松下GT觸摸屏與AB PLC通訊的實現

王華堂

摘 要：文章主要介紹了AB公司Control Loigx PLC與松下GT觸摸屏之間通訊方式的選擇與實現，以及常用PLC兩種I/O地址分配方式的區別；以一種“映射地址”的方法，很好地解決了松下GT觸摸屏不支持AB公司Control Loigx系列PLC的難題，克服了觸摸屏只能與指定的PLC進行配套選用的局限性，極大地增加了在實際工程中硬件選擇的靈活性，降低了使用成本。

關鍵詞：AB PLC；觸摸屏；通訊

前言

隨著工業自動化技術的飛速發展，使得企業在生產和管理的過程中，人們對自動化監控系統的要求越來越高。企業在生產過程中，對于生產過程的控制往往是通過操作控制系統來實現的，因此，如何提高企業生產管理的效果是企業生產所要考慮的核心問題。PLC控制系統是一種新型的控制系統，它通過對系統程序進行預先編制和存儲，并將執行指令有效的輸出，實現對整個生產系統的控制。目前多數企業在工業生產管理中，如煤礦企業的生產過程中皮帶運輸系統、通風系統以及煤的洗選加工系統等，都會采用PLC控制系統。在生產控制過程中，企業管理人員或操作人員如何高效地實時、實地的控制和監控生產設備是實現企業生產自動化的重要因素之一，而觸摸屏就可以有效解決這一難題。觸摸屏可以滿足界面簡單，實時性好，開發周期短，便于修改和升級等要求。目前，可編程控制器（PLC）與觸摸屏的聯控技術已成為工業控制領域最主要的自動化裝置之一。如何實現觸摸屏與PLC之間的通訊及控制是編輯人機界面首先要考慮的問題，其中在觸摸屏中正確的讀取到PLC的讀寫地址十分關鍵，不同的設備類型和地址范圍因PLC的類型 不同而有所不同。目前工業中比較常用的有西門子、松下、三菱、歐姆龍以及AB等公司生產的PLC，它們都規定了各自的地址分配方法，早期的整體式的PLC多采用固定編制法，如西門子的S7-200和AB的SLC500等；后期的PLC多采用自由編址法，如西門子的S7-300和AB的Control Loigx等。這就需要注意所采用的觸摸屏是否支持所采用的PLC，如松下GT觸摸屏就不支持與AB公司Control Loigx PLC之間的直接連接，這樣就不能使觸摸屏直接與PLC的I/O口以及內部繼電器觸點相對應，需要通過采用“映射地址”的方法來解決這一難題，從而使觸摸屏起到了通過PLC實時監控系統各工藝參數的大小和變化趨勢的作用，實現了報警、故障診斷等功能。

1 系統構成

1.1 PLC型號選擇

我們選用美國AB公司生產的高度模塊化結構的、可靈活地進行任意組合好擴充的高性能控制平臺Control Loigx的PLC 。主要具有以下特點：

（1）Control Loigx控制器適合上千個I/O點的控制系統，具有強大的網絡功能，通過強大的網關作用的背板完成信息層、控制層好設備層三個開放式的通信平臺之間的自由轉換，并兼容DH+、RI/O、DH485/串口等傳統通信網絡。

（2）Control Logix控制器提供可選的用戶內存模塊（750K到8M字節），能解決有大量輸入輸出點數系統的應用問題（支持多達4000點模擬量和128，000點數字量）。

（3）Control Logix控制器有2個CPU：一個是邏輯CPU，主要是進行邏輯控制和數據處理；另一個是背板CPU，主要是進行背板通信。從而使控制器在邏輯控制和數據處理時與其他控制器進行通信互不影響。

Control Logix系統是機架式、模塊化安裝。每個模塊可以插在機架上任意一個槽位內，并且可以在一個機架上使用多個控制器、通訊模塊和輸入輸出模塊（且允許帶電插拔模塊，以便于維修人員進行檢修和維護），各個控制器之間通過背板實現相互通信。但另一方面它們的運行又是相互獨立的，即：a、所有控制器均可從全部輸入模塊中讀取數據；b、任何一個控制器均可控制任意的特定模塊。用戶可以自己配置系統來制定由某一臺控制器來控制每一臺輸出模塊，這樣使Control Logix控制器、輸入輸出模塊、通訊模塊就像網絡上的智能節點。

（4）Control Logix系統使用的是RSLogix5000編程軟件，可以進行更方便地開發、閱讀和修改程序，如能在線完成編程、調試、診斷和排除故障等工作；無需分配/記憶內存地址（對常規PLC是必需的步驟），用戶可直接使用或自定義反映控制對象/元件屬性的“標簽（Tag）”進行編程。

（5）無需要任何編程，用戶即可實現同一工業控制網絡上的處理器“標簽（Tag）”被其他多個Loigx系統控制器同時共享。這一功能還可實現，該網絡上的某一DI/AI站數據同時送達多個Loigx系列控制器；或者某一控制器輸出指令同時送達該網絡上的多個變頻器等現場設備。

這里PLC的作用一是初始化變量，設置自由通訊口協議和中斷協議；二是與觸摸屏進行實時通訊，為觸摸屏的顯示提供數據，并對觸摸屏輸入的信息進行處理；三是完成數字量與模擬量的相互交換。

1.2 人機界面的選型

人機界面選用松下GT 32彩色觸摸屏，該人機界面擁有簡單易用而又功能強大的Terminal GTWIN組態軟件。該觸摸屏軟件具有以下功能：（1）Terminal GTWIN軟件是松下觸摸屏GT系列專用的畫面制作工具軟件，能以繪畫軟件的操作風格簡單畫面制作。（2）該軟件擁有開關部件、數據部件、鍵盤部件等部件庫，在進行畫面制作時只要從部件庫中選擇部件，就可以了，并且備有支持256色的3D設計的部件等，可根據使用用途選擇部件。（3） 能夠利用豐富的顯示功能制作多彩的畫面，可以描繪出屏幕信息等的字符串或圖形，也可利用已準備好的部件來進行開關、指示燈以及數據的顯示。另外，還配備了位圖顯示等豐富的顯示功能。（4）只需用鼠標將自己所需的部件從部件庫拖放到基本畫面中（拖動），如圖1所示，即可配置到畫面中，并進行相應的功能設定（如配置字符、顏色以及各種功能等），操作十分簡單。

圖1 GTWIN軟件界面

2 通訊方式選擇與現實

松下生產的GT32觸摸屏有兩個通信端口，即RS232和USB端口。由于PLC上沒有USB端口，只有RS232端口或RS-485端口，通常情況下，為了方便調試，我們建議將GT32上的RS232端口通過電纜和PLC進行連接，USB端口和計算機USB端口進行連接。在人機界面與PLC的應用中，除了兩者需要通信線進行的連接外，還需要進行正確通信格式的設定，才能達到利用人機界面對PLC進行控制的目的。

3 關鍵技術與難點分析

雖然松下GT觸摸屏支持大多數的PLC，但只支持AB公司生產的MicroLogix系列、SLC500系列、PLC-500系列，不支持Control Logix系列，不能把PLC和觸摸屏按照常規的方法直接連接。另外，不同系列的PLC具有不同的I/O尋址方式，例如SLC500系列的PLC采用的是固定編址方式，而Control Logix系列的PLC采用的是自由編址方式，這就使得把觸摸屏和PLC內部的地址正確對應起來接變得更加困難。

3.1 PLC的I/O地址分配

早期的PLC多為整體式，采用固定編址，方法簡單、不易操作錯誤，使用者只需按照規定的規定地址操作就可以了，但是帶來的缺點是靈活性差，系統配置限制多。即使是模塊化PLC，采用固定編址后，模塊的種類數量及組合搭配的范圍也會受到限制，模塊不能自由組合。PLC-5系列的PLC就是采用這種方法。

與上述固定編址相對應的另一種編址法是自由編址法，在具體做法上可以分為兩種：一種是根據PLC的底板上的槽位來設定各模塊的地址；另一種是利用編程工具來設定各模塊的地址。所謂根據槽位來確定地址法就是指各個I/O擴展模塊的物理節點對應的映像寄存器的位置是由其所連接安裝的位置來決定的，當系統通電時，系統可以根據各模塊的類型及插入的槽位自動分配地址。而編程工具設定地址法是指允許用戶利用編程工具軟件分配各個模塊的地址。Control Logix系列采用的就是槽位來確定地址法。

3.2 “映射地址”方法的分析

文章采用了“映射地址”的方法，很好解決了松下GT觸摸屏與Control Logix PLC不兼容的問題。解決方案如下：

（1）選擇機型

在松下GTWIN觸摸屏編程軟件中打開一個工程，在啟動菜單中選擇[創建新文件]、[從GT讀取]的情況下，畫面中將會出現用于選擇機型的對話框如圖2所示。在GT機型中選擇“GT32彩色”，在PLC機型中選擇“Allen-Bradley SLC500 Micro Logix Series ”的PLC。

圖2 GT和PLC機型選擇

（2）GTWIN觸摸屏基本通信區的設定

由于在PLC中，需要有固定用于操作畫面等的字設備及操作位信息的位設備2種， 即基本通信區，必須在PLC中預先設置并保留系統基本通信區，需要固定各占用3個字的字設備和位設備。因此在新建工程時，需要設定與PLC基本通信區。方法：點擊菜單欄的[文件]-[基本配置]-[GT環境設置]，顯示主體環境設置對話框。在對話框字數據區選擇N7：0到N7：2，位數據區選擇B3：0到B3：2，如圖3所示。

圖3 GTWIN觸摸屏基本通信區的設定

（3）Control Logix通訊協議的設定

在RSLOGIX5000軟件中點擊“查看”--->“Controller屬性”，進行如圖4所示的設置。

圖4 Control Logix通訊協議的設定

（4）Control Logix文件的設定

在RSLOGIX5000軟件中點擊“邏輯”--->“編輯Tags”，對B3和N7文件進行如圖5所示的設置。

（5）Control Logix映射地址的設定

把Control Logix5000的地址映射成SLC500的地址，方法是在RSLOGIX5000軟件中點擊“邏輯”--->“映射PLC/SLC消息”，在彈出的對話框里，設定文件號3為B3，文件號7為N7，如圖6所示，這樣文件號3表示B3文件，文件號7表示N7文件。在編程時，由于基本通信區占用3個字的字設備和位設備，需要將B3：0～B3：2和N7：0～N7：2作為基本通信區使用，因此在設定其它數字量時需要有3個字的偏移量，比如觸摸屏的3：3-0，則在軟件中對應地址為B3：96（由于1個字占用32位，3個字應該是占用96位，而地址是從0開始的，因此對應的地址是B3：96）。這樣就可以使用SLC500中的B3和N7文件進行編程。

圖6 Control Logix映射地址的設定

通過以上操作，我們把Control Logix控制器里的標簽映射到SLC500控制器里，使GT觸摸屏順利讀取到映射到N7或B3里的對應Control Logix控制器里的數據。這樣，不僅解決了Control Logix控制器和GT觸摸屏之間通信的問題，而且又解決了Control Logix控制器和GT觸摸屏之間數據交換的問題。

4 結束語

文章成功解決了Control Logix PLC和松下GT觸摸屏的不兼容問題，打破了必須使PLC和觸摸屏相互缺省支持的局限性，使用戶在選購設備時能更多地考慮一些價格便宜的硬件，降低了成本，同時也增加了硬件搭配和設備間通訊的靈活性。

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