LabVIEW 与 PLC 联合使用在工业生产制造中的深度开发和发展趋势（原创不易，且看且三连）

LabVIEW 与 PLC 联合使用在工业生产制造中的深度开发和发展趋势

引言

在现代工业生产制造领域，自动化和智能化是提升效率、降低成本、保障质量的关键。可编程逻辑控制器（PLC）作为工业控制的核心，负责底层的逻辑控制和数据采集。而 LabVIEW 作为一种图形化系统设计平台，以其强大的数据采集、分析、处理和可视化能力，在测试测量、自动化控制和嵌入式系统开发等领域扮演着重要角色。将 LabVIEW 与 PLC 联合使用，能够充分发挥两者的优势，构建功能更强大、灵活性更高、智能化水平更深的工业自动化系统。

本报告将深入探讨 LabVIEW 与 PLC 在工业生产制造中的联合使用，重点关注汽车行业、设备产线制造和通用工业生产场景下的深度开发应用，并分析其未来的发展趋势，特别是工业物联网 (IIoT)、边缘计算、人工智能 (AI) 应用、通信协议演进和网络安全等方面。

LabVIEW 与 PLC 联合使用的基础与优势

PLC 擅长于确定性的逻辑控制、顺序控制和基本的模拟量控制，具有高可靠性和稳定性，适用于恶劣的工业环境。然而，在处理复杂的数学运算、高级控制算法、大量数据分析、灵活的用户界面以及与其他高级软件系统（如 MES、ERP）集成方面，传统 PLC 的能力相对有限。

LabVIEW 则提供了强大的图形化编程环境和丰富的函数库，特别是在数据采集、信号处理、数据分析、报告生成和用户界面开发方面具有显著优势。通过 LabVIEW，工程师可以快速开发复杂的测试、测量和控制应用。

将 LabVIEW 与 PLC 联合使用，可以实现优势互补：

• LabVIEW 作为上位机或监控层： 利用 LabVIEW 强大的数据处理和可视化能力，构建高级人机界面 (HMI) 和监控与数据采集 (SCADA) 系统，实现对 PLC 控制过程的实时监控、数据记录、历史趋势分析和报警管理。

• LabVIEW 实现复杂算法： 在 LabVIEW 中开发和部署高级控制算法（如模型预测控制、自适应控制、模糊控制、神经网络控制等），然后通过通信接口将控制指令发送给 PLC，由 PLC 执行底层的控制动作。

• LabVIEW 进行数据分析和处理： 采集 PLC 的实时数据，在 LabVIEW 中进行复杂的统计分析（如 CPK 制程分析）、故障诊断和预测性维护。

• LabVIEW 集成多种设备： LabVIEW 支持广泛的硬件接口和通信协议，可以方便地集成 PLC、传感器、仪器仪表、运动控制器、机器人等多种设备，构建统一的自动化系统。

• LabVIEW 进行仿真和测试： 利用 LabVIEW 构建被控对象的仿真模型，与 PLC 进行硬件在环 (HIL) 或软件在环 (SIL) 仿真测试，验证控制策略和 PLC 程序的正确性。

核心应用场景与深度开发

汽车行业

汽车制造业是高度自动化的行业，对控制系统的实时性、可靠性和灵活性要求极高。LabVIEW 与 PLC 的联合使用在汽车行业的设备产线制造中有着广泛的应用。

1. HMI/SCADA 应用集成：

在汽车制造产线中，需要对大量的设备和过程进行监控和管理。LabVIEW 可以作为强大的 HMI/SCADA 开发平台，与西门子 S7-1200、施耐德 M241 等 PLC 进行集成。

• 西门子 S7-1200 集成： 西门子 S7-1200 是小型 PLC 系统，常用于汽车制造中的单元设备控制。LabVIEW 可以通过 NI OPC Server 支持西门子 TCP/IP 以太网协议，与 S7-1200 进行数据交换。NI OPC Server 支持 OPC UA，无需 DCOM 配置，提供安全可靠的连接，适用于通过 VPN 或 Internet 连接的场景。虽然西门子有自己的 HMI/SCADA 软件 WinCC (经典版和博途版) 和触摸屏组态软件 WinCC flexible，但 LabVIEW 提供了更高的灵活性和定制化能力，特别是在需要集成第三方仪器仪表、进行复杂数据分析或构建非标准用户界面时。重庆等地的制造业人才需求也表明，熟悉西门子 S7-1200 编程和触摸屏界面是电气工程师的重要技能。

• 施耐德 M241 集成： 在基于 LabVIEW 的阀门运动 PCT 测试系统中，施耐德 M241 PLC 用于控制阀门运动和数据传输。LabVIEW 通过 NI cDAQ 数据采集模块采集压力和温度数据，并控制 SMC 电动调节阀。这种集成方式体现了 LabVIEW 在测试测量领域与 PLC 的协同，实现高精度、高自动化的测试功能。

2. 复杂系统集成与测试：

汽车制造产线涉及众多复杂的子系统，如机器人、运动控制、视觉检测、测试台架等。LabVIEW 凭借其强大的集成能力，可以将这些子系统与 PLC 控制的核心逻辑相结合。

• NI CompactRIO 与 PLC 协同： 在清洗机流水线自动化中，NI CompactRIO 平台（集成了实时处理器和 FPGA）与 LabVIEW 软件结合，实现了优于传统 PLC 的功能，进行监督和实时报警监测。CompactRIO 通过数字输入/输出模块、模拟量输入模块等与现场设备（光电信号、限位开关、气动阀门、泵、压力传感器、温度传感器）连接，而 LabVIEW 则负责控制逻辑、数据采集和用户界面。这种架构可以与 Allen Bradley 等 PLC 集成，通过 LabVIEW OPC 能力实现对全部数据的监控和控制。

• 汽车测试系统： LabVIEW 在汽车电机测试、汽车电子通用测试（车身控制器、CAN 网络模块、电机控制器、仪表盘视觉及功能测试）、节能型车辆牵引系统测试、车轮动平衡检测等领域有广泛应用。NI 平台（如 PXI、CompactDAQ、VeriStand）与 LabVIEW 结合，提供开放、灵活的硬件在环 (HIL) 测试解决方案，支持 CAN、L