觸摸屏與PLC通訊的原理

我們在以PLC為核心的實(shí)際控制項(xiàng)目中，絕大多數(shù)情況都離不開觸摸屏或上位機(jī)的配合，因?yàn)槲覀兪褂肞LC做控制，主要的是處理一些模擬量，這些模擬量就是我們要監(jiān)控的，設(shè)備上的壓力，溫度，流量等這些數(shù)值，然后通過這些檢測到的數(shù)值，再根據(jù)一些條件控制設(shè)備上的電動閥，風(fēng)機(jī)，水泵等。但這些數(shù)值我們直接從PLC上是看不到的，想要看到這些數(shù)值，就要使用觸摸屏或工控機(jī)（其實(shí)就是電腦）。

首先需要說明一點(diǎn)，這篇文章只是闡述觸摸屏的大致的工作原理和流程，不是一步一步教你怎么使用觸摸屏（以后會寫實(shí)際操作的文章），我認(rèn)為在使用和操作觸摸屏以前，明白它的原理和工作流程更重要。

如下面的圖1，當(dāng)我們把觸摸屏和PLC連接起來以后，在觸摸屏上就能看到我們想看的數(shù)據(jù)了。除了數(shù)據(jù)還能通過觸摸屏控制現(xiàn)場設(shè)備上的各種被控對象。比如我們在觸摸屏上組態(tài)一個開關(guān)，只要觸摸屏上點(diǎn)擊一下這個開關(guān)，就可以讓現(xiàn)場設(shè)備上的一個電機(jī)啟動。

那觸摸屏和PLC通訊的原理是什么樣的呢？看下面的圖2，這是一個真實(shí)的觸摸屏的正面和背面，正面不用說了，就是顯示面。主要看一下背面，有3個接口。

1，電源接口：給觸摸屏供電的，電壓多數(shù)都是DC24V。觸摸屏的參數(shù)標(biāo)簽上都有標(biāo)明。

2，組態(tài)下載接口：就是我們通過觸摸屏廠家提供的組態(tài)軟件，在電腦上把我們想要的畫面和功能都設(shè)計完成后，通過此接口下載到觸摸屏上。各個觸摸屏廠家都有各自的軟件，是不通用的，但沒關(guān)系，原理都是一樣的，只要學(xué)會一種，其他的只要熟悉一下軟件界面就可以了。

3，通訊接口：這個接口就是和PLC通訊用的，接口的形式主要分為RS232 ，RS485 ，以太網(wǎng)這3種（不明白什么是232和485的可以看看我前面的文章，有專門介紹），這里需要注意的是，這個接口的形式必須和PLC的接口形式是一樣的。圖2中的觸摸屏品牌是昆侖通泰的，它的這個接口是RS485的，所以當(dāng)和PLC連接時，PLC的接口也必須是RS485的。

看完了觸摸屏的外部，接下來我們看一下觸摸屏的內(nèi)部，看下面的圖3，是我自己制作的觸摸屏內(nèi)部的一個內(nèi)部示意圖，可能不太全面嚴(yán)謹(jǐn)，但重要的部分已經(jīng)畫出來了，只要你能理解就OK了。

觸摸屏的內(nèi)部大致可以分為：通訊接口單元，驅(qū)動單元，內(nèi)存變量單元，顯示單元。除了顯示單元，其他3個單元在觸摸屏的內(nèi)部我們是看不見的。

1，通訊接口單元：這個單元主要負(fù)責(zé)把驅(qū)動單元打包好的數(shù)據(jù)包，發(fā)送到觸摸屏背面的通訊接口，再由通訊接口發(fā)送給PLC，這些過程我們是不用干預(yù)的，觸摸屏?xí)约和瓿伞Ｎ覀円龅木褪?，選擇一個驅(qū)動單元里的驅(qū)動，說白了就是告訴觸摸屏它要發(fā)送哪個驅(qū)動數(shù)據(jù)包。，

2，驅(qū)動單元：這一單元里存放了許多和PLC連接的通訊文件，一個文件對應(yīng)一種通訊協(xié)議（對通訊協(xié)議不懂的也看我以前文章），我們把這些文件叫做驅(qū)動。也就是說一個驅(qū)動對應(yīng)一種通訊協(xié)議，比如說西門子S7-200PLC使用PPI通訊協(xié)議，那么觸摸屏廠家就會編寫一個能和西門子S7-200PLC PPI通訊協(xié)議，通訊的文件，然后放在驅(qū)動單元。

舉例，比如當(dāng)我們的觸摸屏想要和西門子200的PLC連接時，我們就在觸摸屏里選擇PPI驅(qū)動。想要和西門子300的PLC連接，選擇MPI（MPI是西門子300PLC的通訊協(xié)議）驅(qū)動就可以了。這些驅(qū)動文件都是觸摸屏廠家提前寫好的，我們只能選擇不能更改。可見觸摸屏里面的驅(qū)動越多，我們可以選擇的PLC品牌或通訊協(xié)議的范圍就越廣?，F(xiàn)在成熟的觸摸屏廠家內(nèi)置的驅(qū)動，基本都能覆蓋市面上常用的PLC和通訊協(xié)議。

所以當(dāng)我們手上有一款觸摸屏，想要選擇一個PLC做通訊時，一定要看看你的觸摸屏里有沒有，可以和這個PLC通訊的驅(qū)動。

3，內(nèi)存變量單元：這一單元也是觸摸屏廠家內(nèi)置的，它實(shí)際上就是一塊存儲區(qū)，它里面可以存放各種各樣的數(shù)據(jù)，存放的數(shù)據(jù)類型大致可以分為數(shù)值型，開關(guān)型，字符型，特殊型。

比如我們想要在觸摸屏上顯示一個鍋爐的水溫，那么我們就在觸摸屏的內(nèi)存變量單元，新建一個變量，這個變量的名字叫“鍋爐水溫”（名字隨便取），數(shù)據(jù)類型選擇數(shù)值型。那么觸摸屏就會自動在內(nèi)存單元，分配一小塊區(qū)域給“鍋爐水溫”這個變量。當(dāng)觸摸屏和PLC通訊時，就會把從PLC讀到水溫數(shù)據(jù)存放到這一小塊區(qū)域，也就是“鍋爐水溫”這個變量。當(dāng)我們需要顯示多個數(shù)據(jù)時，只要新建多個變量就可以了。看到這里你可能還是有點(diǎn)不太理解，沒關(guān)系，等一會我按照下面的圖4系統(tǒng)的說一下你就明白了。

4，顯示單元：這個單元就好理解了，只要是我們在觸摸屏畫面上能看到的東西都是在顯示單元。就依上面的“鍋爐水溫”為例，我們想要顯示鍋爐的水的溫度，只要在觸摸屏的顯示單元上，畫一個顯示框的部件（這個部件每個觸摸屏都有，直接拖到畫面就行），然后把這個部件和上面新建的“鍋爐水溫”這個變量連接起來就行了。

上面分別把各個單元講完了，最難理解就是驅(qū)動單元和內(nèi)存變量單元。大家可能還不太明白，下面我就按照圖4，系統(tǒng)的再說一下你就能理解了。

圖4要實(shí)現(xiàn)的功能是，觸摸屏和西門子S7-200PLC連接，1，在觸摸屏上可以顯示PLC里的一個壓力數(shù)值，。2，可以通過觸摸屏上的一個開關(guān)部件，控制PLC里的一個開關(guān)量。

第一步，我們先在觸摸屏里選擇驅(qū)動，因?yàn)槭呛臀鏖T子S7-200PLC連接，所以我們在驅(qū)動單元里就要選擇“西門子S7-200 PPI通訊驅(qū)動”。驅(qū)動選擇完成后，觸摸屏就會把所選擇的驅(qū)動和通訊接口單元，還有內(nèi)存變量單元自動連接起來。我們再來看一下這個驅(qū)動的內(nèi)部（圖4中桔色的部分），里面有許多地址V0.0 VB10 VW10等，這些地址是和PLC里的地址一一對應(yīng)的，里面的數(shù)據(jù)和狀態(tài)也是和PLC里相同的。比如PLC里的VD10里的數(shù)據(jù)是123.5的話，那么觸摸屏驅(qū)動里的VD10里的數(shù)據(jù)也是123.5。這樣觸摸屏里就有數(shù)據(jù)了，但是這些數(shù)據(jù)現(xiàn)在還是不能顯示出來，因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)還沒有傳到顯示單元。要怎么做才行呢？

第二步，我們在內(nèi)存變量單元，新建一個變量叫“儲罐壓力”，這個變量我們把它和驅(qū)動單元里的VD10連接起來，這樣“儲罐壓力”這個變量里就會有數(shù)據(jù)123.5了。但現(xiàn)在數(shù)據(jù)還是不能顯示出來，因?yàn)檫€沒有傳到顯示單元。

最后一步，我們在顯示單元，放置一個具有顯示功能的顯示部件，然后把這個顯示部件和內(nèi)存變量單元中的“儲罐壓力”這個變量，連接起來就可以。這樣我們就能看到123.5這個數(shù)據(jù)了。看起來挺復(fù)雜，其實(shí)這中間我們要做的就是，通過一個新建的變量，把這幾個單元連接起來就行了，其他的事情都是觸摸屏自動完成的。

理解了觸摸屏數(shù)值顯示的工作流程，開關(guān)量的也就簡單了，在顯示單元放一個開關(guān)部件，然后新建一個變量，把這個變量和驅(qū)動單元還有顯示單元連接起來就行了。至于觸摸屏是怎么把這些數(shù)據(jù)傳給PLC的，那就不用管了，這些事通訊接口單元會幫你完成。

圖5就是整體的連接示意圖，這是最基本的組合方式，通過這種PLC+觸摸屏的組合方式，實(shí)現(xiàn)了真正的人機(jī)對話，PLC內(nèi)部的數(shù)據(jù)我們可以一目了然，通過在觸摸屏上增加幾個開關(guān)部件，就可以減少實(shí)際開關(guān)的使用，從而降低實(shí)際開關(guān)觸點(diǎn)接觸不良，對控制系統(tǒng)造成的影響，也提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

來源：大話工控

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