Однажды на моём рабочем столе оказались usb-джойстик и ПЛК (программируемый логический контроллер) фирмы ОВЕН — ПЛК100, при этом на компьютере была запущена среда LabVIEW. Я подумал, что всё это — хотя бы забавы ради — можно объединить, организовав управление ПЛК (его выходами) с помощью кнопок джойстика (позже я решил использовать не просто кнопки, а их комбинации — ВНИЗ, ВПЕРЁД, Y, например).
Итак, как всё это работает. LabVIEW обрабатывает нажатие клавиши джойстика и передаёт информацию о нажатой клавише в ПЛК100 (в данном случае — через серийный порт); ПЛК100, в соответствии с загруженной в него программой, реагирует на определённые комбинации клавиш включением/отключением своих выходов.
Часть LabVIEW
Программа, обрабатывающая нажатия кнопок джойстика и передающая информацию о них в ПЛК100, в общем виде выглядит так:
Теперь более подробно.
1 — Инициализация джойстика. Можно найти в Function Palette в разделе Connectivity->Input Device Control. Если к компьютеру подключен один джойстик, как в моём случае, параметр Device Index рекомендуется приравнивать к 0.
2 — Получение данных с устройства ввода. Данные о кнопках и направлениях осей (крестике) хранятся в кластерах, которые с помощью функции Unbundle нужно разбить на элементы, чтобы в последующем их как-то обрабатывать. «Кнопочный» кластер 3 (на рисунке он уже разбит на элементы) состоит из булевых элементов; при нажатой кнопке соответствующий элемент кластера принимает значение TRUE. С «осевым» кластером 4 дело обстоит немного иначе: он состоит из целочисленных элементов, и при нажатой клавише ВВЕРХ первый элемент кластера — X axis — принимает значение -32768, клавише ВНИЗ соответствует значение 32767. Со вторым элементом кластера — Y axis — всё примерно так же: НАЗАД = -32768, ВПЕРЁД = 32767.
5 — Формирование строки. Функция Format Into String формирует (или же возвращает) строку из элементов разных типов данных. В моём случае это булевы элементы и их всего 8, поэтому на выходе будет строка из 8 символов. Здесь требуется пояснение: если ни одна кнопка не нажата, строка имеет вид «00000000»; если же, к примеру, нажата кнопка 1, то строка будет такой «1000000», если кнопка 2, то такой «01000000» и т.д. В зависимости от значения это строки в серийный порт будет записываться определённое число, которое уже и будет обрабатывать ПЛК100. Кстати, параметр «format string» функции Format Into String задан так "%d%d%d%d%d%d%d%d", чтобы преобразовывать входные булевы FALSE и TRUE в нули и единицы и в итоге получать строку вида, например, «10000000», а не «TRUEFALSEFALSEFALSE...». Вот так. Можно проще? Можно, но в другой раз.
6 — Конфигурирование и открытие серийного порта. Я оставил все параметры по умолчанию, добавив только управляющий элемент для выбора номера порта. Для работы с COM-портом должна быть установлена NI-VISA (здесь www.ni.com/download/ni-visa-5.4.1/4626/en/).
7 — Структура Case. В зависимости от значения строки, сформированной функцией Format Into String, пишет в серийный порт число (11, например, соответствует кнопке 1, 12 — кнопке 2 и т.д.). Это число предварительно конвертируется функцией Number To Decimal String — на рисунке цифра 8 (без этого блока ПЛК100 по непонятным причинам читал из порта какие-то кракозябры).
Программа ПЛК
Немного о портах ПЛК100. Целых три разъёма могут работать в качестве COM-порта: это Debug-232 на лицевой панели, RS-232 и RS-485 внизу. При открытии порта нужно будет указать его номер: для Debug-232 это 4, для RS-232 — 1, для RS-485 — 0. Я использовал RS-485, подключив ПЛК к компьютеру через дешёвый китайский переходник RS-485->USB (на фото), соответственно, в программе в качестве номера порта стоит 0.
ПЛК100 программируется в среде Codesys 2.3. Кроме того, понадобится так называемый таргет — что-то вроде файла с описанием конфигурации программируемого устройства. Для инициализации и открытия порта я использовал библиотеку ComService.lib (библиотеку и пример к ней можно скачать здесь www.owen.ru/forum/showthread.php?t=551&page=6). Операции конфигурирования и открытия порта я объединил в одном функциональном блоке — см. рисунок ниже.
Видно, что объект 'set' объявлен как COMSETTINGS. Это экземпляр структуры COMSETTINGS, содержащей в себе настройки порта; она уже объявлена в библиотеке ComService (если быть точным, то в библиотеке SysComLib, которая входит в состав ComService). Настройки достаточно стандартные, стоит только обратить на set.Port = 0 — это RS-485, о котором было сказано выше.
Функциональный блок COM_SERVICE имеет два параметра: первый это имя структуры COMSETTINGS, второй — тип операции, где 0 соответствует настройке и открытию.
Далее при помощи функции SysComRead, входящей в библиотеку SysLibCom, читаем данные из порта. Параметр dwHandle это номер порта (RS-485 в данном случае), dwBufferAddress — указатель на переменную, куда будут читаться данные, dwBytesToRead — количество читаемых байт (в моём случае это 2), dwTimeout — время в мс, после которого функция обязана завершиться; если поставить слишком мало, то функция просто ничего не прочитает.
Далее идёт конвертация строки, считанной из порта, в целое число и сравнение этого числа: если оно, к примеру, равно 10, то ни одна кнопка не нажата, если 11 — то нажата X и т.д.
Для обработки комбинаций клавиш я запрограммировал 6 функциональных блоков — 3 для включения первых трёх релейных выходов ПЛК (думаю, трёх выходов будет для начала достаточно) и 3 для их отключения; четыре комбинации из 3-х клавиш и две из 4-х. Внутри эти блоки выглядят вот так:
i1, i2, i3 — это первая, вторая и третья кнопки комбинации соответственно. Функциональный блок для четырёхкнопочной комбинации отличается не сильно, и получить его из трёхкнопочного это дело техники, поэтому его содержание я опускаю.
Следует добавить, что для каждого функционального блока я объявлял свои экземпляры блоков R_TRIG, TON и TOF, потому что на одну комбинацию реагировали бы все три выхода. Но для блоков включения и выключения одного и того же выхода я оставил их одинаковыми.
В итоге программа у меня выглядела так (пропускаю место с открытием порта):
На видео видно, как на ПЛК загораются светодиоды, говорящие о том, что выход активен. Для наглядности хотелось бы в качестве нагрузки подключить к выходам хотя бы лампочку или пускатель, но на момент записи видео под руками оказался лишь компьютерный кулер.
Надо сказать, что на быстрые нажатия вся эта система (говорю «система», потому как не знаю, в каком именно месте был «затор») реагировала довольно неохотно, если вообще реагировала; неспешные нажатия (как на видео) немного улучшают ситуацию, но всё же иногда реакция на них отсутствовала. Но ведь у ПЛК100 есть ещё и разъём Ethernet. Так что в следующий раз я попытаюсь сделать хотя бы небольшое улучшение, привязав ПЛК к LabVIEW через OPC-сервер по Ethernet.
Спасибо за внимание.
Автор: existentiary
