李振海

摘要：PLC已經具備非常多的功能，但是為了能夠讓其具備更多的功能，也為了能夠讓其使用更加方便靈活，具備可視化的功能，可以將其與觸摸屏有機結合，實現(xiàn)兩者之間數據的相互傳輸。本文首先介紹了系統(tǒng)的組成，其次概述了PLC和觸摸屏的通信以及典型的PLC程序;最后探討了用戶界面以及可能會遇到的各種問題以及解決方法。

關鍵詞：PLC;觸摸屏;控制系統(tǒng);應用

現(xiàn)階段，大部分機器都能夠與現(xiàn)場操作有機結合，共同應用在人機界面中，因為PLC功能多樣，尤其是數據的處理功能，無法比擬，因此如果將其與現(xiàn)場有機結合，融入到人機界面中，將會產生非常大的積極作用。

一、系統(tǒng)的組成

本系統(tǒng)采用Siemens S7-200和迪文觸摸屏組成的系統(tǒng)控制現(xiàn)場的電動閥、電磁閥、電動機和溫度控制器等執(zhí)行機構。S7-200通過模擬量輸入模塊和溫度、壓力傳感器采集現(xiàn)場的溫度和壓力信號，信號通過PIE上的A/D轉換、數值變換傳送到觸摸屏上，觸摸屏顯示實時的溫度值、壓力值、溫度曲線、壓力曲線和PID曲線;且PID參數可以通過觸摸屏進行設置，觸摸屏給PLC發(fā)送指令，以控制現(xiàn)場的執(zhí)行機構。由于PIE接口為RS-485，觸摸屏接口為RS-232，因此，需要增加一個RS·485/RS-232轉換線。

二、PLC和觸摸屏的通信

無論是計算機與計算機之間的數據傳送，還是計算機與終端之間的數據傳送都存在兩種通信方式，一種是串行通信，另一種是并行通信，而本文說介紹的PLC和觸摸屏組合控制系統(tǒng)而工作方式主要有三種，第一種是PPI方式，第二種是自由口方式，第三種是DP方式，而本文重點研究的是第二種方式，即自由口通信方式。

1、PLC的自由口通信

PLC和觸摸屏組合控制系統(tǒng)自由口通信時，用戶程序具有非常大的功能，數據傳輸主要就是通過用戶程序來完成，其執(zhí)行的所有的通信任務都需要用戶編程自主完成。此外，自由口通信方式，可以使該系統(tǒng)各個終端進行連接，其波特率范圍可以任意調整，最低為1200bit/s，最高為115200bit/s。自由口通信主要是通過接收以及發(fā)送兩條指令來進行通信，并且還受到與之相同的寄存器的控制。自由口通信方式需要有一個自由口，而PLC和觸摸屏組合控制系統(tǒng)主要是通過自由口0來進行通信，在通信期間，利用系統(tǒng)中存在的特殊寄存器來完成校驗以及協(xié)議選擇等設置，避免出現(xiàn)誤差。因為系統(tǒng)的自有接口以及通信接口不同，因此在設計時，需要制作一個連接線，以便兩者兩個接口能夠順利連接。因為本文研究的系統(tǒng)通信接口屬于半雙工通信口，這種形式的通信口存在一定的劣勢，即發(fā)送以及接受無法同時進行，不能同時被激活，面對這種情況，相關人員可以利用控制特殊寄存器來實現(xiàn)接收的功能，如果在規(guī)定的時間內，PLC并沒有獲得相關的信息，接收指令會自動停止。

2、觸摸屏的數據傳送方式

串口數據幀是觸摸屏重要的構成部分，其主要有四部分構成，第一是幀頭，不同類型的觸摸屏，對幀頭都進行了固定，比如迪文觸摸屏，將其固定為OXPLC和觸摸屏組合控制PLC和觸摸屏組合控制;第二是指令，每種類型的觸摸屏都有指令集，依據自身選擇的觸摸屏來進行參考即可;第三種是數據，每種類型觸摸屏都有不同的數據內存，以迪文觸摸屏為例，數據最多可以達到249B;第四種是幀尾結束符，一般而言，每個類型的觸摸屏其幀尾結束符都有固定的形式，以迪文觸摸屏為例，其幀尾結束符主要有四種固定形式，分別為OXCC/OX33/OXC3/OX3C等。這里提及的OX主要指的是16進制數，從中可以發(fā)現(xiàn)，迪文觸摸屏無論是指令，還是數據，都應該按照16進制數格式來進行操作，如果傳輸的數據屬于字型的形式，在傳送時，可以選擇使用高字節(jié)的方式，當傳送的方向處于下行狀態(tài)時，PLC就會將數據直接發(fā)送給觸摸屏，而相關數據就會從觸摸屏中輸入;當傳送的方向處于上行狀態(tài)時，觸摸屏將有關數據都發(fā)送到PLC中，數據就會從觸摸屏相關的接口中輸出，正式以這種方式，觸摸屏以及PLC串口實現(xiàn)了相互之間的數據交換。

三、典型的PLC程序

1、模擬量的采集及發(fā)送

在模擬量輸入及其轉換成實際值的過程中（以溫度為例），溫度傳感器采集到的模擬信號通過PLC模擬量輸入模塊變成數字信號傳到PLC的存儲器，再根據傳感器的量程等實際情況把數字信號換算成實際的溫度值（模擬量比例換算是指由于A/D、D/A轉換之間的對應關系，s7-200 CPU內部用數值表示外部的模擬量信號，兩者之間有一定的數學關系，即模擬量/數值量的換算關系）。

系統(tǒng)從模擬量模塊中地址為AIWl0的通道輸入模擬量。為了增強輸入模擬量的穩(wěn)定性，模擬量采集程序采用求多次采樣值的平均值方法;而為了減少CPU的掃描時間，程序中的除法采用移位除法（用采樣次數的2的次方表示，如128次為2的8次方）。

2、觸摸屏的觸控功能

當觸摸屏上的按鈕被按下時，觸摸屏會給PLC發(fā)送按鈕位置坐標（觸摸屏中表示位置坐標的數據塊為“AA 73按鈕的坐標CC 33 C3 3C”），PLC收到數據后判斷按鈕的位置坐標是否正確，如果正確，則執(zhí)行顯示曲線、顯示實時參數、控制執(zhí)行機構等指令。

3、通信的相關程序

PLC的編程方法因程序設計人員的思維習慣不同而有很大差異，常用的編程方法有梯形圖編程和語句表編程2種。梯形圖接近繼電器控制的表達形式，語句表則類似于計算機匯編語言，這2種編程方式均實時反映出繼電器控制的思想M1。本文采用語句表的編程方法編寫了觸摸屏和PLC通信及觸摸屏觸控（觸摸屏給PLC發(fā)送指令，通過PLC控制執(zhí)行機構）的程序，

四、用戶界面

用戶界面的設計和實現(xiàn)分為以下2個步驟。

①設計觸摸屏的顯示界面設計和觸摸屏HMI物理分配率相同的用戶界面，并下載到HMI終端（用戶界面可以用任意畫圖軟件進行繪制）。

②制作觸摸屏按鈕，按照工藝要求設計好的用戶界面有很多按鈕，當觸摸屏按鈕被按下時，觸摸屏會給PLC發(fā)一個位置坐標（格式為從73坐標CC 33 C3 3C），使其根據坐標的正確性來執(zhí)行相應的指令。如按鈕“溫度曲線”，它的有效區(qū)域是右上角和左下角這2個點坐標的組合（蜀K，x。yI），其中y0為“溫度曲線”右上角坐標，五yl為“溫度曲線”左下角坐標。當“溫度曲線”按鈕被按下時，觸摸屏就給PIE發(fā)送相應的坐標指令，PLC收到坐標（x，y）后進行判斷，若Xo≤x≤五且y0≤l，≤y1，則PLC給觸摸屏發(fā)送顯示溫度曲線的指令，觸摸屏上就會顯示的實時溫度曲線。同理，可以進行PID參數的設置。

五、遇到的問題及解決方法

在系統(tǒng)設計過程中，會遇到以下幾類問題。

通信接口不匹配，即PIE上CPU的接口為RS一485，觸摸屏接口為RS-232。解決辦法是購買RS一485/RS-232轉換器，或自己設計一個轉換電路;$7-200 CPU通信端口為RS.485半雙工通信口，發(fā)送和接收指令不能同時處于激活狀態(tài)。解決辦法是通過軟件設計實現(xiàn)，把接收信息控制字SMB87設置為16#9C，當在設定時間內PLC沒有接收到信息時，則接收指令RCV停止接收;PLC和觸摸屏的通信波特率必須保持一致，本系統(tǒng)的通信波特率為1 15 200 bit/s。

六、結語

綜上所述，可知PLC結構簡單，功能多樣，而且通行性極高，作為一種現(xiàn)階段使用非常廣泛的新型控制元件，其優(yōu)勢除了上述幾點外，還具備超強的抗干擾能力，以使系統(tǒng)更加的安全穩(wěn)定，而觸摸屏是一種先進的人機界面，兩者相結合已經成為工業(yè)發(fā)展的主流。本文是筆者多年經驗的總結，僅供參考。

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