工控触摸屏，看似高大上，原理其实很简单

我们在以PLC为核心的实际控制项目中，绝大多数情况都离不开触摸屏或上位机的配合，因为我们使用PLC做控制，主要的是处理一些模拟量，这些模拟量就是我们要监控的，设备上的压力，温度，流量等这些数值，然后通过这些检测到的数值，再根据一些条件控制设备上的电动阀，风机，水泵等。但这些数值我们直接从PLC上是看不到的，想要看到这些数值，就要使用触摸屏或工控机（其实就是电脑）。
首先需要说明一点，这篇文章只是阐述触摸屏的大致的工作原理和流程，不是一步一步教你怎么使用触摸屏（以后会写实际操作的文章），我认为在使用和操作触摸屏以前，明白它的原理和工作流程更重要。如下面的图1，当我们把触摸屏和PLC连接起来以后，在触摸屏上就能看到我们想看的数据了。除了数据还能通过触摸屏控制现场设备上的各种被控对象。比如我们在触摸屏上组态一个开关，只要触摸屏上点击一下这个开关，就可以让现场设备上的一个电机启动。

那触摸屏和PLC通讯的原理是什么样的呢？看下面的图2，这是一个真实的触摸屏的正面和背面，正面不用说了，就是显示面。主要看一下背面，有3个接口。1，电源接口：给触摸屏供电的，电压多数都是DC24V。触摸屏的参数标签上都有标明。2，组态下载接口：就是我们通过触摸屏厂家提供的组态软件，在电脑上把我们想要的画面和功能都设计完成后，通过此接口下载到触摸屏上。各个触摸屏厂家都有各自的软件，是不通用的，但没关系，原理都是一样的，只要学会一种，其他的只要熟悉一下软件界面就可以了。3，通讯接口：这个接口就是和PLC通讯用的，接口的形式主要分为RS232 ，RS485 ，以太网这3种（不明白什么是232和485的可以看看我前面的文章，有专门介绍），这里需要注意的是，这个接口的形式必须和PLC的接口形式是一样的。图2中的触摸屏品牌是昆仑通泰的，它的这个接口是RS485的，所以当和PLC连接时，PLC的接口也必须是RS485的。

看完了触摸屏的外部，接下来我们看一下触摸屏的内部，看下面的图3，是我自己制作的触摸屏内部的一个内部示意图，可能不太全面严谨，但重要的部分已经画出来了，只要你能理解就OK了。

触摸屏的内部大致可以分为：通讯接口单元，驱动单元，内存变量单元，显示单元。除了显示单元，其他3个单元在触摸屏的内部我们是看不见的。1，通讯接口单元：这个单元主要负责把驱动单元打包好的数据包，发送到触摸屏背面的通讯接口，再由通讯接口发送给PLC，这些过程我们是不用干预的，触摸屏会自己完成。我们要做的就是，选择一个驱动单元里的驱动，说白了就是告诉触摸屏它要发送哪个驱动数据包。,2，驱动单元：这一单元里存放了许多和PLC连接的通讯文件，一个文件对应一种通讯协议（对通讯协议不懂的也看我以前文章），我们把这些文件叫做驱动。也就是说一个驱动对应一种通讯协议，比如说西门子S7-200PLC使用PPI通讯协议，那么触摸屏厂家就会编写一个能和西门子S7-200PLC PPI通讯协议，通讯的文件，然后放在驱动单元。举例，比如当我们的触摸屏想要和西门子200的PLC连接时，我们就在触摸屏里选择PPI驱动。想要和西门子300的PLC连接，选择MPI（MPI是西门子300PLC的通讯协议）驱动就可以了。 这些驱动文件都是触摸屏厂家提前写好的，我们只能选择不能更改。可见触摸屏里面的驱动越多，我们可以选择的PLC品牌或通讯协议的范围就越广。现在成熟的触摸屏厂家内置的驱动，基本都能覆盖市面上常用的PLC和通讯协议。所以当我们手上有一款触摸屏，想要选择一个PLC做通讯时，一定要看看你的触摸屏里有没有，可以和这个PLC通讯的驱动。3，内存变量单元：这一单元也是触摸屏厂家内置的，它实际上就是一块存储区，它里面可以存放各种各样的数据，存放的数据类型大致可以分为数值型，开关型，字符型，特殊型。比如我们想要在触摸屏上显示一个锅炉的水温，那么我们就在触摸屏的内存变量单元，新建一个变量，这个变量的名字叫"锅炉水温"（名字随便取），数据类型选择数值型。那么触摸屏就会自动在内存单元，分配一小块区域给"锅炉水温"这个变量。当触摸屏和PLC通讯时，就会把从PLC读到水温数据存放到这一小块区域，也就是"锅炉水温"这个变量。当我们需要显示多个数据时，只要新建多个变量就可以了。看到这里你可能还是有点不太理解，没关系，等一会我按照下面的图4系统的说一下你就明白了。4，显示单元：这个单元就好理解了，只要是我们在触摸屏画面上能看到的东西都是在显示单元。就依上面的"锅炉水温"为例，我们想要显示锅炉的水的温度，只要在触摸屏的显示单元上，画一个显示框的部件（这个部件每个触摸屏都有，直接拖到画面就行），然后把这个部件和上面新建的"锅炉水温"这个变量连接起来就行了。

上面分别把各个单元讲完了，难理解就是驱动单元和内存变量单元。大家可能还不太明白，下面我就按照图4，系统的再说一下你就能理解了。

图4要实现的功能是，触摸屏和西门子S7-200PLC连接，1，在触摸屏上可以显示PLC里的一个压力数值,。2，可以通过触摸屏上的一个开关部件，控制PLC里的一个开关量。步，我们先在触摸屏里选择驱动，因为是和西门子S7-200PLC连接，所以我们在驱动单元里就要选择"西门子S7-200 PPI通讯驱动"。驱动选择完成后，触摸屏就会把所选择的驱动和通讯接口单元，还有内存变量单元自动连接起来。我们再来看一下这个驱动的内部（图4中桔色的部分），里面有许多地址V0.0 VB10 VW10等，这些地址是和PLC里的地址一一对应的，里面的数据和状态也是和PLC里相同的。比如PLC里的VD10里的数据是123.5的话，那么触摸屏驱动里的VD10里的数据也是123.5。这样触摸屏里就有数据了，但是这些数据现在还是不能显示出来，因为这些数据还没有传到显示单元。要怎么做才行呢？第二步，我们在内存变量单元，新建一个变量叫"储罐压力"，这个变量我们把它和驱动单元里的VD10连接起来，这样"储罐压力"这个变量里就会有数据123.5了。但现在数据还是不能显示出来，因为还没有传到显示单元。后一步，我们在显示单元，放置一个具有显示功能的显示部件，然后把这个显示部件和内存变量单元中的"储罐压力"这个变量，连接起来就可以。这样我们就能看到123.5这个数据了。看起来挺复杂，其实这中间我们要做的就是，通过一个新建的变量，把这几个单元连接起来就行了，其他的事情都是触摸屏自动完成的。理解了触摸屏数值显示的工作流程，开关量的也就简单了，在显示单元放一个开关部件，然后新建一个变量，把这个变量和驱动单元还有显示单元连接起来就行了。至于触摸屏是怎么把这些数据传给PLC的，那就不用管了，这些事通讯接口单元会帮你完成。

图5就是整体的连接示意图，这是基本的组合方式，通过这种PLC+触摸屏的组合方式，实现了真正的人机对话，PLC内部的数据我们可以一目了然，通过在触摸屏上增加几个开关部件，就可以减少实际开关的使用，从而降低实际开关触点接触不良，对控制系统造成的影响，也提高了系统的稳定性。