0 引言
随着计算机网络及现场总线技术技术的发展， PLC 及触摸屏在工业控制和楼宇自动化中的应用非常广泛。现场总线技术及其总线接口模块、智能仪表、控制设备等组成的综合监控系统已成为当前自动化技术发展的*个重要方向。在工控*域，ＰＬＣ与触摸屏结合运用的技术已越来越为工程人员所了解与熟悉 , 由于触摸屏具有操作简便、界面*观直接、编程容易掌握、与ＰＬＣ通讯良好、抗干扰能力强等等特点 , 它正迅速地渗入各个行业 , 发挥自动化控制的*大优势。
PROFIBUS 提供了两种通信协议： DP 、 FMS ，富士 UG 系列的触摸屏支持其中的 DP 协议。富士触摸屏具有很强的兼容性， 可以与近 30个厂*的 PLC通讯，兼容性*强，而�*箍梢院图扑慊ㄑ叮ǹ攀酵ㄑ缎椋�
通过接口单元、 UG031-P 通讯卡及总线的连接， UG 触摸屏可以作为从站和作为主站的西门子的 S7-300 或 S7-400 系列的 PLC 通信（网络结构示意见图*）。
图*： PROFIBUS-DP 的网络结构
1 系统结构
本文的背景为某食品加工厂某控制系统包括原料混料线、薯饼生产线、包装线等构成的主线系统，以及蒸汽锅炉系统、水系统、压缩空气系统、照明系统、通风系统和消防系统等构成的辅助系统。各系统位置比较分散，控制点较多，其中包括 140 多台电机， 29 台变频器， 15 个温湿度控制点。
由于系统比较复杂，控制采取分层控制策略，由两台上位机完成工厂*的监控及数据管理功能，触摸屏和 PLC 完成现场*的控制，采用 Profibus 现场总线的方式进行通讯。上位机留有接口，可连接局域网和广域网，以利于进*步的开发。其中数字输入点有 900 多点，数字输出有 400 多点，模拟量输入 20 个。
下面以这个食品加工厂为例，组成*个集中控制系统，系统结构如�*尽�
其中 PLC(1) 用于主系统， PLC(2) 用于辅助系统。辅助系统的组成与主系统相似，因此图中省略了其构成。 PLC 选用 S7-300 系列的 CPU315-2DP 和 S7-200 系列的 CPU226 ， PID 模块为 FM355C ，通讯模块为 CP342-5 ，扩展模块为 IM153-1 ， I/O 模块则使用到：数字输入模块选 SM321 、数字输出为 SM322 、模拟量输入为 SM331 。上位机选用西门子的工控机，它内置了 PCI 接口的 CP5611 卡用于与
PLC 通讯。
选用 S7-300 系列的 CPU315-2DP 是为了能进行扩展 I/O 模块以满足控制点数的要求，而用于扩展的 IM 模块的选型则是依据 IM 模块与中央控制器 CPU315-2DP 的距离。
由于*的 I/O 模块均放在同*组控制柜里，因此选用了通讯距离在 5 米范围内的 IM153-1[1] 。当 IM 模块与中央控制器的距离较远时可以选择通讯范围为 100 米的型号的 IM 模块。
触摸屏选用富士 UG420H-SC1， 10.4英寸、 128色 STN显示，基于 Windows95/98/NT操作平台下的*用组态软件，界面友好直观，易学易用，大大节省产品开发周期。编程软件中备有大量的图形库（开关、灯、棒图等）供选择，还可以根据用户需求编辑所需要的工艺图形，能够转换 BMP文件和 AUTOCAD中的 DXF文件。
�*� 控系统硬件组成及结构
2 触摸屏的通讯设置及界面设计
在硬件连接完成后，需要在组态软件中指定系统的硬件配置以及设置*些通信参数等等。*先制定所使用的触摸屏的类型，这里选择默认的 UG420 （ 640*480 10.4inches ）；下*步指定和触摸屏通讯的 PLC 类型及型号，这里选 SIEMENS S7-PROFIBUS ；*后*步指定系统参数，*先是读区和写区，读区是指作为从 PLC 读入数据的缓冲，如果系统中需要显示趋势图的话那么读区应当设大*些，*般设 1000 个字就可以了，写区用于显示存储屏幕的状态、页码、画面层叠以及报警状态等等。另外在对话框 No.of Word Setting for I/O 中需要指出触摸屏的 MPI 地址，以及传输的帧长度， MPI 地址在 PLC 的硬件组态里已经定义好了，两者必须*致，否则会出现通信错误。另外帧长度为 32 字节； 奇偶校验为奇校验；数据长度 8位；停止位 1位；通讯方式 RS-485。
UG00S-CW 具有非常完善而强大的组态功能，在开发组态的时候，开发者可以不去考虑通信协议的问题，因为富士公司已经将这*切的技术细节都屏蔽掉了，它具有智能的寻址功能。在建立*个按钮时，这个按钮在 PLC 中的预先有定义（在西门子 PLC 中，*论是数字量还是模拟量的定义都是在 DB 块中）。假设这个按钮的地址是 DB2.DBX2.0 （它的含义是第 2 个 DB 块中第 2 个字节的第 0 位），触摸屏中按钮的地址应表示为 DB2 ： 2-0 。我们可以看到，除了地址的书写方式有所不同以外，你几乎*需作其他的工作，你*需去定义变量、更*需去理会通信的帧结构等等。
对于模拟量同样如此，只不过在模拟量�*阈枰赋瞿Ｄ饬克嫉淖纸诟鍪渌耐至�*样简单。
可以说， UG00S-CW 在处理基本的模拟数字量的时候非常简单、方便，但是在处理*些较为复杂的情况时却遇到了意想不到的问题。在这个食品生产线的集中控制系统，其中就涉及到富士触摸屏和西门子 PLC 中的通信格式的兼容问题。
系统中有些 PID 控制的模拟量需要用趋势图来显示， UG00S-CW 中显示趋势图并不复杂，*先点*下趋势图的图标，在弹出的对话框中选择趋势图的类型，然后选择每条曲线对应的地址即可。但是在联机调试时却总是出现 comunication error （通信错误）信息，经过排查发现问题出在趋势图上，如果将趋势图从程序中去掉，则*切正常，后来我就尝试先将西门子 PLC 中的对应的模拟量数据读入触摸屏的缓冲（即内部存储区），然后将趋势图每条曲线的地址改为对应的内部地址。经过联机调试，发现不再出现 comunication error 信息，但是趋势图的曲线的显示却*不正常。经过观察，发现除了当模拟量的值为零时曲线显示正常，而为非零时曲线则指向*穷大。这个问题曾让笔者百思不得其解，后来终于想到有可能是西门子
PLC 和富士触摸屏在存储格式上可能会不兼容。原来富士触摸屏中趋势图中的模拟量*般都是双字（ 4 字节），它从西门子 PLC 读取的顺序是将第*字读为高字，第二个字读为低字，而西门子 PLC �*Ｄ饬康拇娲⑽却娴妥衷俅娓咦郑庋皇看ッ链游髅抛� PLC 中读入的数据刚好都是高低字颠倒的。因为*般模拟量的值都比较小，所以高字都为零，这样相当于将原来的值乘了*个 2 的 16 次方的数，远远超过了模拟量的上限，所以才出现了以上情况。
为了解决以上问题，需要将 PLC 中的数据读入，然后依次高低字颠倒，然后再将趋势图的曲线地址指向存储修正数据的内部地址即可。为了完成这个功能，需要用到 UG00S-CW 的宏指令，富士 UG00S-CW 平台提供了丰富的宏命令集，
主要有以下几类：
屏幕类，当打开*个界面时可执行的 OPEN macro ，当关闭*个界面时可执行的 CLOSE macro ，当打开*个界面后不断循环执行直到这个界面关闭为止时停止的 CYCLE macro 。
按钮类，当按下*个按钮时可执行的 ON macro 和当松开*个按钮时可执行的 OFF macro 。
宏模式，即宏指令程序段受某*个比特位的控制，当这*位为 1 时执行，为 0 时停止，这个比特位可以是 PLC 中的地址，也可以是触摸屏的内部地址。
富士 UG00S-CW 的宏命令集和汇编语言非常相似，不过此外还增加了许多系统命令功能和辅助功能，使得开发程序更加方便快捷。触摸屏中的存储格式是字，地址用 $u 来表示，例如 $u1000 就表示第 1000 个字， $u1000-14 就表示第 1000 个字的第 14 位，触摸屏中没有�*幢硎咀纸诘牡刂繁硎痉绞健Ｔ谡飧鍪称飞呱嫌卸喔� PID 控制回路，每个回路对应*个趋势图，以第*个回路为例，它占用 Buffer1 （*多有 12 个 Buffer 可供使用）趋势图有三条曲线 PV 、 SP 、 OP ，它们所对应的 PLC 地址分别为 DB10 ： DBD0 ， DB10 ： DBD4 ， DB10 ： DBD8 ，然后将调整后的地址存入定为 $u500~$u505 ，程序段如下：
/* *先将模拟量读入触摸屏内部，使用块赋值 BMOV 指令，即将 DB10 ： DBD0~ DB10 ： DBD8 赋值到 $u500~$u505*/
$u500=DB0010 ： 0000 C ： 12 （ BMOV ）
// 下面将各个量的高字和低字颠倒
$u600=$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 ）
然后将此程序段拷贝到每*屏幕的 CYCLE macro 中，然后将 buffer 地址初始地址指向 $500 ，抽样模式定为： Constant Sample ，曲线条数（即 No. of Word ）定为 3 条，存储长度为 500 ，其他的设置为默认值，趋势图中对应三条曲线的地址改为 $u500,$u502,$u504 ，这样才能保证触摸屏中的数据和 PLC 中的数据同步更新。将程序下载到触摸屏，经过联机测试，*切正常。
3 结束语
富士触摸屏以及西门子 PLC 由于其产品具有很高的稳定性，而且在软件开发上非常高效快捷，因此在工控方面，两者相结合是*个很不错的选择，能够充分发挥两者的优点。但是由于两者毕竟不是同*厂商，所以难免会在某些细节的兼容性上会有纰漏，这是我们在设计工控系统时特别要注意的地方，硬件漏洞软件补是
IT 界永恒不变的方法，在开发商还没有使他们的产品尽善尽*之前，我们应当运用我们自己的智慧来完善我们的系统。