0蒲障、引言
　　
    隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)技術(shù)的發(fā)展绷荔，PLC及觸摸屏在工業(yè)控制和樓宇自動(dòng)化中的應(yīng)用非常廣泛∫抛福現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其總線接口模塊交掌、智能儀表续残、控制設(shè)備等組成的綜合監(jiān)控系統(tǒng)已成為當(dāng)前自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。在工控領(lǐng)域荧孽，ＰＬＣ與觸摸屏結(jié)合運(yùn)用的技術(shù)已越來(lái)越為工程人員所了解與熟悉 ，由于觸摸屏具有操作簡(jiǎn)便衣屏、界面美觀直接躏升、編程容易掌握、與ＰＬＣ通訊良好狼忱、抗干擾能力強(qiáng)等等特點(diǎn) 膨疏，它正迅速地滲入各個(gè)行業(yè) ，發(fā)揮自動(dòng)化控制的最大優(yōu)勢(shì)钻弄。
　　
    PROFIBUS提供了兩種通信協(xié)議：DP佃却、FMS者吁，富士UG系列的觸摸屏支持其中的DP協(xié)議。富士觸摸屏具有很強(qiáng)的兼容性饲帅，可以與近30個(gè)廠家的PLC通訊复凳，兼容性極強(qiáng)，而且還可以和計(jì)算機(jī)通訊（開(kāi)放式通訊協(xié)議）灶泵。
　　
    通過(guò)接口單元育八、UG031-P通訊卡及總線的連接，UG觸摸屏可以作為從站和作為主站的西門子的S7-300或S7-400系列的PLC通信（網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)圖1）赦邻。

圖1 PROFIBUS-DP的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

    1髓棋、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　
    本文的背景為某食品加工廠某控制系統(tǒng)包括原料混料線、薯餅生產(chǎn)線轻樟、包裝線等構(gòu)成的主線系統(tǒng)趴国，以及蒸汽鍋爐系統(tǒng)、水系統(tǒng)舟门、壓縮空氣系統(tǒng)债苍、照明系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)和消防系統(tǒng)等構(gòu)成的輔助系統(tǒng)构眶。各系統(tǒng)位置比較分散驹拢，控制點(diǎn)較多，其中包括140多臺(tái)電機(jī)希金，29臺(tái)變頻器帕吆，15個(gè)溫濕度控制點(diǎn)。
　　
    由于系統(tǒng)比較復(fù)雜爵林，控制采取分層控制策略觅霉，由兩臺(tái)上位機(jī)完成工廠級(jí)的監(jiān)控及數(shù)據(jù)管理功能，觸摸屏和PLC完成現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的控制臣环，采用Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線的方式進(jìn)行通訊绑警。上位機(jī)留有接口，可連接局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)央渣，以利于進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)计盒。其中數(shù)字輸入點(diǎn)有900多點(diǎn)，數(shù)字輸出有400多點(diǎn)芽丹，模擬量輸入20個(gè)北启。
　　
    下面以這個(gè)食品加工廠為例，組成一個(gè)集中控制系統(tǒng)拔第，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示咕村。

圖2 控系統(tǒng)硬件組成及結(jié)構(gòu)

    其中PLC(1)用于主系統(tǒng)，PLC(2)用于輔助系統(tǒng)蚊俺。輔助系統(tǒng)的組成與主系統(tǒng)相似懈涛，因此圖中省略了其構(gòu)成逛万。PLC選用S7-300系列的CPU315-2DP和S7-200系列的CPU226，PID模塊為FM355C批钠，通訊模塊為CP342-5宇植，擴(kuò)展模塊為IM153-1，I/O模塊則使用到：數(shù)字輸入模塊選SM321岂张、數(shù)字輸出為SM322墓篇、模擬量輸入為SM331。上位機(jī)選用西門子的工控機(jī)础估，它內(nèi)置了PCI接口的CP5611卡用于與PLC通訊瘾夯。
　　
    選用S7-300系列的CPU315-2DP是為了能進(jìn)行擴(kuò)展I/O模塊以滿足控制點(diǎn)數(shù)的要求，而用于擴(kuò)展的IM模塊的選型則是依據(jù)IM模塊與中央控制器CPU315-2DP的距離牙德。
　　
    由于所有的I/O模塊均放在同一組控制柜里巧嗡，因此選用了通訊距離在5米范圍內(nèi)的IM153-1。當(dāng)IM模塊與中央控制器的距離較遠(yuǎn)時(shí)可以選擇通訊范圍為100米的型號(hào)的IM模塊庭钢。
　　
    觸摸屏選用富士UG420H-SC1恋鞋，10.4英寸、128色STN顯示讽钻，基于Windows95/98/NT操作平臺(tái)下的專用組態(tài)軟件赵须，界面友好直觀，易學(xué)易用扎矾，大大節(jié)省產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期业嗅。編程軟件中備有大量的圖形庫(kù)（開(kāi)關(guān)、燈唉侄、棒圖等）供選擇咒吐，還可以根據(jù)用戶需求編輯所需要的工藝圖形，能夠轉(zhuǎn)換BMP文件和AUTOCAD中的DXF文件属划。

    2恬叹、觸摸屏的通訊設(shè)置及界面設(shè)計(jì)
　　
    在硬件連接完成后，需要在組態(tài)軟件中指定系統(tǒng)的硬件配置以及設(shè)置一些通信參數(shù)等等同眯。首先制定所使用的觸摸屏的類型绽昼，這里選擇默認(rèn)的UG420（640*480 10.4inches）；下一步指定和觸摸屏通訊的PLC類型及型號(hào)须蜗，這里選SIEMENS S7-PROFIBUS绪励；最后一步指定系統(tǒng)參數(shù)，首先是讀區(qū)和寫區(qū)唠粥，讀區(qū)是指作為從PLC讀入數(shù)據(jù)的緩沖，如果系統(tǒng)中需要顯示趨勢(shì)圖的話那么讀區(qū)應(yīng)當(dāng)設(shè)大一些停做，一般設(shè)1000個(gè)字就可以了晤愧，寫區(qū)用于顯示存儲(chǔ)屏幕的狀態(tài)大莫、頁(yè)碼、畫面層疊以及報(bào)警狀態(tài)等等篇瀑。另外在對(duì)話框No.of Word Setting for I/O中需要指出觸摸屏的MPI地址厨朗，以及傳輸?shù)膸L(zhǎng)度，MPI地址在PLC的硬件組態(tài)里已經(jīng)定義好了看剃，兩者必須一致淀然，否則會(huì)出現(xiàn)通信錯(cuò)誤。另外幀長(zhǎng)度為32字節(jié)秋豌；奇偶校驗(yàn)為奇校驗(yàn)悔琉；數(shù)據(jù)長(zhǎng)度8位；停止位1位劲旗；通訊方式RS-485唉攻。
　　
    UG00S-CW具有非常完善而強(qiáng)大的組態(tài)功能，在開(kāi)發(fā)組態(tài)的時(shí)候常孕，開(kāi)發(fā)者可以不去考慮通信協(xié)議的問(wèn)題网赤，因?yàn)楦皇抗疽呀?jīng)將這一切的技術(shù)細(xì)節(jié)都屏蔽掉了，它具有智能的尋址功能逐会。在建立一個(gè)按鈕時(shí)族延，這個(gè)按鈕在PLC中的預(yù)先有定義（在西門子PLC中，無(wú)論是數(shù)字量還是模擬量的定義都是在DB塊中）献酗。假設(shè)這個(gè)按鈕的地址是DB2.DBX2.0（它的含義是第2個(gè)DB塊中第2個(gè)字節(jié)的第0位）寝受，觸摸屏中按鈕的地址應(yīng)表示為DB2：2-0。我們可以看到凌摄，除了地址的書寫方式有所不同以外羡蛾，你幾乎無(wú)需作其他的工作，你無(wú)需去定義變量锨亏、更無(wú)需去理會(huì)通信的幀結(jié)構(gòu)等等痴怨。
　　
    對(duì)于模擬量同樣如此，只不過(guò)在模擬量中你需要指出模擬量所占的字節(jié)個(gè)數(shù)器予，其他的同數(shù)字量一樣簡(jiǎn)單浪藻。
　　
    可以說(shuō)，UG00S-CW在處理基本的模擬數(shù)字量的時(shí)候非常簡(jiǎn)單乾翔、方便爱葵，但是在處理一些較為復(fù)雜的情況時(shí)卻遇到了意想不到的問(wèn)題。在這個(gè)食品生產(chǎn)線的集中控制系統(tǒng)反浓，其中就涉及到富士觸摸屏和西門子PLC中的通信格式的兼容問(wèn)題萌丈。
　　
    系統(tǒng)中有些PID控制的模擬量需要用趨勢(shì)圖來(lái)顯示，UG00S-CW中顯示趨勢(shì)圖并不復(fù)雜，首先點(diǎn)一下趨勢(shì)圖的圖標(biāo)庭走，在彈出的對(duì)話框中選擇趨勢(shì)圖的類型蕴脯，然后選擇每條曲線對(duì)應(yīng)的地址即可。但是在聯(lián)機(jī)調(diào)試時(shí)卻總是出現(xiàn)comunication error（通信錯(cuò)誤）信息荸凸，經(jīng)過(guò)排查發(fā)現(xiàn)問(wèn)題出在趨勢(shì)圖上曼沐，如果將趨勢(shì)圖從程序中去掉，則一切正常一恃，后來(lái)我就嘗試先將西門子PLC中的對(duì)應(yīng)的模擬量數(shù)據(jù)讀入觸摸屏的緩沖（即內(nèi)部存儲(chǔ)區(qū)）搏贤，然后將趨勢(shì)圖每條曲線的地址改為對(duì)應(yīng)的內(nèi)部地址。經(jīng)過(guò)聯(lián)機(jī)調(diào)試桨檬，發(fā)現(xiàn)不再出現(xiàn)comunication error信息匿胎，但是趨勢(shì)圖的曲線的顯示卻極不正常。經(jīng)過(guò)觀察阴迹，發(fā)現(xiàn)除了當(dāng)模擬量的值為零時(shí)曲線顯示正常佩艇，而為非零時(shí)曲線則指向無(wú)窮大。這個(gè)問(wèn)題曾讓筆者百思不得其解俭疤，后來(lái)終于想到有可能是西門子PLC和富士觸摸屏在存儲(chǔ)格式上可能會(huì)不兼容送丰。原來(lái)富士觸摸屏中趨勢(shì)圖中的模擬量一般都是雙字（4字節(jié)），它從西門子PLC讀取的順序是將第一字讀為高字弛秋，第二個(gè)字讀為低字器躏，而西門子PLC中模擬量的存儲(chǔ)為先存低字再存高字，這樣富士觸摸屏從西門子PLC中讀入的數(shù)據(jù)剛好都是高低字顛倒的。因?yàn)橐话隳M量的值都比較小，所以高字都為零兢努，這樣相當(dāng)于將原來(lái)的值乘了一個(gè)2的16次方的數(shù)传等，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了模擬量的上限焚碌，所以才出現(xiàn)了以上情況。
　　
    為了解決以上問(wèn)題，需要將PLC中的數(shù)據(jù)讀入，然后依次高低字顛倒馅巷，然后再將趨勢(shì)圖的曲線地址指向存儲(chǔ)修正數(shù)據(jù)的內(nèi)部地址即可。為了完成這個(gè)功能草姻，需要用到UG00S-CW的宏指令钓猬，富士UG00S-CW平臺(tái)提供了豐富的宏命令集，
　　
    主要有以下幾類：
　　
    屏幕類撩独，當(dāng)打開(kāi)一個(gè)界面時(shí)可執(zhí)行的OPEN macro草悦，當(dāng)關(guān)閉一個(gè)界面時(shí)可執(zhí)行的 CLOSE macro，當(dāng)打開(kāi)一個(gè)界面后不斷循環(huán)執(zhí)行直到這個(gè)界面關(guān)閉為止時(shí)停止的 CYCLE macro匠凤。
　　
    按鈕類蝠兽，當(dāng)按下一個(gè)按鈕時(shí)可執(zhí)行的 ON macro和當(dāng)松開(kāi)一個(gè)按鈕時(shí)可執(zhí)行的 OFF macro衡孽。
　　
    宏模式，即宏指令程序段受某一個(gè)比特位的控制督阿，當(dāng)這一位為1時(shí)執(zhí)行宣葡，為0時(shí)停止，這個(gè)比特位可以是PLC中的地址畴制，也可以是觸摸屏的內(nèi)部地址。
　　
    富士UG00S-CW的宏命令集和匯編語(yǔ)言非常相似夭掸，不過(guò)此外還增加了許多系統(tǒng)命令功能和輔助功能译快，使得開(kāi)發(fā)程序更加方便快捷。觸摸屏中的存儲(chǔ)格式是字呢烦，地址用$u來(lái)表示攻内，例如$u1000就表示第1000個(gè)字，$u1000-14就表示第1000個(gè)字的第14位闻蛀，觸摸屏中沒(méi)有用來(lái)表示字節(jié)的地址表示方式匪傍。在這個(gè)食品生產(chǎn)線上有多個(gè)PID控制回路，每個(gè)回路對(duì)應(yīng)一個(gè)趨勢(shì)圖觉痛，以第一個(gè)回路為例役衡，它占用Buffer1（最多有12個(gè)Buffer可供使用）趨勢(shì)圖有三條曲線PV、SP薪棒、OP手蝎，它們所對(duì)應(yīng)的PLC地址分別為DB10：DBD0，DB10：DBD4俐芯， DB10：DBD8棵介，然后將調(diào)整后的地址存入定為$u500~$u505，程序段如下：

    /*首先將模擬量讀入觸摸屏內(nèi)部吧史，使用塊賦值BMOV指令邮辽，即將DB10：DBD0~ DB10： DBD8賦值到$u500~$u505*/
    $u500=DB0010：0000? C：12（BMOV）
    //下面將各個(gè)量的高字和低字顛倒
    $u600=$u500 （W）
    $u500=$u501 （W）
    $u501=$u600 （W）
    $u602=$u502 （W）
    $u502=$u503 （W）
    $u503=$u602 （W）
    $u604=$u504 （W）
    $u500=$u505 （W）
    $u505=$u604 （W）
 
    然后將此程序段拷貝到每一屏幕的CYCLE macro中，然后將buffer地址初始地址指向$500贸营，抽樣模式定為：Constant Sample吨述，曲線條數(shù)（即No. of Word）定為3條，存儲(chǔ)長(zhǎng)度為500莽使，其他的設(shè)置為默認(rèn)值厚较，趨勢(shì)圖中對(duì)應(yīng)三條曲線的地址改為$u500，$u502港苗，$u504蚤岗，這樣才能保證觸摸屏中的數(shù)據(jù)和PLC中的數(shù)據(jù)同步更新。將程序下載到觸摸屏陌贪，經(jīng)過(guò)聯(lián)機(jī)測(cè)試变硬，一切正常氢熏。
　　
    3、結(jié)束語(yǔ)
　　
    富士觸摸屏以及西門子PLC由于其產(chǎn)品具有很高的穩(wěn)定性粱宝，而且在軟件開(kāi)發(fā)上非常高效快捷仲蔼，因此在工控方面，兩者相結(jié)合是一個(gè)很不錯(cuò)的選擇玖膨，能夠充分發(fā)揮兩者的優(yōu)點(diǎn)些搅。但是由于兩者畢竟不是同一廠商，所以難免會(huì)在某些細(xì)節(jié)的兼容性上會(huì)有紕漏赛邢，這是我們?cè)谠O(shè)計(jì)工控系統(tǒng)時(shí)特別要注意的地方乏呐，硬件漏洞軟件補(bǔ)是IT界永恒不變的方法，在開(kāi)發(fā)商還沒(méi)有使他們的產(chǎn)品盡善盡美之前剥悟，我們應(yīng)當(dāng)運(yùn)用我們自己的智慧來(lái)完善我們的系統(tǒng)灵寺。

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