關(guān)于PLC和觸摸屏組合控制系統(tǒng)的應(yīng)用

【摘 要】可編程邏輯控制器在自動(dòng)化領(lǐng)域里廣泛的應(yīng)用在很大程度上促進(jìn)了自動(dòng)化的發(fā)展，可以說(shuō)可編程邏輯控制器是自動(dòng)化控制系統(tǒng)的核心器件。為了增強(qiáng)可編程邏輯控制器的功能，并使之更加的便于操作，可以將其與觸摸屏相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)操控可視化。本文對(duì)可編程邏輯控制器與觸摸屏組合控制系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了相關(guān)的研究，提出了一種可行的解決方案，實(shí)現(xiàn)了以觸摸屏為人機(jī)交互界面，利用可編程邏輯控制器和相應(yīng)外設(shè)器件對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的溫度、壓力信號(hào)的采集，并對(duì)相應(yīng)外設(shè)進(jìn)行控制，具有一定得實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】控制系統(tǒng) PLC

隨著科技的進(jìn)步，人類社會(huì)的自動(dòng)化程度大大加深，自動(dòng)化控制系統(tǒng)在科研、工業(yè)、國(guó)防等領(lǐng)域都承擔(dān)著重要的任務(wù)。雖然各式各樣的自動(dòng)化控制系統(tǒng)正在逐漸的完善對(duì)于各種數(shù)據(jù)測(cè)量、提取、傳送等的需求，但是人們已經(jīng)不再滿足于自動(dòng)化控制系統(tǒng)的測(cè)量功能，提出了更多的需求。這其中一項(xiàng)最為迫切的需求就是自動(dòng)化控制系統(tǒng)的可操作性有待增強(qiáng)。傳統(tǒng)的可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）雖然具有很強(qiáng)大的功能，但是開(kāi)發(fā)起來(lái)需要專業(yè)的電子設(shè)計(jì)人員用編程語(yǔ)言對(duì)其內(nèi)部邏輯程序進(jìn)行編寫(xiě)和燒錄，使用過(guò)程中的操作人員則對(duì)這些程序類的操作并不熟悉，導(dǎo)致了使用者在讀取數(shù)據(jù)和管理系統(tǒng)方面存在很大的障礙。觸摸屏的出現(xiàn)具有劃時(shí)代的意義，其操作更加符合人類的思維，因此如果能夠?qū)LC與觸摸屏相結(jié)合，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)可視化的組合控制系統(tǒng)，將大大的便利操作人員，增強(qiáng)自動(dòng)化系統(tǒng)的可操作性和可讀性。本文正是基于這個(gè)原因，將PLC與觸控屏結(jié)合在一塊兒，對(duì)基于這種組合的控制系統(tǒng)的一般建立過(guò)程進(jìn)行探索。

一、系統(tǒng)組成

（一）可編程邏輯控制器?？删幊踢壿嬁刂破髟谛袠I(yè)內(nèi)通常簡(jiǎn)稱為PLC，它是一種簡(jiǎn)單、通用、功能強(qiáng)大的控制類器件，具有其它芯片所不具備的很高的抗干擾能力，它可以十分有效的提高系統(tǒng)的可靠性，并在很大程度上提升系統(tǒng)整體的效率。PLC具有很多功能強(qiáng)大的接口，比如串行口和一些自由通信接口。串行口由于是標(biāo)準(zhǔn)接口，因此可以兼容很多設(shè)備。而自由通信接口則可以由用戶來(lái)自定義傳輸數(shù)據(jù)的協(xié)議，亦即用戶可以在邏輯程序設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)代碼將自定義的程序?qū)崿F(xiàn)出來(lái)。這就在很大程度上給PLC提供了更多的應(yīng)用機(jī)會(huì)，因?yàn)楹芏嗟臄?shù)據(jù)并不具有標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式，或者具有特殊的傳輸要求，比如實(shí)時(shí)性，數(shù)據(jù)塊的大小等等的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題上的約束。PLC的串行口通?？梢院鸵恍┏Ｒ?jiàn)的外圍設(shè)備相連接，比如打印機(jī)，RFID閱讀器，觸摸屏等。一般PLC都可以支持一定范圍內(nèi)的串行口波特率，可以滿足大部分設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)速率的需求。

（二）觸摸屏。觸摸屏是一種新的人機(jī)交互工具，它替代了傳統(tǒng)的鼠標(biāo)、鍵盤(pán)等外設(shè)輸入設(shè)備和顯示器、打印機(jī)等顯示輸出設(shè)備，具有雙向交互能力。人們可以通過(guò)觸摸屏來(lái)獲取系統(tǒng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并可以通過(guò)觸控來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的操作。這種使用操作方式非常符合人類的直觀操作反映，因此觸摸屏的出現(xiàn)具有劃時(shí)代的意義。觸摸屏的工作原理是當(dāng)用戶對(duì)觸摸屏上的某一點(diǎn)進(jìn)行觸控時(shí)，觸摸屏可以捕捉并反饋觸摸屏中的位置坐標(biāo)信息，從而達(dá)到對(duì)用戶操作的識(shí)別。觸摸屏自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)也具有很大的應(yīng)用前景，比如它可以替代一些控制按鈕，將這些按鈕軟體化呈現(xiàn)在屏幕上，用戶在點(diǎn)擊這些按鈕的同時(shí)完成傳統(tǒng)按鈕的功能。觸摸屏可以將傳統(tǒng)控制上的很多功能集成在一個(gè)小面板上，通過(guò)不斷的切換來(lái)進(jìn)行操作，十分的方便，從而減少按鈕和一些儀器儀表的使用，可以為整個(gè)系統(tǒng)降低投入成本。

二、控制流程

市面上常見(jiàn)的觸摸屏都是用串口與控制器進(jìn)行通信的，而PLC也支持標(biāo)準(zhǔn)的串口通信，因此在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)PLC和觸控屏兩者相結(jié)合所組成的控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)選取均支持相同串口協(xié)議的硬件設(shè)備和芯片。這里不選用自由通信接口的原因是，雖然自由通信接口具有很高的靈活性，但是由于數(shù)據(jù)通信協(xié)議是用戶自定義的，因此不具有通用性，并且可維護(hù)性和可移植性很差，專用性太強(qiáng)，不適合大型系統(tǒng)和后續(xù)的維護(hù)升級(jí)。在實(shí)際系統(tǒng)中，首先PLC利用外圍數(shù)據(jù)采集電路將待測(cè)的數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。這個(gè)過(guò)程通常要依靠一些物理感應(yīng)裝置將數(shù)據(jù)收集起來(lái)，而后使用一些專用的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)。比如在實(shí)踐中很多系統(tǒng)都會(huì)使用的溫度這一參量，就可以利用溫度傳感器等傳感設(shè)備，將溫度這一環(huán)境信息變換為模擬電信號(hào)，然后用模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，這樣電子系統(tǒng)內(nèi)就可以將其傳輸和處理了。之后，這些數(shù)據(jù)會(huì)通過(guò)傳送器上傳到PLC中，PLC經(jīng)過(guò)計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果傳送到觸摸屏上。這時(shí)候觸控屏所起到的作用較之于傳統(tǒng)的顯示屏幕在功用上來(lái)講是同樣的，亦即能夠使諸如溫度變化曲線等信息在屏幕上提供給使用者，以供參考。用戶通過(guò)點(diǎn)觸觸控屏上的顯示出來(lái)的信息和按鈕等內(nèi)容，觸控屏則獲知屏幕上被點(diǎn)擊部位的方位坐標(biāo)信息，并將其反饋給PLC，再由PLC中用戶預(yù)置燒錄的程序來(lái)判斷用戶的操作狀態(tài)和執(zhí)行相應(yīng)的反饋操作指令，從而完成對(duì)系統(tǒng)的相關(guān)狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行查詢、保存和對(duì)比分析等相關(guān)操作，然后用戶通過(guò)點(diǎn)擊相關(guān)按鈕或者通過(guò)觸控屏的輸入界面鍵入相關(guān)參數(shù)調(diào)整信息到指定器件后，數(shù)據(jù)就被傳送到PLC的中與命令相對(duì)應(yīng)的控制寄存器中，最后各種器件就根據(jù)用戶所下達(dá)的指令對(duì)相應(yīng)的外圍設(shè)備進(jìn)行操作，比如開(kāi)關(guān)電路的連接與切斷等。而對(duì)于那些需要模擬量進(jìn)行操作控制的外設(shè)裝備，就需要引入數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器這樣的模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備，通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)化，將控制信號(hào)變換為模擬量，從而驅(qū)動(dòng)相關(guān)電路進(jìn)行控制和動(dòng)作。

三、系統(tǒng)的應(yīng)用前景展望

PLC和觸摸屏的組合具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，能夠發(fā)揮出PLC的控制功能和觸摸屏的交互功能。這一組合具有非常好的可操作性和便利性，一方面可以替代傳統(tǒng)的輸入輸出設(shè)備，降低系統(tǒng)的成本，簡(jiǎn)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；而另一方面，PLC和觸摸屏的組合也方便操作人員的使用，降低了操作難度，可以更直觀的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)的獲取和反饋控制。因此PLC和觸摸屏組合控制系統(tǒng)將會(huì)是自動(dòng)化控制領(lǐng)域未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

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