基于物料分检系统的PLC模拟对象软件设计与开发(4)
2）强大的数据可视化分析能力
3）功能丰富的函数库
4）强大的程序扩展功能
因此，本文采用LabVIEW软件模拟真实PLC被控对象，利用界面控件设置各种所需的PLC输入信号，并能根据PLC实际的运行情况，驱动被控对象图形界面进行一系列相应动作，具有较为直观的动态效果，使PLC控制系统的实验环境与实际工作情况更为接近。
2．2 PLC实验系统介绍
2.2.1 PLC实验系统的基本组成
每一种模拟被控对象与PLC之间通讯方式有所不同，所构成的半实物仿真系统也不同。开发模拟被控对象软件之前，有必要了解模拟被控对象与相关软硬件模块所构成的实验系统。
为了能够将PC机上的模拟被控对象与PLC进行通讯，从而实现PLC输入信号的设置和输出信号的读取，需要配置相关的I/O硬件电路。本课题所使用的硬件系统为南京理工大学自动化学院开发研制的PLC实验箱和装有LabVIEW模拟被控对象的PC机。实验箱主要由四个模块组成：西门子S7-200 PLC、以USB型单片机为核心的I/O接口电路、与PC机连接的USB通道与RS232通道和硬件仿真板（由按钮，指示灯和输入信号插孔组成的简单硬件模拟被控对象，单片机集成在仿真板里面），实验系统整体结构如图2.1所示。其中和本课题有关的只有前面三个模块。
图2.1 PLC实验系统结构图
采用虚拟仪器LabVIEW作为开发工具建立PLC被控对象模型之后就可以通过USB总线和硬件电路实现模拟被控对象软件与PLC之间的数据交换，具有形象的显示界面，可以实时设置控制系统输入状态，观察被控对象的工作情况。
实现模拟被控对象与PLC之间的数据通讯可以通过计算机自带的RS232串口，但是在大多数情况下，每台计算机只有一个RS232串口。PLC控制系统的开发通常是在PC机上的STEP7-Micro/Win编程软件编写PLC程序，并通过RS232串口将PLC程序下载到PLC进行调试和监控。因此在进行PLC控制系统实验时，RS232串口作为PLC程序的下载和调试接口被占用，模拟被控对象和PLC之间的数据传输则通过USB总线来实现。每台计算机一般都配置好几个USB接口，且USB总线很大的特色是支持即插即用，其工作速度快、使用起来安全方便、满足教学研究对低成本、高实用、高可靠的实验系统的要求[15]。采用USB总线通讯方式可以在极短时间内完成PC机与PLC之间的数据接收与发送，实时性非常好，文护简单，可以灵活组合其功能，因此课题所用到的的硬件电路采用USB总线技术实现被控对象仿真模型与PLC的通信连接。使用之前需要安装USB驱动程序，且除了硬件上的连接还需要用到USB通信程序。
2.2.2 USB通信程序
要使安装在计算机上的LabVIEW软件能够与USB设备通信起来，需要用到USB通信程序。通信程序的主要作用是通过检查硬件系统找出USB设备并获得设备路径，再通过读/写函数的调用对设备进行读写操作，实现数据传输功能。
本文采用LabVIEW作为软件开发环境和开发工具，实现PLC被控对象的模拟仿真并将仿真模型与PLC连接起来进行数据交换。LabVIEW具有功能强大，界面设计简单，能够适应于多种计算机操作系统等优点的一种图形化编程语言和虚拟开发环境但它本身也存在着不足之处。
NI和其他一些少数厂商所生产的数据采集卡是可以与LabVIEW直接通讯，使用这些数据采集卡进行数据采集时不需要安装任何一种驱动程序。但对于其他生产商的数据采集卡和设备，或用户自己开发设计的硬件系统，将他们与LabVIEW直接通讯是不可以的，只能间接通过通信程序，使硬件设备可以被LabVIEW识别，这时数据传输和数据处理处理过程才能实现。
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