0 引言

　　隨著科技的飛速發(fā)展， 越來越多的機器與現(xiàn)場操作都趨向于使用人機界面， 而PLC 控制器強大的功能及復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理也要求有一種功能與之匹配而操作簡便的人機界面。觸摸屏的出現(xiàn)無疑是21世紀自動化領(lǐng)域的一個巨大革新。觸摸屏和PLC的組合使用已經(jīng)成為主導(dǎo)形式。

　　PLC是一種結(jié)構(gòu)簡單、通用性好、功能較完備的新型控制元件， 其主要優(yōu)點是抗干擾能力強， 可以提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性以及生產(chǎn)效率， 特別適用于工業(yè)控制。

　　觸摸屏是一種連接人和機器的人機界面， 它代替了原始的控制臺和顯示器， 可用于數(shù)據(jù)顯示和參數(shù)設(shè)置，并且可以用動態(tài)曲線的形式描述系統(tǒng)的控制過程； 擴展了PLC的功能， 減少了按鈕、開關(guān)、儀表等儀器的使用。

　　1 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(gòu)。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PLC上的A /D轉(zhuǎn)換、數(shù)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(shù)可以通過觸摸屏進行設(shè)置， 觸摸屏給PLC發(fā)送指令， 以控制現(xiàn)場的執(zhí)行機構(gòu)。由于PLC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(zhuǎn)換線?？刂葡到y(tǒng)的組成如圖1所示。

　　圖1 控制系統(tǒng)組成框圖

　　2 PLC和觸摸屏的通信

　　計算機與計算機或計算機與終端之間的數(shù)據(jù)傳送可以采用串行通信和并行通信2種方式。S7-200系列PLC的通信分3種工作方式： PPI通信方式、自由口通信方式和Profibus-DP通信方式， 本系統(tǒng)采用的是自由口通信方式。

　　2.1 PLC 的自由口通信

　　當S7？？200系列PLC使用自由口通信時， 數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議完全由用戶程序決定， 所有的通信任務(wù)都要由用戶編程完成。通過自由口方式， S7-200可以與串行打印機、條碼閱讀器、觸摸屏進行通信， 其波特率范圍為1 200~ 115 200 bit / s（可調(diào)整）。自由口通信的核心是XMT（發(fā)送）和RCV （接收）這2條指令以及相應(yīng)的特殊寄存器控制。本系統(tǒng)的自由口通信使用的是自由口0，S7-200 CPU使用SMB30定義自由口0的工作模式。通過特殊寄存器SMB30， 可以對校驗的選擇、每個字符的數(shù)據(jù)位、自由口的波特率和協(xié)議選擇進行設(shè)置。S7-200 CPU 上的自由口接口為RS-485， 觸摸屏的接口為RS？？232， 設(shè)計時需要制做一個RS-485 /RS-232的通信線。而S7-200 CPU的通信口RS-485為半雙工通信口，發(fā)送和接收指令不能同時處于激活狀態(tài)， 此時，可以通過控制特殊寄存器SMB87來控制RCV （接收） ， 當在指定時間內(nèi)PLC沒有收到信息時， RCV指令將停止接收。

　　2. 2 觸摸屏的數(shù)據(jù)傳送方式

　　迪文觸摸屏的串口數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)由幀頭、指令、數(shù)據(jù)以及幀尾結(jié)束符這4 個數(shù)據(jù)塊組成。幀頭固定為0XAA， 而指令參考迪文指令集， 數(shù)據(jù)最多為249 B， 幀尾結(jié)束符固定為0XCC、0X33、0XC3、0X3C.其中， 0X代表16進制數(shù)。迪文觸摸屏所有指令或數(shù)據(jù)都是16進制（HEX）格式， 對于字型（ 2字節(jié)）數(shù)據(jù)， 字節(jié)傳送順序采用高字節(jié)先傳送（MSB）的方式。傳送方向為下行（Tx）時， PLC 發(fā)送數(shù)據(jù)給觸摸屏， 數(shù)據(jù)從觸摸屏串行接口的“Din引腳”輸入； 傳送方向為上行（Rx）時，觸摸屏發(fā)送數(shù)據(jù)給PLC， 數(shù)據(jù)從觸摸屏串行接口的“Dout引腳”輸出。觸摸屏與PLC 串口數(shù)據(jù)交換交換過程如圖2所示。

　　圖2 數(shù)據(jù)交換過程示意圖