PLC和触摸屏组合控制系统应用

李腾飞

摘要：随着科技的发展，人机操作界面广泛的应用于各种机器的操作中，PLC对于数据的处理也时人机界面的简便陛和操作性有着一定的要求，触摸屏与PLC的组合控制对于实现PLC应用的灵活性和可视化有着重要的意义。基于以上，文章AKPLC程序设计、触摸屏界面制作等方面研究了PLC与触摸屏组合控制系统的应用，旨在为促进PLC与触摸屏组合控制系统的发展提供参考。

关键词：PLC；触摸屏；组合控制系统；应用

PLC有着运算速度快、指令丰富、可靠性好等优点，其在控制领域的应用至关重要，但PLC的人机交互功能较差一直是制约其发展的重要因素。触摸屏能够对传统的键盘操作以及控制面板进行取代，实现了动画形式的自动化控制，将PLC与触摸屏结合不仅能够解决PLC人机交互功能较差的问题，同时其能够减少开关、仪表等数量，对于实现PLC应用的可视化、灵活化有着重要的意义。基于以上，文章简要研究了PLC和触摸屏组合控制系统的应用。

1.PLC与触摸屏概述

PLC是以数字运算操作进行相关控制的电子系统，中文名称为可编程逻辑控制器，在PLC中有一种十分重要的设备，即可编程存储器，其能够实现相关内部程序的存储，同时能够执行面向用户的相关指令，例如算术操作指令、顺序控制指令、定时指令、逻辑运算指令等。PLC能够通过对输入和输出模拟的形式来实现对相关机械以及生产过程的有效控制，随着科技的发展，PLC的控制范围不再仅仅局限于逻辑控制，其在工业自动化控制以及计算机集成制造系统中都有着重要的应用。

触摸屏指的是可编程终端，其主要功能是对机械及生产过程中的相关参数进行设置，并显示相关数据，能够以动画的形式来模拟描绘机械及生产过程的自动化控制。触摸屏一改传统控制中的键盘操作，替代了传统控制的显示器以及控制台。

将PLC与触摸屏相互结合能够实现PLC功能的扩展，提升了PLC的可视化和灵活性，此外，二者的结合能够减少开关、按钮的使用，整个控制方便、简单、灵活。

2.PLC和触摸屏组合控制系统的构成

本文所研究的PLC和触摸屏组合控制系统的构成主要为迪文触摸屏和S7-200可编程控制器，能够对现场的电磁阀、温度控制器、电动阀、电动机等进行控制。具体来说，S7-200PLC通过传感器来采集相关信号，例如温度传感器采集现场温度信号，压力传感器采集现场压力信号，采集的信号在S？200PLC上进行数值变换以及A/D转换后传输到迪文触摸屏上，此时触摸屏会根据收到的信号来显示具体的现场的温度数值、压力数值，通过信号的不断传输和命令的执行，还能够形成压力、温度等的曲线以及PID曲线。触摸屏能够对PID参数进行设置，并发送相关指令给PLC，PLC通过自身的存储器执行命令，从而实现对现场温度控制器、电磁阀、电动阀等执行机构的控制。

3.PLC和触摸屏的通信研究

3.1触摸屏的数据传输研究

首先要了解触摸屏的数据模块，对于迪文触摸屏来说，其串口数据帧结构共有4个数据模块：帧头数据模块、指令数据模块、数据模块、帧尾结束符数据模块。帧头是固定的，为0XAA，指令为迪文触摸屏所设计的指令集合，数据小于等于249B。0XCC，0X33，0XC3，0X3C是帧尾固定的结束符（ox表示的是十六进制数）。触摸屏中所传输的数据以及指令都采用十六进制数和两字节字形数据，在传输字节的过程中，首先要传送高字节，传送方向分为下行和上行两种，当数据下行传送时，PLC将数据传送给触摸屏，当数据上行传送时，触摸屏将相关指令数据发送给PLC。

3.2PLC的自由口通信研究

PLC自由口通信的数据传输协议由用户程序来决定，用户要通过编程来完成所有的相关通信任务。在自由口通信方式下，PLC能够与条码阅读器、触摸屏等进行通信，其波特率是可调整的，一般范围在1200-115200bit/s之间。PLC自由口通信的核心是发送指令和接受指令，以及两个指令所对应的寄存器控制。对于本系统所采用的S7 200PLC来说，采用自由口0的工作模式来进行通信，同时采用的特殊寄存器来设置字符数据位、协议选择以及自由口波特率等。PLC的CPU上的通信口属于一种半双工的通信口，因此不能同时激活指令的发送和指令的接收。具体来说，PLC自由口通信过程中，可以通过特殊寄存器来对接受指令和发送指令进行控制，若PLC在指定时间没有发送出数据信息或接收到数据信息的时候，特殊寄存器会对接受指令和发送指令进行控制，从而停止对数据信息的发送和接收。

4.PLC程序

4.1收集、发送模拟量

模拟量采集之后要通过PLC内部的相关转换，从而转换为实际值，下面以压力为例，来研究模拟量采集之后的转换过程，首先，压力传感器会采集压力的模拟量信号，模拟量信号在PLC模拟量输入模块的转换下会由模拟量信号转换为数字信号，之后将转换后的数字信号传送到PLC的存储器中，结合压力传感器的具体量程，存储器将压力数字信号转换成实际的现场压力数值，在转换过程中的比例换算中，要遵循PLC存储器内部的A/D和D/A的转换对应关系，即模拟量与具体数值量之间对应的数学换算关系。

模拟量通过模拟量模块中的相关通道进行输入，模拟量输入的过程很可能导致输入的不稳定，因此通常采用求出多次采样的平均值来进行模拟量的采集，以此来提升输入模拟量的稳定性。PLC的CPU在扫描模拟量的过程中会耗费一定的时间，为了减少扫描时间，在可以采用移位除法，用2的次方来表示采样的次数，例如采样次数为64次，则可以表示为采样次数为2。

4.2触摸控制

触摸控制是触摸屏的重要功能，对于整个PLC和触摸屏控制系统的控制的灵活性至关重要。当按下触摸屏中的相关控制按钮后，触摸屏会将按钮的具体位置坐标数据传送给PLC，PLC在接收到控制按钮位置坐标数据之后，首先会对控制按钮位置坐标数据的准确性进行判断，如果位置坐标数据正确，则PIJc会执行相关命令，例如相关参数曲线的显示、相关参数实时数据的显示、电磁阀、电动阀等执行机构的控制等命令。

4.3.通信程序

PLC编程受到多种因素的影响，例如程序设计人员的思维方式、技术能力、软硬件的运行方式等都会导致PLC编程方法出现差异。一般来说，语言编程和梯形图编程是2种主要的PLC编程方法，语言编程与计算机的语言表达形式类似，而梯形图编程则与继电器控制的表达形式类似，但可以看出的是，两种编程方法都在一定程度上体现了继电器控制表达的思想。本系统所采用的PLC编程方法为语言编程，对于PLC与触摸屏之间的通信以及触摸屏的触摸控制功能进行程序编写，触摸控制功能程序编写主要指对PLC接收触摸屏发来的指令并执行相关命令控制执行机构程序的语言编程。

5.用户界面的设计和制作

用户界面的实现主要分为触摸屏显示界面的设计和触摸屏按钮的制作2个步骤，下面对这两个步骤进行具体分析。

5.1显示界面的设计

首先，可以选取一款画图软件触摸屏的用户界面进行绘制，而在绘制界面之前，要对用户界面进行设计，在用户界面设计的过程中要保证触摸屏HMI物理分配率与用户界面的HMI物理分配率相同，之后将其下载到HMI终端上。

5.2按钮的制作

触摸屏用户界面按钮应当根据工艺要求进行制作，按钮可能很多，要保证不同按钮能够实现不同的功能，这就需要对按钮的坐标进行设置，通过将按钮的坐标数据传输给PLC，再由PLC来判断按钮坐标格式的准确性来实现对执行机构的相关控制。以“温度曲线”按钮为例，左下角和右上角两个点坐标的组合是“温度曲线按钮的有效区域，其中左下角坐标为X1Y1，而右上角坐标为XoYo，当按下“温度曲线”按钮之后，触摸屏会将“温度曲线”按钮的坐标信息以坐标指令（X，Y）的是形式发送到PLC，PLC则要对坐标信息的准确性进行判断，如果x大于等：PXo，而小于等于X1，且Y大于等于Y0，而小于等于Y1，则表示“温度曲线”按钮坐标（X，Y）是准确的，PLC就会执行温度曲线显示的命令，则在触摸屏上会显示出现场温度的实时曲线，而如果PLC接收到的“温度曲线”按钮坐标（X，Y）不在上述范围之内，则PLC不会执行指令，触摸屏上也不会显示出现场实时的温度曲线。

6.PhC和触摸屏组合控制系统设计和应用中出现的问题

在PLC和触摸屏组合控制系统设计的过程中会出现以下几种问题：（1）PLC和触摸屏通信接口不匹配：指的是PLC的CPU通信接口与触摸屏的接口不匹配，这就影响了二者之间的通信，影响了相关数据的传输，针对这个问题可以购买一个接口转换器或设计一个转换电路来解决；（2）PLC发送指令和接收指令不能同时激活：这会影响到PLC数据接收和发送效果，可以通过软件设计的方法来调节接收信息或发送信息的控制字，如果在规定时间内PLC没有接收到信息或发送出信息，则停止进行接收或发送；（3）PLC和触摸屏组合控制系统中，PLC与触摸屏的通信波特率要一致。

7.结语

综上所述，PLC的控制功能十分强大，而触摸屏能够提供友好的人机交互界面，将二者组合形成的控制系统不仅能够拓展PLC的性能，还能够减少开关数量，增加控制的可靠性和灵活性。本文简要研究了PLC和触摸屏组合控制系统的应用，旨在通过PLC和触摸屏的组合控制来促进工控领域的发展。