6ES7212-1BB23-0XB8物优价廉

6ES7212-1BB23-0XB8物优价廉

各厂家所生产或代理PLC所具有的功能都大同小异，差异并不显，因此以受控制系统的大小、未来的扩展性、及经费预算来考虑。在选择上，可先就厂商PLC目录做初步的决定，可能考虑的要项如下： 
1.提供的基本容量特色 
（1）输入信号之电压范围。 
（2）提供之指令功能：基本的操作指令、可延伸之应用指令、数据处理指令、算数指令、PID指令等等。 
（3）PLC之指令处理速度(即执行速度)通常以usec计。 
（4）内含之内存容量，通常以K bytes计。 
（5）定时器、计数器功能。 
（6）资料缓存器的容量。 
（7）I/O点数的扩充量。 
（8）其它特殊功能：如浮点数运算、万年历与系统时钟、高速计算能力等等。 
2.外围之可扩充能力 
(l)与个人计算机联机的方便性。 
(2)使用个人计算机编译软件之容易性。 
(3)D/A或A/D转换模块之供应。 
(4)PLC网络功能。 
(5)控制运动装置功能，如步进马达、伺服马达、定位控制器。 
3.PLC的电源规格 
绝大多数是以交流(AC)为电源，应注意如下事项： 
(1)电压之范围。 
(2)电源断电的可允许瞬问时间为多长，PLC仍不受影响且继续动作。 
(3)电源的保护措施，和所能容忍的较大使用电压及电流。 
(4)整个机台的功率消耗量为多少V、A或W。 
4.PLC输入规格注意事项 
(l)输入之较大电压。 
(2)输入可允许的较大电流。 
(3)输入为0N时之较小电流。 
(4)输入为OFF时之较大电流。 
(5)回路的绝缘型态。 
5. PLC输出规格注意事项 
(l)外部电压的型态及值。 
(2)是电阻性负载或电感性负载。 
(3)当输出开路时的较大泄露电流值。 
(4)输出端在0N时及0FF时的反应时间。 
(5)输出回路所采用的回路绝缘方式。 
6.环境条件 
（1）PLC使用的温度范围。 
（2）耐震性。 
（3）耐撞击性。 
（4）耐噪声。 
（5）耐电击之能力。 
（6）系统的整个绝缘抗阻。 
（7）接地的设置。 
（8）工作环境的限制，主要是IP防护等级。1.PLC使用前的检查 
(l)检查电源接线(电源OFF)。电源端子接线错误、直流输入线与电源线短路，或输出线之a短路等均会严重损坏PLC。在接通电源前先检查电源及接地的接线，以及输入/输出接线。 
(2)程序及检查：电源0N，DVP-PLC，STOP。使用外围装置将程序写入主机之后，将写入程序读出、并使用程序检查功能(请参考HPP中文操作手册)来检查程序之回路与文法是否正确。 
(3)运转与测试：电源ON、PLC-RUN。RUN输入端及COM端导通的话，或将RUN开关拨至0N位置，处于运转模态，运转中可藉由HPP来变更定时器(T)、计数器C，缓存器(D)之设定值及暂存值，并可强制输出接点作ON/OFF动作。使用HPP可呼叫出各部继电器之ON/OFF动作及T、C、D之设定值与现在值。 
(4)LED指示灯检测异常。电源指示上POWER灯正常时主机通上电源时LED亮绿灯，如果主机通上电源时指示灯不亮若拆掉+24V导线，指示灯会亮，表示PLC的DC负载过大，这时请另行准备DC24V电源供应器。 
（5）电池电压指示(BATT、LOW灯)： 
·当电池电压不足时本指示灯亮，同时特殊补助继电器ON o当此灯开始亮起，约一个月后程序(当使用RAM时)自动消失，而靠电池作停电记忆之记忆区全部归0。 
·当此灯亮时请交换新电池(建议五年更换一次)。 
·当主机盖拿下即可更换电池。 
·如果特殊补助继电器被驱动的话，即使电池电压已降低BATT，VLED仍不会点亮，但特殊补助继电器将被设定为ON。 
·.如果电池电压下降，则用来设定定时器、计数器或其它目的的资料缓存器内的资料将不可靠。 
   （6）程序错误指示(PROG.E灯闪烁)： 
·定时器/计数器忘了设定而使用该号接点、程序回路不合理、电池电力不足、或是因外来之噪声干扰导致程序内容产生变化时，此点闪烁。此时，请检查程序是否正确，是否有较强之噪声干扰源存在，电池电压是否不足。 
·当错误发生时可由Hpp按[OTHER]键两次，即可显现出侦错号码，另外亦可由D1004来显示值。侦错号码请参考功能说明。 
·CPU错误指示：ERROR灯亮。 
· 当cpu因外来噪声或异物侵入而失控，或程序执行时间**过0.1秒时，CPU，ERROR将点亮。在PLC电源0N状况下，插拔内存卡匣也会使CPU-LED点亮。 
·关掉电源一会儿再打开电源，然后再使PLC运转。若此时PLC可正常运转，请检查可能发生的噪声源，或PLC内部有否异物侵入。 
· PLC接地线至少2平方 (AWG14)尽量使接地线长度缩短，建议采用Class接地(接地阻抗低于100Ώ如果因接地不正确而使PLC功能不正常请将接地线自端子拆除，此时需将主机与扩充机之接地端子连接在一起。 
·当地线自PLC拆除时，若错误指示由CPU-LED变成PROG.E时，请查看程序之执行周期时间是否过长(**过100ms以上)?执行周期时间存放在资料缓存器D1012。 
（7）输入信号显示： 
·输入信号ON/OFF状态由输入指示灯显示，也可由Hpp或计算机联机画面叫出监控。 
·当输入开关之ON定格电流过大时，输入开关会发生接触不良的情况请注意。 
·输入开关并接指示灯作输入显示时，请注意当开关OFF时，PLC仍会因为并皆知指示灯之残余电流的关系，造成PLC输入点无法OFF而形成误动作。 
·凡是比程序执行时间短之外部输入点ON/OFF，CPU无法有效的抓取。 
·PLC主机或I/0扩充机座上之DC24V电源供应端过负载或短路时，内部保护回路会自动的将电压降低而造成PLC停机。此种情况下，请将24+之配线全部拿开再检查配线。 
·千万不要在输入端外加电压，尤其是AC 110V/220V将造成输入回路烧毁。 
·主机与I/O扩充机座之输入端子台是可自由插入/拔除的。 
（8）输出信号显示。若输出负载未能依LED状态的ON/OFF动作可能原因有： 
·输出接点因过载或短路造成接点损坏或不良。 
·主机或扩充机端子台是可拆式，有可能接触不良，重新再锁紧。 
·外加之电源线路有问题。 
2.PLC的日常维护检查 
（1）锂电池寿命约5年，需更换。 
（2）输出接点电流较大或O N/OFF频繁者要注意接点寿命，检查更换。 
（3）PLC使用于振动机械上时要注意端子的松动现象。 
（4）注意Plc的外围温度( O-55方)湿度(35-85%RH不结露)及粉尘。 
（5）锂电池电压太低，面板上BATT.low灯会亮，虽然程序尚可保持一月以上。 
（6）更换电池方法步骤：切电源、取下上盖板、拔下旧电池、30秒内插上新电池、固定新电池并盖好上盖板。

这个"5V"或"10V"的原因, 乃是人们研发出来的A/D IC较容易且廉价的关系而已. 至于为何以电流的方式较多, 因为4~20mA控制电流不易因传送距离较长而导致讯号衰减。

光分路器是FTTH光器件中的核心，它蕴藏着较大的增长潜力，将成为FTTX市场增长的主要驱动，无疑将对光通信制造业带来了生机和挑战，同时也给光通信企业带来再一次高速发展的空间。本文综述了PLC分路器市场、产业情况及技术发展现状。对PLC芯片、光纤阵列及耦合封装工艺技术的发展进行了浅析。

1. 引言

当前，我国FTTx(光纤接入网)建设逐步展开，三大运营商及广电系统都确定了“加快光进铜退、推进接入网战略转型”的思路，实现FTTC(光纤到路边)、FTTB(光纤到大楼)、FTTH(光纤到家庭)、FTTD(光纤到桌面)、三网融合(语音网、数据网、有线电视网)等多媒体传输以及PDS(综合布线系统)方案。要建成全光纤网络，除了需要各种各样结构配线光缆、引入光缆实现光纤网络的接续和再分配外，在E-PON、G-PON技术中，还大量需要光分路器来较终完成光纤到户的目的。

FTTx系统由局端机房设备(OLT)、用户终端设备(ONU)、光配线网(ODN)三部分组成。ODN作为FTTx系统的重要组成部分，是OLT和ONU之间的光传输物理通道，通常由光纤光缆、光连接器、光分路器以及安装连接这些器件的配套设备组成。从局端机房的ODF架到光缆分配点的馈线段，作为主干光缆，实现长距离覆盖;从光缆分配点到用户接入点的配线段，对馈线光缆的沿途用户区域进行光纤的就近分配;用户接入点到终端的入户段由蝶形引入光缆来完成，而所有分支及接点连接均由光分路器完成并实现光纤入户。

光分路器是FTTH光器件中的核心，它蕴藏着较大的增长潜力，将成为FTTX市场增长的主要驱动，无疑将对光通信制造业带来了生机和挑战，同时也给光通信企业带来再一次高速发展的空间。根据接入网建设热潮的到来，从市场现阶段和未来需求发展态势看,PLC光分路器将成为PON市场的主力已无可非议，他具有数字化、网络化、宽带化、小型化及维护方便等特点，是未来市场需求的重点。

2. PLC(光分路器)市场及产业情况

2.1 PLC(光分路器)市场情况

PLC(光分路器)主要用在接入网无源光网络(PON)中，使中心局与多个用户相连，实现光纤到户。2008年**的需求量约2400万通道，总销售额1.1亿美元，平均4.6美元∕通道。**市场在不同地区有所差异，日本、韩国在连续数年高速发展后，需要数量已趋于平稳，但是仍占有一半市场份额，北美地区占有市场份额的30%。中国、印度、巴西等发展中国家的FTTH刚开始建设，将成为市场的主要生长点。

2009年，中国光器件市场需求旺盛，尤其是从*二季度开始，销售收入连续三个季度保持增长。产品方面，10G光模块与PLC产品表现显眼，增长强劲。2010年**、二季度，国内无源器件厂商订单状况良好，市场需求量约达6亿元人民币，同比增长16%。在运营商加快FTTX部署的推动下，国内PLC器件市场延续了2009年的强劲增长态势，PLC分路器、AWG等产品需求旺盛。目前，光纤连接器，耦合器，隔离器、衰减器等无源器件的市场需求保持平稳增长，但由于市场竞争进一步加剧，价格不断下滑。

在运营商方面，三大运营商已明确要求FTTX网络中全部采用PLC型光分路器。从2009年开始到2010年中国电信、中国联通已经连续两年对PLC分路器进行了集采招标，2010年中国移动也已开始对GPON使用的包括PLC分路器在内的所有器材进行集采。

如果说2009年光器件市场增长是3G因素，那么2010年增长因素将是FTTX因素。虽然中国大规模部署FTTX网络仍有很多阻碍因素，但**决定推进三网融合将给FTTX带来强大动力，光器件市场也将从中受益。2010年上半年，在运营商积极进行FTTH建设以及3G网络建设的推动下及2010年1月13日，主持召开常务会议，决定加快推进电信网、广播电视网和互联网三网融合，这表明**将开始推动FTTX网络部署，光器件市场将受益。据ICCSZ预测，2010年国内光器件市场将保持平稳增长，国内无源器件市场销售额保持快速增长，二季度国内无源器件销售额约为7亿元，同比增长17.8%。二季度，国家发布《关于推进光纤宽带网络建设的意见》，加快推进光纤宽带网络建设;目前，三网融合试点方案也已通过。这些因素有效的促进了光器件市场需求的进一步增长，也为无源器件厂商带来了大量的订单。目前，国内FTTx网络部署进程加快，PLC产品作为FTTX的核心器件，也将获得大量应用，中国光器件市场需求量将达36亿元人民币，同比增长7.5%。预计2010年下半年，中国光器件市场仍将持续保持增长。

2.2 PLC(光分路器)产业情况

目前中国已经是PLC器件的制造大国，**的产品大都在中国和韩国生产。国内可生产光分路器企业有百家左右(包括外资企业)，具备生产及研发能力的有20家左右(从中国电信2010年PLC集采信息中，全国共有近百家企业参加集采投标)，其中烽火通信、武汉光迅科技、博创科技、富创光电、奥康光通器件、无锡爱沃富、富春江光电、深圳日海通讯、成都飞阳科技、上海上诚、大唐通讯(昆山)、南京普天、浙江普森等企业成规模生产，除了芯片外购外，其他均由自己生产。除此之外大部分企业不管是在产品品种还是在生产规模上尚未形成大的气候，并且部分企业基本上是分路器主体买进，然后加跳线头子和外壳组装模式。

目前各国都在大力推广FTTH、FTTx的工程，国内随着FTTx(光纤接入网)建设的深入开展，市场对于PLC分路器的需求明显大，PLC光分路器可能是下一步无源器件市场需求的重点。除了光器件专业厂加大开发和增加产能力度外，一些**度较大的光纤光缆厂家也在这方面加大了投入力度，积极开发无源器件产品，同时还在增添生产设备，并将此作为技术和产品储备，以其有准备、有计划的占有市场，可见PLC光分路器在未来几年的市场上的重要性及各大光器件企业、光纤光缆企业对此项目的重视程度。但是国内尚未掌握芯片技术，只能外购芯片进行封装或做代工。

2.3 PLC(光分路器)市场价格走势

未来中国将占据PLC分路器市场主导地位，预计3年后将占据市场的35%。当前PLC-Splitter的核心技术芯片还控制在欧美和日韩企业手中，国内企业由于没有核心技术，只能研制出Fiber Array购买芯片做封装或直接给芯片企业做代工。

任何事物均有着两面性，需求量的增大总是伴随着产品价格的下降，由于国内的大量器件封装企业涌入这个市场，再加上三大运营对PLC光分路器进行集采，市场价格将会面临下滑的趋势，随着需求的不断增大，价格将越来越低，代工企业和靠封装企业的利润也将越来越薄。图1给出了国际上PLC价格走势。

2.4 PLC(光分路器)产业发展存在的问题

我国PLC光分路器产业发展中也存在一定的问题。虽然市场需求很大，但产能的扩展及市场供大于求的潜在风险也在迅速加大。首先是由于制造成本压力越来越大，特别是只有耦合和封装后续工序的企业，PLC光分路器现在的价格与2008年初时相比，已经降了40%左右，而且目前PLC分路器相对比较成熟，随着大规模生产，价格和毛利率也将继续往下掉，市场整合趋势越发明显。国内厂商的同质化竞争，芯片、V型槽甚至FA全部依赖进口，成本压力非常大。如果公司规模较小，所要面临的成本压力反而会更大，因为材料来源主要采用外购，而成本与采购量成反比，而外购量小的话，外购价格也会相对较高，这个价格可以是20%到30%的差异。*三就是WDM-PON对PLC分路器的冲击，光纤接入技术除了我们经常提到的EPON和GPON，还有WDM-PON。下一代光纤接入技术的演进很可能是WDM-PON技术，而且欧美国家也更热衷于这项技术。但从技术原理上讲，现有的EPON的复用方式是功率分割型的，而WDM-PON则属于波分复用，也就是说，现有的PLC分路器不适用于WDM-PON技术，如果这个技术演进的过程较短，目前PLC分路器厂商将面临严重考验，设备和资金投入成本将难以收回。

3. PLC(光分路器)技术发展情况

、高可靠性是FTTH工程中对光分路器件的基本要求。光通信用光分路器从技术工艺上主要可以分为光纤熔融拉锥型和平面集成光波导型两种。

光纤熔融拉锥技术是制作2´2光分路器较为成熟的技术，光分路器目前主要是以全光纤型光分路器为主，其主要特点是：技术成熟，与光纤的连接方便，插入损耗小。但随着功分路数的增加，如1×8以上的光功分路器体积大，效率低，成本高，而且分光均匀性较差。此外基于融熔拉锥技术的光纤光分路器通带等特性方面有很大局限性。

PLC基于平面技术的集成光学器件。与传统的分立式器件不同他采用的是半导体工艺制作，能够把不同功用的光学元件集成到一块芯片上，是实现光电器件集成化、规模化、小型化的基础工艺技术。与熔融拉锥技术相比，平面波导技术具有性能稳定、廉、适于规模化生产等显著特点。所以，今后在光纤到户系统中将不再使用光纤融熔拉锥光功分器件，而平面波导为高性能、接入网用光器件的生产提供了一条有效的途径。

3.1 PLC芯片技术

PLC芯片一般在六种材料上制作，它们分别是：铌酸锂(LiNbO3)，波导是通过在铌酸锂晶体上扩散Ti离子形 成波导，波导结构为扩散型;Ⅲ-Ⅴ族半导体化合物，波导以InP为称底和下包层，以InGaAsP为芯层，以InP或者InP/空气为上包层，波导结构为掩埋脊形或者脊形; SOI(Silicon-on-Insulator, 绝缘体上硅)，波导是在SOI基片上制作，称底、下包层、芯层和上包层材料分别为Si、SiO2、Si和空气，波导结构为脊形以及聚合物(Polymer)、二氧化硅(SiO2)、玻璃离子交换等。

目前光纤到户(FTTH)网络技术已不存在问题，但能否在我国迅速发展和普及，除了政策面外，较重要的也是较为关键的一点就是降低网络各环节的成本。PLC光分路器是FTTx网络中的核心器件之一，是其重要的技术发展目标。从技术、成本及上述表中给出的光波导材料特性可以看出，二氧化硅、聚合物及玻璃是较为适合制作PLC芯片。下列简单介绍了三种成本较低，较容易产业化实现的PLC芯片技术：

(1)聚合物(旋涂—刻蚀)

聚合物波导以硅片为称底，以不同掺杂浓度的Polymer材料为芯层，波导结构为掩埋矩形。聚合物波导及器件制作工艺简单，价廉，如果是光敏更好，制作成本较低(理论值)，很有发展前景。问题存在氟化材料成本高;老化疑虑、损耗会相对略高;产品的稳定性上还需考虑其影响。目前仅上海NITTA公司有此芯片作的光分路器产品。

(2)二氧化硅

二氧化硅波导以硅片为称底，以不同掺杂的SiO2材料为芯层和包层，波导结构为掩埋矩形。硅基二氧化硅光波技术是20世纪90年代发展起来的新技术，国外已比较成熟。其制造工艺有火焰水解法(FHD)、化学气相淀积法(PECVD,日本NEC公司开发)、等离子CVD法(美国Lucent公司开发)、多孔硅氧化法和熔胶-凝胶(Sol-gel)等。这种波导和损耗很小，约为0.05dB/cm以下。国外利用这种波导已研制出60路、132路的AWG。目前采用较多的是火焰水解法(FHD)、化学气相沉积法(PECVD)进行多层二氧化硅材料的生长，利用干法刻蚀技术完成波导刻蚀。其优势是具有非常好的物理和化学稳定性技术，器件集成度高，。同时与光纤之间有着很好的兼容性，传输损耗低，工艺成熟(主要依赖于设备的进口)，产品稳定可靠，理论上还可以制作AWG等其他PLC器件。此工艺技术目前是芯片产品的制造主流技术，国际上比较普遍采用。问题存在设备投入高，而且维护成本高，原材料要求高(全部采用进口材料);国内仅有几家科研院所及大学实验设备在线和武汉光迅科技二氧化硅PLC工艺线，还没有可用于产业化规模生产设备。此技术及制造基本上被韩国、日本等国外厂商。

(3)玻璃基(离子交换)

玻璃波导是通过在玻璃材料上扩散Ag离子形成波导，波导结构为扩散型。 优势是工艺较简单，设备也比较简单，总投入不大，产品较稳定可靠。玻璃光波导的制作工艺流程分为五步： 1) 在玻璃基片上溅射一层铝，作为离子交换时的掩模层;2) 进行光刻，将需要的波导图形用光刻胶保护起来; 3) 采用化学腐蚀，将波导上部的铝膜去掉;4) 将做好掩模的玻璃基片放入含Ag+-Na+离子的混合溶液中，在适当的温度下进行离子交换，Ag+离子提升折射率，得到沟道型光波导; 5)对沟道型光波导施以电场，将Ag+离子驱向玻璃基片深处，得到掩埋型玻璃光波导。该技术的主要问题：① 是否会成为未来主流技术，目**部分专家存在疑虑?② 因为没有大规模形成商用化和产业化生产，对产品的实际工艺稳定性还需验证。

上述技术工艺目前国际上仅法国Teemphotonics公司以及以色列Colorchip公司生产，据说：原E-TeK公司有此技术，但具体详情不知，无法考证。国内浙江大学信电系王明华教授的课题组，早在几年前就开始与通信企业合作研发基于玻璃离子交换光波导的分路器，取得了一定的成果。他们的优势是关键技术完全成熟，所有的原材料*进口，国内能满足，并且研制出了性能指标达到国外同类产品水平的光分路器，而且知识产权方面全部是自己的。目前商用及产业化技术还没有完全过关，还要进行中间试验，且进一步完善各项技术参数。因此，国内从产业化的情况来看，PLC芯片制造技术与国外有着相当大的差距，技术实用化、产业化进程还需一段漫长路要走。

3.2 PLC光纤阵列技术

PLC分光器的输出端采用阵列光纤带(ribbon)与PLC中每条输出光波导相互耦合。光纤带中每根光纤利用V-型槽定位，以保证全部光波导能与光纤带一次自动对准。V-型槽基板可由单晶硅片通过选择性湿法刻蚀工艺造成，也可以用石英玻璃板经精密机械加工制造。

由于光纤阵列(Fiber Array)采用V型槽制作，利用特殊的粘合工艺实现精确的光纤定位和高可靠性，以满足不同的需求。热膨胀系数匹配的封装设计保证了光纤阵列板无应力、高可靠性和高温下无光纤移位。所以，高精度的V型槽和高可靠性的UV胶水是制作光纤阵列中的关键技术。

光纤阵列产品的基体材料有石英玻璃、耐热玻璃可选，但一般采用石英玻璃板经精密机械加工制作，从可靠性的角度来说采用石英玻璃的较好，且研磨的时候也不容易裂。端面抛光角度亦可根据客户的要求订制，如：90度、98度、82度等，带纤排列的颜色和长度也可以根据客户需要进行定制。

由于光纤阵列属于劳动密集型产品，国外许多制造商均将生产环节向中国转移生产，目前国内能够自行研发生产的企业有博创科技、富创光电、奥康光通器件、东莞东源及浙江同星等，国外主要为日本Hataken和AIDI公司。在技术研发和自主创新方面国内光纤阵列技术发展也有所突破，如：高精度的U型槽，采用自主知识产权的刻蚀制造工艺，这种技术一但突破并进入实用化，将大幅度降低光纤阵列的成本。还有方形毛细管阵列，在AWG及单通道阵列中具有很好的特性。

高可靠性的UV胶水是制作光纤阵列中另一项关键技术。光分路器制作工艺对光纤阵列具有很高的要求，除了要求V型槽具有高精度外，还要求UV胶水应具有耐高温高湿和足够的硬度等特性。目前日本NTT-AT公司开发生产的系列复合产品，在技术上较为先进，国内在此项技术上还是空白。

3.3 PLC耦合及封装技术

PLC光分路器技术除了芯片和光纤阵列外，另一项关键技术就是芯片与光纤间的耦合和封装，他涉及到光纤阵列与光波导的六维紧密对准。

PLC分路器的封装是指将平面波导分路器上的各个导光通路(即波导通路)与光纤阵列中的光纤一一对准，然后用特定的胶(如环氧胶)将其粘合在一起的技术。其中PLC分路器与光纤阵列的对准精确度是该项技术的关键，封装过程包括耦合对准和粘接等操作。PLC分路器芯片与光纤阵列的耦合对准有手工和自动两种，它们依赖的硬件主要有六维精密微调架、光源、功率计、显微观测系统等，而较常用的是自动对准，它是通过光功率反馈形成闭环控制，因而对接精度和对接的耦合效。目前国外较先进的耦合对准设备供应商主要有：日本骏河精机(Suruga)、日本久下精机(Kuge)、美国Newport等;国内也有开发，但六维精度无法达到耦合的要求。

随着FTTH对光分路器需求的大量增加，国内PLC器件封装产业发展较快，具有规模和研发力量的重点代表企业有博创科技、富创光电、光迅科技、日海通讯、无锡爱沃富、富春江光电、成都飞阳、大唐通讯(昆山)、中山奥康AgileCom、上海上诚等，还有更多的光器件企业和部分光纤光缆企业已经上和正在上PLC光分路器封装项目。因为光分路器的封装技术工艺相对简单，投资不大(一台手动对准系统20万元人民币左右)，项目容易完成。目前有很多高附加值PLC器件产品，封装技术有特别的工艺技术和专有技术，国内封装厂家还需在这方面加大研发和投入力度。

一、引言

LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是美国国家仪器公司（National Instruments）推出一种基于图形语言（G 语言）的开发环境，编程非常方便，人机交互界面直观友好，用户可以创建独立的可执行文件，能够脱离开发环境而单独运行，是目前较流行的虚拟仪器编程平台，广泛应用于测试测量、过程控制、实验室研究与自动化等方面。

可编程控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC）是将计算机技术、通信技术和自动控制技术结合在一起的自动控制设备，具有可靠性高、体积小、功耗低、抗干扰能力强等诸多优点，保证其在温度和湿度都较高、空间较小、工作环境恶劣的环境下稳定、可靠、长时间连续地工作。

将 LabVIEW 与PLC 结合起来应用于工程实践，不仅可以大大降、缩短开发周期，而且可以使得控制操作方便、界面美观。

二、应用背景

在某遥控模型装置的研制过程中，因被遥控装置的体积小、重量轻、内部结构复杂，以及其恶劣的工作环境决定了不适合在装置内部安装普通计算机，所以选用体积小重量轻、工作可靠的松下公司FPE 型PLC 来作为被遥控装置被控端的主控单元。该型号的PLC 有16点输入和16 点输出，程序容量可达32KB。PLC 在遥控装置中的作用主要是采集模型装置的状态、接收遥控端的控制信号以及驱动电机等。遥控端选用普通计算机，作用主要是负责读取PLC 中模型装置的相关动态数据并进行相关运算、根据具体工作模式给PLC 端自动发送控制信号或者通过采集人工输入信号并将其发送给被遥控装置的PLC。

鉴于 LabVIEW 软件可方便实现数据采集和信号处理，具有强大的外部接口能力，而且采用LabVIEW 编写控制程序主界面的既简单美观，又能节约开发时间，大大提高了程序设计效率等优点，遥控端的控制程序采用LabVIEW 编写。

三、LavVIEW 与PLC 的无线通信

由于模型装置的遥控端和被控端相隔的距离较远，为方便控制被控装置的运动，所以考虑采用无线通信的方式让遥控端与被控端进行通信联系。LabVIEW 与PLC 之间的通信通常是采用串口方式，为此只需在这两者之间架设无线电台，并以无线电台为桥梁实现LabVIEW与PLC 之间通过串口进行无线通信。

3.1 无线电台及其与终端的连接

我们采用深圳市友讯达科技发展有限公司生产的 FC211LP 微功率无线数传模块作为无线电台。该电台工作频率在ISM 频段（载波频率433MHz），基于FSK 的调制方式，采用信道编码技术，提高了数据抗突发干扰和随机干扰的能力。其传输性能优良，接口多样，且设置使用方便，共提供三种内部接口方式：TTL/RS232/RS485，并提供透明的数据接口，接口波特率为1200/2400/4800/9600Bit/s，空中波特率为1200/2400/4800/9600Bit/s，用户均可根据实际需要进行设置。另外，该电台还具有可靠性高、体积小、重量轻等特点。

将电台和用户终端连接好后，只需打开其附带的编程软件Fc211sp，进行相关设置即可使用。在这个编程软件中，可以读取电台当前设置，也可以改变信道、空中频率以及端口等的相关设置。由于PLC 与LabVIEW 之间数据传送是双向的，所以两个电台的设置应当完全一致。

3.2 LabVIEW 与PLC 的串口通信

利用串口实现 LabVIEW 与PLC 之间通信的常用方法一般有两种，**种方法是利用VISA 进行串口通信。VISA 是应用于仪器编程的标准I/O 应用程序接口，它本身并不具有仪器编程能力，VISA 是调用底层驱动器的高层API。*二种方法是利用标准串口通信函数进行串口通信。LabVIEW 中提供了几个标准的串口通信函数，包括串口初始化函数、数据写入串口函数、从串口读出数据函数以及关闭端口函数等。这两种方法虽然都可是实现LabVIEW 与PLC 的串口通信，但是前提是程序设计人员必须充分熟悉串口通信的工作原理及LabVIEW 的程序编写，并且还需要设置相关的参数以及出错处理等，保串口通信正常进行，程序编制过程相对比较复杂。

实际上，LabVIEW 本身就带有“Instrument I/O Assistant”，这个I/O 助手可帮助程序设计人员轻松完成串口通信相关参数的设置，并实现与相关设备的串口通信。下面就以LabVIEW 与PLC 的串口通信为例说明如何利用I/O 助手实现串口通信。

I/O 助手可以选择不同的设备端口，设定延迟时间以及定义接收和发送时结尾字符。由于LabVIEW 与PLC 的串口通信是应答式的，并且设计中以LabVIEW 为主动，PLC 为被动，所以在“Select Instrument”中要先选择加入“Write”，并将其输入的字符串命名为bbbbb，用以存放给串口的写入命令，来对PLC 进行读或写，然后选择加入“Read and Parse”，并将其输出的字符串命名为output，用以存放串口中的返回数据。

松下公司的 PLC 串口通信格式是采用MEWTOCOL 协议，所以还要根据其协议格式来组织输入的命令字符串以及分解串口返回的字符串。以向PLC 中写数据为例，如果要向PLC的DT600 到DT603 四个数据单元中分别写入数据100、200、300、400，则输入字符串，即控制命令字符串应为“%01#WD00600006036400C8002C019001CR”，其中CR 为校验码，控制命令字符串中的4 个数据项应当都为16 进制数据。命令字符串的组成可以通过LabVIEW提供的相关函数来完成。

其中 XOR 子VI 作用是求取“%01#WD00600006036400C8002C019001CR”这个字符串的校验码，其程序可采用LabVIEW 中的相关函数来编写。命令字符串组成完后，将其赋值给bbbbb 字符串变量，然后建立bbbbb 字符串变量的一个局部变量，将其连接到“Instrument I/O Assistant”中bbbbb 项。另外，还要创建一个接收从串口返回的字符串的变量output，以及为串口通信报错的error 变量，并将其都连接至“Instrument I/O Assistant”中的相关项。

对于向 PLC 写入数据，如果串口通信正常，则返回字符串output 中将应是“%01$WD13”，否则将会报错，并提示错误代码，错误原因可根据错误代码查阅MEWTOCOL 协议手册。如果是从PLC 中读出数据，与向PLC 写入数据相比，则不仅输入的命令字符串不同，而且返回字符串output 的内容也不同，返回字符串output 中将包含所读取的数据信息以及其他校验信息等，需要从这个字符串中将数据信息提取出来。例如，如果命令是读取PLC中DT650到DT653 的数据，则写入的命令字符串是“%01RDD0065000653CR”，其中CR 是校验码。

设PLC 中这几个寄存器中的数据分别为150、250、350、450，则返回的字符串是“%01$RD9600FA005E01C201CR”，其中CR 是校验码。得到返回字符串后，还需要进一步将其分解，以便得到相应的数据。

因采用的是应答式串口通信，当数据量很大时，通信滞后可能是要面临的一个问题。另外，因无线通信为保证通信准确率，在距离较远的情况下，需要适当调低无线通信的空中频率，这也可能会造成串口无线通信的滞后。当通信的数据量较大，可采用数据分组的方法，将所有要交互的数据分成若干组，让那些实时性要求很高的数据在每一组数据中都出现，而其他数据分布再不同的组中，但每一组的数据总量要适中，程序在每一次循环内只分别对一组数据进行读操作和写操作，这样会在很大程度上减少大量数据通信滞后带来的一些问题。