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1、PLC携手触摸屏控制系统的应用0引言随着科技的飞速开展，越来越多的机器与现场操纵都趋向于使用人机界面，而控制器强大的功能及复杂的数据处理也要求有一种功能与之匹配而操纵简便的人机界面。触摸屏的出现无疑是21世纪自动化领域的一个宏大革新。触摸屏和PLC的组合使用已经成为主导形式。是一种构造简单、通用性好、功能较完备的新型控制元件，其主要优点是抗干扰才能强，可以进步系统的可靠性和稳定性以及消费效率，十分适用于工业控制。触摸屏是一种连接人和机器的人机界面，它代替了原始的控制台和显示器，可用于数据显示和参数设置，并且可以用动态曲线的形式描绘系统的控制经过；扩展了PLC的功能，减少了按钮、开关、仪表等仪器
2、的使用。1系统的组成本系统采用SiemensS7-200和迪文触摸屏组成的系统控制现场的电动阀、电磁阀、电动机和温度控制器等执行机构。S7-200通过模拟量输入模块和温度、压力传感器收集现场的温度和压力信号，信号通过PLC上的A/D转换、数值变换传送到触摸屏上，触摸屏显示实时的温度值、压力值、温度曲线、压力曲线和PID曲线；且PID参数可以通过触摸屏进展设置，触摸屏给PLC发送指令，以控制现场的执行机构。由于PLC接口为RS-485，触摸屏接口为RS-232，因此，需要增加一个RS-485/RS-232转换线。控制系统的组成如图1所示。图1控制系统组成框图2PLC和触摸屏的通讯计算机与计算机或
3、者计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通讯和并行通讯2种方式。S7-200系列PLC的通讯分3种工作方式：PPI通讯方式、自由口通讯方式和Profibus-DP通讯方式，本系统采用的是自由口通讯方式。2.1PLC的自由口通讯当S7？200系列PLC使用自由口通讯时，数据传输协议完全由用户程序决定，所有的通讯任务都要由用户编程完成。通过自由口方式，S7-200可以与串行打印机、条码浏览器、触摸屏进展通讯，其波特率范围为1200115200bit/s可调整。自由口通讯的核心是XMT发送和RCV接收这2条指令以及相应的特殊存放器控制。本系统的自由口通讯使用的是自由口0，S7-200CPU使用SMB
4、30定义自由口0的工作形式。通过特殊存放器SMB30，可以对校验的选择、每个字符的数据位、自由口的波特率和协议选择进展设置。S7-200CPU上的自由口接口为RS-485，触摸屏的接口为RS？232，设计时需要制做一个RS-485/RS-232的通讯线。而S7-200CPU的通讯口RS-485为半双工通讯口，发送和接收指令不能同时处于激活状态，此时，可以通过控制特殊存放器SMB87来控制RCV接收，当在指定时间内PLC没有收到信息时，RCV指令将停顿接收。2.2触摸屏的数据传送方式迪文触摸屏的串口数据帧构造由帧头、指令、数据以及帧尾完毕符这4个数据块组成。帧头固定为0XAA，而指令参考迪文指令
5、集，数据最多为249B，帧尾完毕符固定为0XCC、0X33、0XC3、0X3C.其中，0X代表16进制数。迪文触摸屏所有指令或者数据都是16进制HEX格式，对于字型2字节数据，字节传送顺序采用高字节先传送MSB的方式。传送方向为下行Tx时，PLC发送数据给触摸屏，数据从触摸屏串行接口的“Din引脚输入；传送方向为上行Rx时，触摸屏发送数据给PLC，数据从触摸屏串行接口的“Dout引脚输出。触摸屏与PLC串口数据交换交换经过如图2所示。图2数据交换经过示意图3典型的PLC程序3.1模拟量的收集及发送在模拟量输入及其转换成实际值的经过中以温度为例，温度传感器收集到的模拟信号通过PLC模拟量输入模块
6、变成数字信号传到PLC的存储器，再根据传感器的量程等实际情况把数字信号换算成实际的温度值模拟量比例换算是指由于A/D、D/A转换之间的对应关系，S7-200CPU内部用数值表示外部的模拟量信号，两者之间有一定的数学关系，即模拟量/数值量的换算关系。系统从模拟量模块中地址为AIW10的通道输入模拟量。为了增强输入模拟量的稳定性，模拟量收集程序采用求屡次采样值的平均值方法；而为了减少CPU的扫描时间，程序中的除法采用移位除法用采样次数的2的次方表示，如128次为2的8次方。3.2触摸屏的触控功能当触摸屏上的按钮被按下时，触摸屏会给PLC发送按钮位置坐标触摸屏中表示位置坐标的数据块为“AA73按钮的
7、坐标CC33C33C，PLC收到数据后判定按钮的位置坐标是否正确，假如正确，那么执行显示曲线、显示实时参数、控制执行机构等指令。3.3通讯的相关程序PLC的编程方法因程序设计人员的思维习惯不同而有很大差异，常用的编程方法有梯形图编程和语句表编程2种。梯形图接近继电器控制的表达形式，语句表那么类似于计算机汇编语言，这2种编程方式均实时反映出继电器控制的思想。本文采用语句表的编程方法编写了触摸屏和PLC通讯及触摸屏触控触摸屏给PLC发送指令，通过PLC控制执行机构的程序，其程序如下。主程序编程。网络1：程序初始化。网络2：接收触摸屏发来的指令。中断程序。网络1：假如按下“启动按钮，那么发给PLC控
8、制指令控制执行机构。网络2：假如按下“返回按钮，界面切到首页。数据块。4用户界面用户界面的设计和实现分为以下2个步骤。设计触摸屏的显示界面。设计和触摸屏HMI物理分配率一样的用户界面，并下载到HMI终端用户界面可以用任意画图软件进展绘制。制作触摸屏按钮。按照工艺要求设计好的用户界面有很多按钮，当触摸屏按钮被按下时，触摸屏会给PLC发一个位置坐标格式为AA73坐标CC33C33C，使其根据坐标的正确性来执行相应的指令。如按钮“温度曲线，它的有效区域是右上角和左下角这2个点坐标的组合X0Y0，X1Y1，其中X0Y0为“温度曲线右上角坐标，X1Y1为“温度曲线左下角坐标。当“温度曲线按钮被按下时，触
9、摸屏就给PLC发送相应的坐标指令，PLC收到坐标X，Y后进展判定，假设X0XX1且Y0YY1，那么PLC给触摸屏发送显示温度曲线的指令，触摸屏上就会显示如图3所示的实时温度曲线。同理，可以进展PID参数的设置。图3实时温度曲线5碰到的问题及解决方法在系统设计经过中，会碰到以下几类问题。通讯接口不匹配，即PLC上CPU的接口为RS？485，触摸屏接口为RS？232.解决方法是购置RS-485/RS-232转换器，或者自己设计一个转换电路。S7-200CPU通讯端口为RS？485半双工通讯口，发送和接收指令不能同时处于激活状态。解决方法是通过软件设计实现，把接收信息控制字SMB87设置为16#9C，当在设定时间内PLC没有接收到信息时，那么接收指令RCV停顿接收。PLC和触摸屏的通讯波特率必须保持一致，本系统的通讯波特率为115200bit/s.6完毕语触摸屏和PLC组合系统的研究既利用了PLC强大的控制功能，又发挥了触摸屏友好的人机交互、灵敏、可靠的优点，大大减少了操纵台上的开关数目，省去了复杂的电气接线，使操纵人性化。操纵人员可以直接通过触摸屏的按钮来控制系统的运行，简化了操纵难度，且通过运行曲线可以更直观地把握系统的运行状态。系统具有实时显示被控系统的参数值、显示曲线、控制、报警、记录及设置参数等功能，实现了PLC的可视化功能。PLC和触摸屏的组合使用是工控领域的开展趋势。0