S7 PLC数据处理与记录：数据采集与分析的实战攻略

发布时间: 2025-01-08 15:02:09 阅读量: 10 订阅数: 12

Visual Basic 数据采集与串口通信测控应用实战(part1)

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作者：李江全汤智辉朱东芹出版社：人民邮电出版社　本书从测控工程应用的角度出发，对visual basic(缩写vb)开发测控程序的各种方法进行了全面阐述。内容包括在vb工程中调用activex控件和dll动态链接库等开发板卡数据采集与控制程序，在vb工程中利用mscomm控件、调用api函数等方法开发串口通信程序等。每种程序都提供了多个设计方法，每个设计都提供了线路图、详细的任务实现和完整的程序代码，所有代码均编译通过。　　书中提供的典型测控应用实例都有详细的操作步骤，学习者可以按步骤用vb编程实现各种测控功能，实践操作性强是本书的特色。　　本书内容丰富，论述深入浅出，有较强的实用性和可操作性，可供自动化、计算机应用、电子信息、机电一体化、测控仪器等专业的大学生、研究生以及从事计算机测控系统研发的工程技术人员学习和参考。目录第1章　计算机测控系统概述　1 1.1　计算机测控系统的含义与工作原理　1 1.1.1　计算机测控系统的含义　1 1.1.2　计算机测控系统的工作原理　2 1.2　计算机测控系统的任务和特点　3 1.2.1　计算机测控系统的任务　3 1.2.2　计算机测控系统的特点　5 1.3　计算机测控系统的组成　5 1.3.1　测控系统硬件组成　6 1.3.2　测控系统软件组成　8 1.4　计算机测控系统的分类　10 1.4.1　按功能分类　10 1.4.2　按设备形式分类　15 1.5　计算机测控系统应用软件的开发工具　17 1.5.1　面向机器的语言　17 1.5.2　高级语言　18 1.5.3　组态软件　19 第2章　vb程序设计基础　20 2.1　vb语言概述　20 2.1.1　vb语言的特点　20 .2.1.2　vb中文版集成开发环境　21 2.1.3　vb的操作对象　24 2.2　vb程序设计步骤　25 2.2.1　建立新工程项目　25 2.2.2　设计程序界面　26 2.2.3　设置对象属性　26 2.2.4　编写程序代码　27 2.2.5　运行应用程序　28 2.2.6　保存应用程序　28 2.2.7　编译形成可执行文件　29 2.2.8　打包发布　29 2.3　vb控制语句的使用　30 2.3.1　赋值语句　30 2.3.2　条件语句　30 2.3.3　选择语句　31 2.3.4　循环语句　32 2.4　vb内部函数　33 2.4.1　数学函数　33 2.4.2　字符串函数　34 2.4.3　日期与时间函数　35 2.4.4　转换函数　35 2.4.5　判断函数　36 2.4.6　颜色设置函数　36 2.4.7　字符串的处理　38 2.5　vb用户界面设计　39 2.5.1　内部控件　39 2.5.2　activex控件　49 2.5.3　对话框　51 2.5.4　菜单设计　55 2.5.5　工具栏设计　57 第3章　基于板卡的数据采集与控制系统　60 3.1　数据采集与控制系统的组成　60 3.1.1　硬件子系统　60 3.1.2　软件子系统　62 3.1.3　系统特点　62 3.2　数据采集卡概述　63 3.2.1　数据采集卡的产生　63 3.2.2　数据采集卡的输入与输出信号　63 3.2.3　数据采集卡的类型　65 3.2.4　数据采集卡的性能指标　66 3.3　多功能板卡的安装　69 3.3.1　pci-1710hg多功能板卡介绍　69 3.3.2　用pci-1710hg多功能板卡组成测控系统　69 3.3.3　pci-1710hg板卡设备的安装　71 3.3.4　pci-1710hg板卡设备的测试　73 3.4　vb与数据采集　75 3.4.1　vb数据采集概述　75 3.4.2　activedaq控件的安装　75 3.4.3　activedaq控件说明　76 3.5　数据采集卡的编程方式　81 3.5.1　软件触发方式　81 3.5.2　中断传输方式　81 3.5.3　dma数据传输方式　81 3.6　在vb环境下建立activedaq应用工程　81 第4章　数据采集与控制程序设计典型实例　85 4.1　基于板卡的模拟量输入程序设计　85 4.1.1　设计目的　85 4.1.2　设计用软、硬件　85 4.1.3　硬件线路图　85 4.1.4　设计任务　86 4.1.5　任务实现　86 4.1.5.1　任务实现(一)：利用activedaq控件实现模拟量输入　86 4.1.5.2　任务实现(二)：利用dll函数实现模拟量输入　89 4.2　基于板卡的模拟量输出程序设计　93 4.2.1　设计目的　93 4.2.2　设计用软、硬件　93 4.2.3　硬件线路图　94 4.2.4　设计任务　94 4.2.5　任务实现　94 4.2.5.1　任务实现(一)：利用activedaq控件实现模拟量输出　94 4.2.5.2　任务实现(二)：利用dll函数实现模拟量输出　96 4.3　基于板卡的开关量输入程序设计　98 4.3.1　设计目的　98 4.3.2　设计用软、硬件　99 4.3.3　硬件线路图　99 4.3.4　设计任务　99 4.3.5　任务实现　100 4.3.5.1　任务实现(一)：利用activedaq控件实现开关量输入　100 4.3.5.2　任务实现(二)：利用dll函数实现开关量输入　101 4.4　基于板卡的开关量输出程序设计　103 4.4.1　设计目的　103 4.4.2　设计用软、硬件　103 4.4.3　硬件线路图　104 4.4.4　设计任务　104 4.4.5　任务实现　104 4.4.5.1　任务实现(一)：利用activedaq控件实现开关量输出　104 4.4.5.2　任务实现(二)：利用dll函数实现开关量输出　106 4.5　基于板卡的计数器输入程序设计　107 4.5.1　基于板卡的计数器输入程序设计目的　107 4.5.2　基于板卡的计数器输入程序设计用软、硬件　108 4.5.3　基于板卡的计数器输入程序硬件线路图　108 4.5.4　设计任务　108 4.5.5　任务实现　108 4.5.5.1　任务实现(一)：利用activedaq控件实现计数器输入　108 4.5.5.2　任务实现(二)：利用dll函数实现计数器输入　110 4.6　基于板卡的脉冲量输出程序设计　112 4.6.1　基于板卡的脉冲量输出程序设计目的　112 4.6.2　基于板卡的脉冲量输出程序设计用软、硬件　112 4.6.3　基于板卡的脉冲量输出程序硬件线路图　113 4.6.4　设计任务　113 4.6.5　任务实现　113 4.6.5.1　任务实现(一)：利用activedaq控件实现脉冲量输出　113 4.6.5.2　任务实现(二)：利用dll函数实现脉冲量输出　115 4.7　基于板卡的温度测量与控制程序设计　117 4.7.1　基于板卡的温度测量与控制程序设计目的　117 4.7.2　基于板卡的温度测量与控制程序设计用软、硬件　117 4.7.3　基于板卡的温度测量与控制程序硬件线路图　117 4.7.4　设计任务　118 4.7.5　任务实现　118 4.7.5.1　任务实现(一)：利用activedaq控件实现温度测量与控制　118 4.7.5.2　任务实现(二)：利用dll函数实现温度测量与控制　125 第5章　vb与串口通信　131 5.1　串行接口简介　131 5.1.1　串口通信的基本概念　131 5.1.2　rs-232c串口通信标准　136 5.1.3　串口通信线路连接　139 5.1.4　计算机中的串行端口　141 5.2　串行通信控件mscomm　143 5.2.1　mscomm控件处理通信的方式　143 5.2.2　mscomm控件的引用　144 5.2.3　mscomm控件的常用属性　145 5.2.4　mscomm控件的事件　149 5.2.5　mscomm控件通信步骤　151 5.3　应用api函数　152 5.3.1　动态链接库与api函数　152 5.3.2　vb与动态链接库　153 5.3.3　api函数声明　154 5.3.4　与串口通信有关的api函数　155 5.3.5　利用api函数实现串口通信的查询法　160 5.4　直接端口访问　161 5.4.1　动态链接库(dll)的生成　161 5.4.2　vb对动态键接库(dll)的读写　162 5.4.3　vb程序访问串口的方式　163 5.5　串口通信调试　164 5.5.1　调试软件　164 5.5.2　串口调试应用实例　165 5.5.3　用虚拟串口调试　170 第6章　vb串口通信程序设计典型实例　172 6.1　pc与pc串口通信程序设计　172 6.1.1　pc与pc串口通信程序设计目的　172 6.1.2　pc与pc串口通信程序设计用软、硬件　172 6.1.3　pc与pc串口通信程序硬件线路图　172 6.1.4　设计任务　173 6.1.5　任务实现　173 6.1.5.1　利用mscomm控件实现字符型数据发送与接收　173 6.1.5.2　利用api函数实现字符型数据发送与接收　177 6.1.5.3　利用mscomm控件实现pc双串口互通信　182 6.2　pc与单片机串口通信程序设计　184 6.2.1　pc与单片机串口通信程序实训目的　184 6.2.2　pc与单片机串口通信程序设计用软、硬件　184 6.2.3　pc与单片机串口通信程序硬件线路图　184 6.2.4　设计任务　185 6.2.5　任务实现　185 6.2.5.1　利用keil c51实现单片机与pc串口通信任务1　185 6.2.5.2　利用vb实现pc与单片机串口通信任务1　188 6.2.5.3　利用keil c51实现单片机与pc串口通信任务2(方法1)　191 6.2.5.4　利用vb实现pc与单片机串口通信任务2(方法1)　197 6.2.5.5　利用keil c51实现单片机与pc串口通信任务2(方法2)　202 6.2.5.6　利用vb实现pc与单片机串口通信任务2(方法2)　204 6.3　pc与智能仪器串口通信程序设计　206 6.3.1　pc与智能仪器串口通信程序设计目的　206 6.3.2　pc与智能仪器串口通信程序设计用软、硬件　206 6.3.3　pc与智能仪器串口通信程序硬件线路图　206 6.3.4　设计任务　208 6.3.5　任务实现　208 6.4　pc与plc串口通信程序设计　212 6.4.1　pc与plc串口通信程序设计目的　213 6.4.2　pc与plc串口通信程序设计用软、硬件　213 6.4.3　pc与plc串口通信程序设计硬件线路图　213 6.4.4　设计任务　214 6.4.5　任务实现　214 6.4.5.1　pc与西门子s7-200plc串口通信　214 6.4.5.2　pc与三菱fx2n-32mrplc串口通信　221 6.5　pc与读卡器串口通信程序设计　228 6.5.1　pc与读卡器串口通信程序设计目的　228 6.5.2　pc与读卡器串口通信程序设计用软、硬件　228 6.5.3　pc与读卡器串口通信程序硬件线路图　229 6.5.4　设计任务　229 6.5.5　任务实现　229 6.6　pc与gsm模块串口通信程序设计　232 6.6.1　pc与gsm模块串口通信程序设计目的　233 6.6.2　pc与gsm模块串口通信程序设计用软、硬件　233 6.6.3　pc与gsm模块串口通信程序硬件线路图　233 6.6.4　设计任务　234 6.6.5　任务实现　234 6.7　pc与调制解调器串口通信程序设计　247 6.7.1　pc与调制解调器串口通信程序设计目的　247 6.7.2　pc与调制解调器串口通信程序设计用软、硬件　247 6.7.3　pc与调制解调器串口通信程序硬件线路图　247 6.7.4　设计任务　248 6.7.5　任务实现　248 6.7.5.1　用vb编程实现向调制解调器发送指令并接收返回的字符　248 6.7.5.2　调制解调器与调制解调器连线通信　249 6.8　pc与云台控制系统串口通信程序设计　251 6.8.1　pc与云台控制系统串口通信程序设计目的　251 6.8.2　pc与云台控制系统串口通信程序设计用软、硬件　251 6.8.3　pc与云台控制系统串口通信程序硬件线路图　252 6.8.4　设计任务　252 6.8.5　任务实现　252 6.9　pc与电机驱动系统串口通信程序设计　257 6.9.1　pc与电机驱动系统串口通信程序设计目的　258 6.9.2　pc与电机驱动系统串口通信程序设计用软、硬件　258 6.9.3　pc与电机驱动系统串口通信程序硬件线路图　258 6.9.4　设计任务　259 6.9.5　任务实现　259 6.10　pc与常用测试仪器串口通信程序设计　262 6.10.1　pc与常用测试仪器串口通信程序设计目的　263 6.10.2　pc与常用测试仪器串口通信程序设计用软、硬件　263 6.10.3　pc与常用测试仪器串口通信程序硬件线路图　263 6.10.4　设计任务　263 6.10.5　任务实现　263 6.10.5.1　vb与噪音计串口通信　263 6.10.5.2　vb与电功率计串口通信　266 6.10.5.3　vb与转速计串口通信　270 第7章　集散控制系统及其程序设计典型实例　273 7.1　中小型dcs　273 7.1.1　中小型dcs的基本结构　273 7.1.2　rs-485串口通信标准　274 7.2　can总线控制技术　276 7.2.1　can总线技术特点　276 7.2.2　can总线接口的结构　277 7.2.3　典型的can总线测控系统　277 7.3　pc与智能仪器构成的dcs程序设计　279 7.3.1　pc与智能仪器构成的dcs程序设计目的　279 7.3.2　pc与智能仪器构成的dcs程序设计用软、硬件　280 7.3.3　pc与智能仪器构成的dcs程序硬件线路图　280 7.3.4　设计任务　281 7.3.5　任务实现　282 7.4　pc与远程i/o模块构成的dcs程序设计　287 7.4.1　pc与远程i/o模块构成的dcs程序设计目的　287 7.4.2　pc与远程i/o模块构成的dcs程序设计用软、硬件　287 7.4.3　pc与远程i/o模块构成的dcs程序硬件线路图　287 7.4.4　设计任务　291 7.4.5　任务实现　291 7.5　pc与can总线模块构成的dcs程序设计　294 7.5.1　pc与can总线模块构成的dcs程序设计目的　295 7.5.2　pc与can总线模块构成的dcs程序设计用软、硬件　295 7.5.3　pc与can总线模块构成的dcs程序硬件线路图　295 7.5.4　设计任务　296 7.5.5　任务实现　296 参考文献　302

![Sharp7-refman(有道文档翻译-英译中结果).docx](https://opengraph.githubassets.com/5e60ad34fecd8a2c7d8489806ebd990ccaa089135c9399e26b2d2c36c85fdfaf/mesta1/Sharp7-example) # 摘要随着工业自动化的发展，S7 PLC在数据采集与处理领域的应用变得日益重要。本文首先介绍S7 PLC的基础知识和数据采集的概论，然后深入探讨了S7 PLC的数据处理原理，包括数据类型、结构、采集方法以及数据处理流程的优化策略。第三章围绕数据记录与存储技术，讨论了记录策略、存储解决方案以及实时数据分析与记录的挑战。第四章结合实际案例，详细分析了数据处理与记录的应用，并对数据可视化、监控、安全和备份进行了阐述。最后，第五章展望了高级数据处理技术、集成与自动化的发展趋势，以及物联网与大数据对S7 PLC未来应用的影响。本文旨在为技术工程师提供一个全面的S7 PLC数据管理参考，强调了在复杂工业环境中的关键实践和进阶技巧。 # 关键字 S7 PLC；数据采集；数据处理；数据记录；实时分析；数据安全参考资源链接：[Sharp7：C#与西门子PLC通信的参考手册](https://wenku.csdn.net/doc/64657c145928463033ce2e37?spm=1055.2635.3001.10343) # 1. S7 PLC基础与数据采集概论 ## 1.1 S7 PLC简介 S7 PLC（Programmable Logic Controller），即可编程逻辑控制器，是一种用于工业自动化控制的电子设备。它通过执行用户编制的程序，响应输入信号的变化，控制输出设备的运行，以达到预定的控制目的。S7系列PLC，特别是由西门子公司开发的S7-300和S7-400，因其高效、可靠和强大的处理能力而广泛应用于各种工业环境中。 ## 1.2 数据采集的重要性在工业自动化系统中，数据采集是核心环节之一。通过数据采集系统，可以实时监测和记录设备运行状态、环境参数等关键信息，为生产管理提供实时数据支持。数据采集的准确性与及时性，直接影响到整个系统的控制效果和决策的正确性。 ## 1.3 数据采集与处理的初步认识数据采集和处理是工业自动化的基础，涉及到从各种传感器、仪器设备中获取数据，并通过PLC进行逻辑处理、计算和存储。在处理这些数据时，需要考虑数据的准确性、实时性和可靠性。了解S7 PLC的基本操作，掌握数据采集方法与数据处理流程，是实现高效工业自动化控制的前提。本章节将为读者提供一个全面而系统的S7 PLC入门知识框架，为深入学习后续章节打下坚实基础。 # 2. ``` # 第二章：S7 PLC数据处理原理 ## 2.1 S7 PLC的数据类型与结构 ### 2.1.1 基本数据类型解析在讨论S7 PLC的数据处理原理之前，我们首先要理解其数据类型和结构。S7 PLC主要使用以下几种基本数据类型： - **位（Bit）**: 是最小的数据单位，用于表示布尔值，即真或假（1或0）。 - **字节（Byte）**: 包含8位，可以表示从0到255的无符号整数或-128到+127的有符号整数。 - **字（Word）**: 由2个字节组成，共16位，用于存储16位整数。 - **双字（Double Word）**: 包含4个字节或32位，用于存储较大的整数或浮点数。这些基本数据类型是所有复杂数据结构的基础。在编程和数据处理时，正确地使用和理解这些数据类型对于确保数据的准确性和程序的稳定性至关重要。 ### 2.1.2 复合数据类型介绍复合数据类型是基于基本数据类型构建的，它们允许将多个数据项组合在一起。S7 PLC中最常见的复合数据类型包括： - **数组（Array）**: 由一系列相同类型的元素组成，可以是位数组、字节数组等。 - **结构体（Struct）**: 允许将不同类型的数据组合到一个单一的数据块中。 - **字符串（String）**: 由一系列字符组成，通常以null终止。这些复合数据类型在处理复杂的数据集时非常有用，例如在记录和处理温度、压力等传感器数据时。 ## 2.2 PLC数据采集方法论 ### 2.2.1 直接读取与间接读取的区别在S7 PLC中，数据采集可以通过两种方式实现：直接读取和间接读取。 - **直接读取**: 也称为同步读取，程序直接从输入模块读取数据，无需等待特定的采样周期。 - **间接读取**: 数据被存储在特定的存储位置，程序需要通过地址间接访问这些数据。间接读取通常用于批量处理或在程序中需要频繁访问相同数据时。直接读取在需要实时响应的场景中更为常见。 ### 2.2.2 使用软件工具进行数据采集为了简化数据采集的过程，可以使用诸如TIA Portal（Totally Integrated Automation Portal）等软件工具。TIA Portal提供了一个集成的工程组态环境，它允许工程师通过图形化界面直观地管理项目、编程PLC，并进行数据采集和诊断。通过TIA Portal等软件，可以配置硬件参数，创建程序块，还能监控和记录数据。软件工具还能帮助用户快速完成项目，减少错误，并提高数据采集的准确性和效率。 ## 2.3 数据处理流程优化 ### 2.3.1 数据预处理技术在数据处理流程中，预处理是一个非常重要的步骤。数据预处理包括数据清洗、数据集成、数据变换和数据规约。 - **数据清洗**: 消除或减少数据中的噪声和不一致性。 - **数据集成**: 合并多个数据源的数据。 - **数据变换**: 通过规范化或缩放方法转换数据。 - **数据规约**: 减少数据量但保持数据的完整性。预处理有助于提高数据的质量，为后续分析打下坚实的基础。 ### 2.3.2 数据分析与处理策略数据分析通常包括描述性统计分析、探索性数据分析、和预测性建模等。这些分 ```

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