觸摸屏和PLC通訊的原理說(shuō)明

　　我們?cè)谝?a href="http://ttokpm.com/v/tag/323/" target="_blank">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(kāi)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(guò)這些檢測(cè)到的數(shù)值，再根據(jù)一些條件控制設(shè)備上的電動(dòng)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(shuō)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(huì)寫(xiě)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(lái)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(guò)觸摸屏控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上的各種被控對(duì)象。比如我們?cè)谟|摸屏上組態(tài)一個(gè)開(kāi)關(guān)，只要觸摸屏上點(diǎn)擊一下這個(gè)開(kāi)關(guān)，就可以讓現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上的一個(gè)電機(jī)啟動(dòng)。

　　圖1

　　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(gè)真實(shí)的觸摸屏的正面和背面，正面不用說(shuō)了，就是顯示面。主要看一下背面，有3個(gè)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(guò)觸摸屏廠家提供的組態(tài)軟件，在電腦上把我們想要的畫(huà)面和功能都設(shè)計(jì)完成后，通過(guò)此接口下載到觸摸屏上。各個(gè)觸摸屏廠家都有各自的軟件，是不通用的，但沒(méi)關(guān)系，原理都是一樣的，只要學(xué)會(huì)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(gè)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(gè)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(gè)接口是RS485的，所以當(dāng)和PLC連接時(shí)，PLC的接口也必須是RS485的。

　　圖2

　　看完了觸摸屏的外部，接下來(lái)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(gè)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(huà)出來(lái)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(dòng)單元，內(nèi)存變量單元，顯示單元。除了顯示單元，其他3個(gè)單元在觸摸屏的內(nèi)部我們是看不見(jiàn)的。

　　1，通訊接口單元：這個(gè)單元主要負(fù)責(zé)把驅(qū)動(dòng)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(guò)程我們是不用干預(yù)的，觸摸屏?xí)约和瓿?。我們要做的就是，選擇一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元里的驅(qū)動(dòng)，說(shuō)白了就是告訴觸摸屏它要發(fā)送哪個(gè)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)包。，

　　2，驅(qū)動(dòng)單元：這一單元里存放了許多和PLC連接的通訊文件，一個(gè)文件對(duì)應(yīng)一種通訊協(xié)議（對(duì)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(dòng)。也就是說(shuō)一個(gè)驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)一種通訊協(xié)議，比如說(shuō)西門子S7-200PLC使用PPI通訊協(xié)議，那么觸摸屏廠家就會(huì)編寫(xiě)一個(gè)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(dòng)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(shí)，我們就在觸摸屏里選擇PPI驅(qū)動(dòng)。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(dòng)就可以了。 這些驅(qū)動(dòng)文件都是觸摸屏廠家提前寫(xiě)好的，我們只能選擇不能更改?？梢?jiàn)觸摸屏里面的驅(qū)動(dòng)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(dòng)，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(gè)PLC做通訊時(shí)，一定要看看你的觸摸屏里有沒(méi)有，可以和這個(gè)PLC通訊的驅(qū)動(dòng)。

　　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(chǔ)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(kāi)關(guān)型，字符型，特殊型。

　　比如我們想要在觸摸屏上顯示一個(gè)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(gè)變量，這個(gè)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(huì)自動(dòng)在內(nèi)存單元，分配一小塊區(qū)域給‘鍋爐水溫’這個(gè)變量。當(dāng)觸摸屏和PLC通訊時(shí)，就會(huì)把從PLC讀到水溫?cái)?shù)據(jù)存放到這一小塊區(qū)域，也就是‘鍋爐水溫’這個(gè)變量。當(dāng)我們需要顯示多個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，只要新建多個(gè)變量就可以了。看到這里你可能還是有點(diǎn)不太理解，沒(méi)關(guān)系，等一會(huì)我按照下面的圖4系統(tǒng)的說(shuō)一下你就明白了。

　　4，顯示單元：這個(gè)單元就好理解了，只要是我們?cè)谟|摸屏畫(huà)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(huà)一個(gè)顯示框的部件（這個(gè)部件每個(gè)觸摸屏都有，直接拖到畫(huà)面就行），然后把這個(gè)部件和上面新建的‘鍋爐水溫’這個(gè)變量連接起來(lái)就行了。

　　圖3

　　上面分別把各個(gè)單元講完了，最難理解就是驅(qū)動(dòng)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?qǐng)D4，系統(tǒng)的再說(shuō)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(gè)壓力數(shù)值，。2，可以通過(guò)觸摸屏上的一個(gè)開(kāi)關(guān)部件，控制PLC里的一個(gè)開(kāi)關(guān)量。

　　第一步，我們先在觸摸屏里選擇驅(qū)動(dòng)，因?yàn)槭呛臀鏖T子S7-200PLC連接，所以我們?cè)隍?qū)動(dòng)單元里就要選擇‘西門子S7-200 PPI通訊驅(qū)動(dòng)’。驅(qū)動(dòng)選擇完成后，觸摸屏就會(huì)把所選擇的驅(qū)動(dòng)和通訊接口單元，還有內(nèi)存變量單元自動(dòng)連接起來(lái)。我們?cè)賮?lái)看一下這個(gè)驅(qū)動(dòng)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(duì)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(dòng)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(lái)，因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)還沒(méi)有傳到顯示單元。要怎么做才行呢？

　　第二步，我們?cè)趦?nèi)存變量單元，新建一個(gè)變量叫‘儲(chǔ)罐壓力’，這個(gè)變量我們把它和驅(qū)動(dòng)單元里的VD10連接起來(lái)，這樣‘儲(chǔ)罐壓力’這個(gè)變量里就會(huì)有數(shù)據(jù)123.5了。但現(xiàn)在數(shù)據(jù)還是不能顯示出來(lái)，因?yàn)檫€沒(méi)有傳到顯示單元。

　　最后一步，我們?cè)陲@示單元，放置一個(gè)具有顯示功能的顯示部件，然后把這個(gè)顯示部件和內(nèi)存變量單元中的‘儲(chǔ)罐壓力’這個(gè)變量，連接起來(lái)就可以。這樣我們就能看到123.5這個(gè)數(shù)據(jù)了?？雌饋?lái)挺復(fù)雜，其實(shí)這中間我們要做的就是，通過(guò)一個(gè)新建的變量，把這幾個(gè)單元連接起來(lái)就行了，其他的事情都是觸摸屏自動(dòng)完成的。

　　理解了觸摸屏數(shù)值顯示的工作流程，開(kāi)關(guān)量的也就簡(jiǎn)單了，在顯示單元放一個(gè)開(kāi)關(guān)部件，然后新建一個(gè)變量，把這個(gè)變量和驅(qū)動(dòng)單元還有顯示單元連接起來(lái)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(huì)幫你完成。

　　圖4

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

　　圖5