PLC和觸摸屏組合控制系統的應用

胡慶何

（蘇州大學機電工程學院，215000）

PLC和觸摸屏組合控制系統的應用

胡慶何

（蘇州大學機電工程學院，215000）

當前，在科技力量的支持下，人機操作界面被普遍應用于各種機器當中。PLC在處理數據時，對人機界面的操作性、簡便性提出了更高的要求。PLC與觸摸屏組織控制系統應用后，使PLC在可視化、靈活度方面，具有更大的優勢。

PLC觸摸屏；組合；控制系統；應用

1　PLC與觸摸屏概述

PLC指的是：采用數字運算操作，實現相關控制的電子系統，又被翻譯為可編程邏輯控制器。其中，可編程存儲器是PLC的重要組成部分，該存儲器不僅能完成內部程序的存儲，而且可以執行用戶的相關指令。常見的有順序控制命令、邏輯運算指令、算術操作指令等。PLC利用輸入、輸出模擬方式，控制機械生產過程。當前，科學、技術得到了快速的發展，也進一步擴展了PLC的控制范圍，打破在邏輯控制方面的限制。在此基礎上，使其普遍應用到計算機集成制造系統、工業自動化控制當中，并發揮著重要的作用。觸摸屏就是可編程終端，主要是在生產中設置機械參數，實現生產的自動化控制。觸摸屏改變了傳統的鍵盤操作，取代了顯示器、控制臺。實踐證明，將PLC與觸摸屏有效結合，使其功能進一步擴大，增強了PLC的可視化與靈活性。

2　PLC與觸摸屏組合控制系統

本文提出的PLC與觸摸屏組合控制系統包括兩個重要的組成部分，分別是迪文觸摸屏、S7-200可編程控制器。以上結構可以對電動閥、溫度控制器、電動機進行控制。S7-200 PLC在傳感器下采集信號。比如，利用溫度傳感器，主要是采集溫度信號。利用壓力傳感器，主要是對現場的壓力信號進行采集。數據采集完成后，通過觸摸屏進行數值變換、轉換，并輸入到觸摸屏當中。此時，觸摸屏會對接收到的信號進行判斷，顯示出具體的參數，包括溫度數值、壓力數值等。同時，在傳遞信號與執行命令的過程中，還能形成對應的壓力、溫度曲線。另外，觸摸屏可以設置PID參數，然后將指令發送到PLC。PLC接收到指令后，根據自身的存儲器的執行命令，進而對下場的電動閥、溫度控制器、電磁閥進行控制。

3　PLC與觸摸屏的通信

3.1觸摸屏的數據傳輸。首先，對觸摸屏的數據模塊進行介紹。一般而言，每個數據幀結構包括4個數據模塊，分別是：幀頭數據模塊、幀尾結束符數據模塊、指令數據模塊、數據模塊。其中，幀頭以OXAA來表示，是固定不變的。指令指的是觸摸屏設計的指令集合，數據≤249B。另外，幀尾固定的結束符為：OXCC、OX33、OXC3、OX3C。其中，所有數據與指令均為16進制數和兩字節數據。字節在傳輸的過程中，先傳送高字節，方向為上行、下行。數據以下行方向傳遞時，就會傳送到觸摸屏。反之，以上行傳遞時，觸摸屏就會將相關指標、數據發送到PLC。

3.2PLC的自由通信。PLC自由通信數據傳輸協議可以通過用戶程序來設定，然后利用編程來實現通信業務。在自由通信方式下，可以對波特頻率進行調整，實現與觸摸屏、條碼閱讀器的通信。通常，波特率的范圍為1200-115200bit/s。PLC自由口通信的主要業務時收發指令，并對寄存的指令進行控制。針對本系統來說，利用自由口工作模式來實現通信。同時，通過特殊寄存器設置數據位、選擇協議，以及自由口波特率。由于PLC的CPU通信為半雙工通信口，所以無法同時激活指令的接收與發送。

4　PLC程序

4.1收集、發送模擬量。模擬量采集完成后，要利用PLC內部的相關轉換，將其轉換為實際值。下面以壓力為例，進行具體探討。首先，壓力傳染期自動采集壓力模擬信號，該信號在模擬量輸入模塊的轉換下轉換為數字信號。然后，將其儲存到PLC存儲器當中。存儲器根據傳感器的具體模量，將數字信號再轉換為實際的現場壓力數值。值得注意的是，在轉換的過程中，要遵循數值之間對應的數學換算關系。模擬量根據自身的相關通道進行輸入，在輸入的過程中很容易出現不穩定的現象。所以，經常采用求取平均值的辦法來采集模擬量，保證模擬量的穩定性。另外，PLC在掃描模擬量時，會耗費一定時間。為了節省時間，可以采用移位除法來解決。

4.2觸摸控制。觸摸控制提高了控制系統的靈活性，在觸摸屏中起著重要的作用。按下觸摸屏的相關按鈕后，系統就會自動生成坐標位置，并發送給PLC。PLC接受到按鈕坐標后，首先判斷按鈕坐標的位置。若坐標位置正確，PLC就會立刻執行命令。同時，還會顯示出相關的曲線圖，以及實時參數，電動閥等執行機構的控制命令等。

4.3通信程序。一般而言，社會人員的思維方式、技術能力，硬件運行、軟件運行等要素都會對PLC編程造成影響，表現為編程方法上的差異性。通常情況下，PLC編程主要包括兩種辦法，分別是語言編程、梯形圖編程。其中，前一種編程方法類似于計算機語言表達形式。后一種編程則與繼電器控制表達形式很相似。盡管如此，語言編程、梯形圖編程都體現了繼電器表達的思想。本系統采用語言編程辦法，編寫了PLC與觸摸屏之間的通信、觸摸屏觸摸控制功能。觸摸屏控制功能程序編寫指的是：通過PLC來接收觸摸屏發出的指令，然后執行相關命令，以此來對解機構程序進行控制，屬于編程語言。

5　用戶界面的設計與制作

5.1顯示界面設計。首先，要選擇一組畫圖軟件的觸摸屏用戶界面，然后進行繪制。其次，繪制界面前，要設計出用戶界面。在設計的過程中，要求用戶界面的HMI物理分配率與觸摸屏的HMI物理分配率相同。然后，將其下載到HMI終端上。

5.2按鈕的制作。觸摸屏界面中，包括多個按鈕，每個按鈕有獨立的功能。在操作的過程中，需要根據工藝的要求來制作。首先，設置按鈕坐標，然后將信息傳輸給PLC。PLC對按鈕的坐標格式進行分析、判斷，進而執行機構的相關控制。以溫度曲線按鈕為例。其有效區域為坐標的左下角、右上角，此處的坐標分別是、。按鈕被按下后，系統就會自動以坐標指令的形式將其坐標發送到PLC，表現為（）。PLC要對坐標形式進行準確判斷。當時，表示上面的坐標形式是正確的。那么，PLC就會自動執行溫度曲線上顯示的命令。同時，觸摸屏上會顯示現場溫度的實時曲線。反之，若按鈕坐標的范圍不是時，PLC則不執行命令。另外，也不會在觸摸屏上顯示現場溫度的實時曲線。

6　PLC和觸摸屏組合控制系統設計、應用中的問題

系統在設計的過程中，往往存在以下幾個問題。第一，PLC的通信接口無法與觸摸屏接口匹配，對正常通信造成了影響，導致數據傳輸出現問題。鑒于此，可以利用接口轉換器來解決。另外，也可以設計出新的轉換電路，解決連接問題。第二，PLC在收、發指令時，出現不同步的現象，降低了信息接收與發送的效率。針對該問題，利用軟件設計方法對信息的控制字進行調節就可以解決。比如，在規定的時間內，當系統沒有接收或者發送信息時，就會自動停止業務。第三，PLC和觸摸屏組合控制系統中，要求二者的通信波特率相同，不能出現偏差。

7　結束語

從上述分析中可以看出，PLC具有強大的控制功能。與此同時，觸摸屏能夠提供友好的人機交互界面。所以，將二者結合以后，綜合其獨立的優勢。除此之外，減少了開關的數量，使控制系統更加安全、可靠。本文對PLC和觸摸屏組合控制系統的應用進行了詳細論述，希望可以促進工控領域的發展。

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［2］ 吳雷. PLC和觸摸屏組合控制系統的應用［J］. 科研，2015（60）：00050-00050.

［3］ 邱金升. PLC和觸摸屏組合控制系統的實踐［J］. 科技創新與應用， 2015（31）：136-136.

［4］ 楊德君. PLC和觸摸屏組合控制系統的應用［J］. 中國科技投資， 2014（A12）：409-409.

Application of PLC and touch panel control system

Hu Qinghe
（School of Mechanical and Electric Engineering，Soochow University，215000）

At present，with the support of scientific and technological forces，the man-machine interface is widely used in all kinds of machines.PLC in the processing of data，the man-machine interface of the operation，the simplicity of the higher requirements.PLC and touch screen after the application of the organization control system，so that PLC in visualization，flexibility，with a greater advantage.

PLC touch screen；combination；control system；application