王華堂

摘 要：文章主要介紹了AB公司Control Loigx PLC與松下GT觸摸屏之間通訊方式的選擇與實現(xiàn)，以及常用PLC兩種I/O地址分配方式的區(qū)別；以一種“映射地址”的方法，很好地解決了松下GT觸摸屏不支持AB公司Control Loigx系列PLC的難題，克服了觸摸屏只能與指定的PLC進行配套選用的局限性，極大地增加了在實際工程中硬件選擇的靈活性，降低了使用成本。

關(guān)鍵詞：AB PLC；觸摸屏；通訊

前言

隨著工業(yè)自動化技術(shù)的飛速發(fā)展，使得企業(yè)在生產(chǎn)和管理的過程中，人們對自動化監(jiān)控系統(tǒng)的要求越來越高。企業(yè)在生產(chǎn)過程中，對于生產(chǎn)過程的控制往往是通過操作控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的，因此，如何提高企業(yè)生產(chǎn)管理的效果是企業(yè)生產(chǎn)所要考慮的核心問題。PLC控制系統(tǒng)是一種新型的控制系統(tǒng)，它通過對系統(tǒng)程序進行預(yù)先編制和存儲，并將執(zhí)行指令有效的輸出，實現(xiàn)對整個生產(chǎn)系統(tǒng)的控制。目前多數(shù)企業(yè)在工業(yè)生產(chǎn)管理中，如煤礦企業(yè)的生產(chǎn)過程中皮帶運輸系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)以及煤的洗選加工系統(tǒng)等，都會采用PLC控制系統(tǒng)。在生產(chǎn)控制過程中，企業(yè)管理人員或操作人員如何高效地實時、實地的控制和監(jiān)控生產(chǎn)設(shè)備是實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)自動化的重要因素之一，而觸摸屏就可以有效解決這一難題。觸摸屏可以滿足界面簡單，實時性好，開發(fā)周期短，便于修改和升級等要求。目前，可編程控制器（PLC）與觸摸屏的聯(lián)控技術(shù)已成為工業(yè)控制領(lǐng)域最主要的自動化裝置之一。如何實現(xiàn)觸摸屏與PLC之間的通訊及控制是編輯人機界面首先要考慮的問題，其中在觸摸屏中正確的讀取到PLC的讀寫地址十分關(guān)鍵，不同的設(shè)備類型和地址范圍因PLC的類型 不同而有所不同。目前工業(yè)中比較常用的有西門子、松下、三菱、歐姆龍以及AB等公司生產(chǎn)的PLC，它們都規(guī)定了各自的地址分配方法，早期的整體式的PLC多采用固定編制法，如西門子的S7-200和AB的SLC500等；后期的PLC多采用自由編址法，如西門子的S7-300和AB的Control Loigx等。這就需要注意所采用的觸摸屏是否支持所采用的PLC，如松下GT觸摸屏就不支持與AB公司Control Loigx PLC之間的直接連接，這樣就不能使觸摸屏直接與PLC的I/O口以及內(nèi)部繼電器觸點相對應(yīng)，需要通過采用“映射地址”的方法來解決這一難題，從而使觸摸屏起到了通過PLC實時監(jiān)控系統(tǒng)各工藝參數(shù)的大小和變化趨勢的作用，實現(xiàn)了報警、故障診斷等功能。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

1.1 PLC型號選擇

我們選用美國AB公司生產(chǎn)的高度模塊化結(jié)構(gòu)的、可靈活地進行任意組合好擴充的高性能控制平臺Control Loigx的PLC 。主要具有以下特點：

（1）Control Loigx控制器適合上千個I/O點的控制系統(tǒng)，具有強大的網(wǎng)絡(luò)功能，通過強大的網(wǎng)關(guān)作用的背板完成信息層、控制層好設(shè)備層三個開放式的通信平臺之間的自由轉(zhuǎn)換，并兼容DH+、RI/O、DH485/串口等傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)。

（2）Control Logix控制器提供可選的用戶內(nèi)存模塊（750K到8M字節(jié)），能解決有大量輸入輸出點數(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用問題（支持多達4000點模擬量和128，000點數(shù)字量）。

（3）Control Logix控制器有2個CPU：一個是邏輯CPU，主要是進行邏輯控制和數(shù)據(jù)處理；另一個是背板CPU，主要是進行背板通信。從而使控制器在邏輯控制和數(shù)據(jù)處理時與其他控制器進行通信互不影響。

Control Logix系統(tǒng)是機架式、模塊化安裝。每個模塊可以插在機架上任意一個槽位內(nèi)，并且可以在一個機架上使用多個控制器、通訊模塊和輸入輸出模塊（且允許帶電插拔模塊，以便于維修人員進行檢修和維護），各個控制器之間通過背板實現(xiàn)相互通信。但另一方面它們的運行又是相互獨立的，即：a、所有控制器均可從全部輸入模塊中讀取數(shù)據(jù)；b、任何一個控制器均可控制任意的特定模塊。用戶可以自己配置系統(tǒng)來制定由某一臺控制器來控制每一臺輸出模塊，這樣使Control Logix控制器、輸入輸出模塊、通訊模塊就像網(wǎng)絡(luò)上的智能節(jié)點。

（4）Control Logix系統(tǒng)使用的是RSLogix5000編程軟件，可以進行更方便地開發(fā)、閱讀和修改程序，如能在線完成編程、調(diào)試、診斷和排除故障等工作；無需分配/記憶內(nèi)存地址（對常規(guī)PLC是必需的步驟），用戶可直接使用或自定義反映控制對象/元件屬性的“標(biāo)簽（Tag）”進行編程。

（5）無需要任何編程，用戶即可實現(xiàn)同一工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)上的處理器“標(biāo)簽（Tag）”被其他多個Loigx系統(tǒng)控制器同時共享。這一功能還可實現(xiàn)，該網(wǎng)絡(luò)上的某一DI/AI站數(shù)據(jù)同時送達多個Loigx系列控制器；或者某一控制器輸出指令同時送達該網(wǎng)絡(luò)上的多個變頻器等現(xiàn)場設(shè)備。

這里PLC的作用一是初始化變量，設(shè)置自由通訊口協(xié)議和中斷協(xié)議；二是與觸摸屏進行實時通訊，為觸摸屏的顯示提供數(shù)據(jù)，并對觸摸屏輸入的信息進行處理；三是完成數(shù)字量與模擬量的相互交換。

1.2 人機界面的選型

人機界面選用松下GT 32彩色觸摸屏，該人機界面擁有簡單易用而又功能強大的Terminal GTWIN組態(tài)軟件。該觸摸屏軟件具有以下功能：（1）Terminal GTWIN軟件是松下觸摸屏GT系列專用的畫面制作工具軟件，能以繪畫軟件的操作風(fēng)格簡單畫面制作。（2）該軟件擁有開關(guān)部件、數(shù)據(jù)部件、鍵盤部件等部件庫，在進行畫面制作時只要從部件庫中選擇部件，就可以了，并且備有支持256色的3D設(shè)計的部件等，可根據(jù)使用用途選擇部件。（3） 能夠利用豐富的顯示功能制作多彩的畫面，可以描繪出屏幕信息等的字符串或圖形，也可利用已準(zhǔn)備好的部件來進行開關(guān)、指示燈以及數(shù)據(jù)的顯示。另外，還配備了位圖顯示等豐富的顯示功能。（4）只需用鼠標(biāo)將自己所需的部件從部件庫拖放到基本畫面中（拖動），如圖1所示，即可配置到畫面中，并進行相應(yīng)的功能設(shè)定（如配置字符、顏色以及各種功能等），操作十分簡單。

圖1 GTWIN軟件界面

2 通訊方式選擇與現(xiàn)實

松下生產(chǎn)的GT32觸摸屏有兩個通信端口，即RS232和USB端口。由于PLC上沒有USB端口，只有RS232端口或RS-485端口，通常情況下，為了方便調(diào)試，我們建議將GT32上的RS232端口通過電纜和PLC進行連接，USB端口和計算機USB端口進行連接。在人機界面與PLC的應(yīng)用中，除了兩者需要通信線進行的連接外，還需要進行正確通信格式的設(shè)定，才能達到利用人機界面對PLC進行控制的目的。

3 關(guān)鍵技術(shù)與難點分析

雖然松下GT觸摸屏支持大多數(shù)的PLC，但只支持AB公司生產(chǎn)的MicroLogix系列、SLC500系列、PLC-500系列，不支持Control Logix系列，不能把PLC和觸摸屏按照常規(guī)的方法直接連接。另外，不同系列的PLC具有不同的I/O尋址方式，例如SLC500系列的PLC采用的是固定編址方式，而Control Logix系列的PLC采用的是自由編址方式，這就使得把觸摸屏和PLC內(nèi)部的地址正確對應(yīng)起來接變得更加困難。

3.1 PLC的I/O地址分配

早期的PLC多為整體式，采用固定編址，方法簡單、不易操作錯誤，使用者只需按照規(guī)定的規(guī)定地址操作就可以了，但是帶來的缺點是靈活性差，系統(tǒng)配置限制多。即使是模塊化PLC，采用固定編址后，模塊的種類數(shù)量及組合搭配的范圍也會受到限制，模塊不能自由組合。PLC-5系列的PLC就是采用這種方法。

與上述固定編址相對應(yīng)的另一種編址法是自由編址法，在具體做法上可以分為兩種：一種是根據(jù)PLC的底板上的槽位來設(shè)定各模塊的地址；另一種是利用編程工具來設(shè)定各模塊的地址。所謂根據(jù)槽位來確定地址法就是指各個I/O擴展模塊的物理節(jié)點對應(yīng)的映像寄存器的位置是由其所連接安裝的位置來決定的，當(dāng)系統(tǒng)通電時，系統(tǒng)可以根據(jù)各模塊的類型及插入的槽位自動分配地址。而編程工具設(shè)定地址法是指允許用戶利用編程工具軟件分配各個模塊的地址。Control Logix系列采用的就是槽位來確定地址法。

3.2 “映射地址”方法的分析

文章采用了“映射地址”的方法，很好解決了松下GT觸摸屏與Control Logix PLC不兼容的問題。解決方案如下：

（1）選擇機型

在松下GTWIN觸摸屏編程軟件中打開一個工程，在啟動菜單中選擇[創(chuàng)建新文件]、[從GT讀取]的情況下，畫面中將會出現(xiàn)用于選擇機型的對話框如圖2所示。在GT機型中選擇“GT32彩色”，在PLC機型中選擇“Allen-Bradley SLC500 Micro Logix Series ”的PLC。

圖2 GT和PLC機型選擇

（2）GTWIN觸摸屏基本通信區(qū)的設(shè)定

由于在PLC中，需要有固定用于操作畫面等的字設(shè)備及操作位信息的位設(shè)備2種， 即基本通信區(qū)，必須在PLC中預(yù)先設(shè)置并保留系統(tǒng)基本通信區(qū)，需要固定各占用3個字的字設(shè)備和位設(shè)備。因此在新建工程時，需要設(shè)定與PLC基本通信區(qū)。方法：點擊菜單欄的[文件]-[基本配置]-[GT環(huán)境設(shè)置]，顯示主體環(huán)境設(shè)置對話框。在對話框字?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)選擇N7：0到N7：2，位數(shù)據(jù)區(qū)選擇B3：0到B3：2，如圖3所示。

圖3 GTWIN觸摸屏基本通信區(qū)的設(shè)定

（3）Control Logix通訊協(xié)議的設(shè)定

在RSLOGIX5000軟件中點擊“查看”--->“Controller屬性”，進行如圖4所示的設(shè)置。

圖4 Control Logix通訊協(xié)議的設(shè)定

（4）Control Logix文件的設(shè)定

在RSLOGIX5000軟件中點擊“邏輯”--->“編輯Tags”，對B3和N7文件進行如圖5所示的設(shè)置。

（5）Control Logix映射地址的設(shè)定

把Control Logix5000的地址映射成SLC500的地址，方法是在RSLOGIX5000軟件中點擊“邏輯”--->“映射PLC/SLC消息”，在彈出的對話框里，設(shè)定文件號3為B3，文件號7為N7，如圖6所示，這樣文件號3表示B3文件，文件號7表示N7文件。在編程時，由于基本通信區(qū)占用3個字的字設(shè)備和位設(shè)備，需要將B3：0～B3：2和N7：0～N7：2作為基本通信區(qū)使用，因此在設(shè)定其它數(shù)字量時需要有3個字的偏移量，比如觸摸屏的3：3-0，則在軟件中對應(yīng)地址為B3：96（由于1個字占用32位，3個字應(yīng)該是占用96位，而地址是從0開始的，因此對應(yīng)的地址是B3：96）。這樣就可以使用SLC500中的B3和N7文件進行編程。

圖6 Control Logix映射地址的設(shè)定

通過以上操作，我們把Control Logix控制器里的標(biāo)簽映射到SLC500控制器里，使GT觸摸屏順利讀取到映射到N7或B3里的對應(yīng)Control Logix控制器里的數(shù)據(jù)。這樣，不僅解決了Control Logix控制器和GT觸摸屏之間通信的問題，而且又解決了Control Logix控制器和GT觸摸屏之間數(shù)據(jù)交換的問題。

4 結(jié)束語

文章成功解決了Control Logix PLC和松下GT觸摸屏的不兼容問題，打破了必須使PLC和觸摸屏相互缺省支持的局限性，使用戶在選購設(shè)備時能更多地考慮一些價格便宜的硬件，降低了成本，同時也增加了硬件搭配和設(shè)備間通訊的靈活性。

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