要读/写的参数名。表13-2列出了XMT仪表可读/写的参数代号（部分）。
– 298 –
第13章 LabVIEW串口通信程序设计
表13-2 参 数 代 号 00H 01H 02H 03H 04H 05H 06H 参 数 名 SV HIAL LoAL dHAL dLAL dF CtrL XMT仪表可读/写的参数代号表 含 义 给定值 上限报警值 下限报警值 正偏差报警 负偏差报警 回差 控制方式 参 数 代 号 0BH 0CH 0DH 0EH 15H 16H 17H 参 数 名 Sn dIP dIL dIH baud Addr dL 含 义 输入规格 小数点位置 下限显示值 上限显示值 通信波特率 通信地址 数字滤波
如果向仪表读取参数代号在表格中参数以外，则返回参数值为错误信号（两个7F值）。
返回的测量值数据每两个8位数据代表一个16位整形数，低位字节在前，高位字节在后，负温度值采用补码表示，热电偶或热电阻输入时其单位都是0.1℃，回送的十六进制数据（两个字节）先转换为十进制数据，然后将十进制数据除以10再显示出来。
上位机每次向仪表发一个指令，仪表返回一个数据。编写上位机软件时，注意每条有效指令，仪表在0～0.36s内作出应答，而上位机也必须等仪表返回指令后，才能发新的指令，否则将引起错误。
4．温度测量与控制
（1）正确设置仪器参数后，仪器PV窗显示当前温度测量值。
（2）给传感器升温，当温度测量值大于上限报警值30℃时，上限指示灯L2亮，仪器SV窗显示上限报警信息。
（3）给传感器降温，当温度测量值小于上限报警值30℃，大于下限报警值20℃时，上限指示灯L2和下限指示灯L1均灭。
（4）给传感器继续降温，当温度测量值小于下限报警值20℃时，下限指示灯L1亮，仪器SV窗下限报警信息。
5．串口调试
XMT-3000A智能仪器使用异步串行通信接口，采用RS-232通信方式，其数据格式为：一个起始位，8个数据位，无校验位，2个停止位。
打开“串口调试助手”程序，首先设置串口号COM1、波特率4800、校验位NONE、数据位8、停止位2等参数（注意：设置的参数必须与仪器设置的一致），选择十六进制显示和十六进制发送方式，打开串口，如图13-25所示。
在“发送的字符/数据”文本框中输入读指令：80 80 52 0C ，单击“手动发送”按钮，则PC向仪器发送一条指令，仪器返回一串数据，如：3D 01 E7 03 64 00 01 00 ，该串数据在返回信息框内显示。
根据仪器返回数据，可知仪器的当前温度测量值为：01 3D（十六进制，低位字节在前，高位字节在后），十进制为31.7℃。
使用说明。
– 299 –
LabVIEW虚拟仪器数据采集与串口通信测控应用实战
图13-25 串口调试助手
若选择了“手动发送”，每单击一次可以发送一次；若选中了“自动发送”，则每隔设定的发送周期内发送一次，直到去掉“自动发送”为止。值得注意的一点是：选中“十六进制发送”后，发送框中所填字符每两个字符之间应有一个空格，如：01 23 00 34 45。还有一些特殊的字符，如回车换行，则直接敲入回车即可。
6．使用“计算器”实现数制转换
打开Windows附件中“计算器”程序，在“查看”菜单下选择“科学型”。 选择“十六进制”，输入仪器当前温度测量值：01 3D（十六进制，0在最前面不显示），如图13-26所示。
单击“十进制”选项，则十六进制数“013D”转换为十进制数“317”，如图13-27所示。仪器的当前温度测量值为：31.7℃（十进制）。为什么？
图13-26 在“计算器”中输入十六进制数 图13-27 十六进制数转十进制数
13.3.2 设计任务
。。。。。。。
– 300 –
第13章 LabVIEW串口通信程序设计
13.4 PC与PLC串口通信案例
可编程序逻辑控制器（简称PLC）主要是为现场控制而设计的，其人机界面主要是开关、按钮、指示灯等。其具有良好的适应性和可扩展能力得到越来越广泛的应用。采用PLC的控制系统或装置具有可靠性高、易于控制、系统设计灵活、能模拟现场调试、编程使用简单、性价比高、有良好的抗干扰能力等特点。但是，PLC也有不易显示各种实时图表/曲线（趋势线）和汉字、无良好的用户界面、不便于监控等缺陷。
20世纪90年代后，许多的PLC都配备有计算机通信接口，通过总线将一台或多台PLC相连接。计算机作为上位机可以提供良好的人机界面，进行系统的监控和管理，进行程序编制、参数设定和修改、数据采集等，既能保证系统性能，又能使系统操作简便，便于生产过程的有效监督。而PLC作为下位机，执行可靠有效的分散控制。用一台计算机（上位机）去监控下位机（PLC），这就要求PC与PLC之间稳定、可靠的数据通信。
图13-34是某型号PLC示意图。
图13-34 PLC产品示意图
13.4.1 PC与PLC串口通信硬件线路
西门子S13-200PLC系统为用户提供了灵活的通信功能。集成在S13-200中的点对点接口（PPI）可用普通的双绞线作波特率高达9600bit/s的数据通信，用RS-485接口实现的高速用户可编程接口，可使用专用位通信协议（如ASCII）做波特率高达38.4 kbit/s的高速通信并可按步调整。而PC的接口为RS-232，两者之间需要进行电平转换。利用西门子公司的PC/PPI电缆，可将S13-200CPU与计算机连接起来组成PC/PPI网络，实现点对点通信，如图13-35所示。
+DC24V-PC1L0.00.10.22L0.40.50.63L0.71.01.1NS7-200 PLC编程口DC24V1M0.00.10.20.30.42M1.01.11.21.3ML+L1AC220VRS232COM1RS485PC/PPI 图13-35 PC与S13-200PLC串口通信线路
本设计用到的硬件为：西门子S13-200PLC（CPU224），PC/PPI电缆，开关，指示灯（DC24V），直流电源（OUT：DC24V）等。
13.4.2 设计任务
利用LabVIEW编写程序实现PC与PLC串口通信。
任务要求。
（1）开关量输入：利用继电器开关改变某个输入端口的状态，程序读取该端口的输入状态（打开/关闭），并在程序中显示。
– 301 –