0 引言

　　隨著科技的飛速發展， 越來越多的機器與現場操作都趨向于使用人機界面， 而PLC 控制器強大的功能及復雜的數據處理也要求有一種功能與之匹配而操作簡便的人機界面。觸摸屏的出現無疑是21世紀自動化領域的一個巨大革新。觸摸屏和PLC的組合使用已經成為主導形式。

　　PLC是一種結構簡單、通用性好、功能較完備的新型控制元件， 其主要優點是抗干擾能力強， 可以提高系統的可靠性和穩定性以及生產效率， 特別適用于工業控制。

　　觸摸屏是一種連接人和機器的人機界面， 它代替了原始的控制臺和顯示器， 可用于數據顯示和參數設置，并且可以用動態曲線的形式描述系統的控制過程； 擴展了PLC的功能， 減少了按鈕、開關、儀表等儀器的使用。

　　1 系統的組成

　　本系統采用Siemens S7-200和迪文觸摸屏組成的系統控制現場的電動閥、電磁閥、電動機和溫度控制器等執行機構。S7-200通過模擬量輸入模塊和溫度、壓力傳感器采集現場的溫度和壓力信號， 信號通過PLC上的A /D轉換、數值變換傳送到觸摸屏上， 觸摸屏顯示實時的溫度值、壓力值、溫度曲線、壓力曲線和PID曲線； 且PID參數可以通過觸摸屏進行設置， 觸摸屏給PLC發送指令， 以控制現場的執行機構。由于PLC接口為RS-485，觸摸屏接口為RS-232， 因此， 需要增加一個RS-485 /RS-232轉換線。控制系統的組成如圖1所示。

　　圖1 控制系統組成框圖

　　2 PLC和觸摸屏的通信

　　計算機與計算機或計算機與終端之間的數據傳送可以采用串行通信和并行通信2種方式。S7-200系列PLC的通信分3種工作方式： PPI通信方式、自由口通信方式和Profibus-DP通信方式， 本系統采用的是自由口通信方式。

　　2.1 PLC 的自由口通信

　　當S7？？200系列PLC使用自由口通信時， 數據傳輸協議完全由用戶程序決定， 所有的通信任務都要由用戶編程完成。通過自由口方式， S7-200可以與串行打印機、條碼閱讀器、觸摸屏進行通信， 其波特率范圍為1 200~ 115 200 bit / s（可調整）。自由口通信的核心是XMT（發送）和RCV （接收）這2條指令以及相應的特殊寄存器控制。本系統的自由口通信使用的是自由口0，S7-200 CPU使用SMB30定義自由口0的工作模式。通過特殊寄存器SMB30， 可以對校驗的選擇、每個字符的數據位、自由口的波特率和協議選擇進行設置。S7-200 CPU 上的自由口接口為RS-485， 觸摸屏的接口為RS？？232， 設計時需要制做一個RS-485 /RS-232的通信線。而S7-200 CPU的通信口RS-485為半雙工通信口，發送和接收指令不能同時處于激活狀態， 此時，可以通過控制特殊寄存器SMB87來控制RCV （接收） ， 當在指定時間內PLC沒有收到信息時， RCV指令將停止接收。

　　2. 2 觸摸屏的數據傳送方式

　　迪文觸摸屏的串口數據幀結構由幀頭、指令、數據以及幀尾結束符這4 個數據塊組成。幀頭固定為0XAA， 而指令參考迪文指令集， 數據最多為249 B， 幀尾結束符固定為0XCC、0X33、0XC3、0X3C.其中， 0X代表16進制數。迪文觸摸屏所有指令或數據都是16進制（HEX）格式， 對于字型（ 2字節）數據， 字節傳送順序采用高字節先傳送（MSB）的方式。傳送方向為下行（Tx）時， PLC 發送數據給觸摸屏， 數據從觸摸屏串行接口的“Din引腳”輸入； 傳送方向為上行（Rx）時，觸摸屏發送數據給PLC， 數據從觸摸屏串行接口的“Dout引腳”輸出。觸摸屏與PLC 串口數據交換交換過程如圖2所示。

　　圖2 數據交換過程示意圖