1 系統(tǒng)組成及設備之間的通信方式
1.1 系統(tǒng)組成
系統(tǒng)由昆侖通態(tài)TPC7063E 觸摸屏" title="觸摸屏">觸摸屏,、西門子S7-300 模塊， 以及用于兩者之間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的PCAdapter 等組成,。TPC7063E 不僅具有與眾多硬件交互功能,，它可以方便地讀寫各種PLC" title="PLC">PLC、智能儀表,、智能模塊,、變頻器等工控設備的數(shù)據(jù)，而且還具有強大的網(wǎng)絡通信功能,，支持串口通信及以太網(wǎng)通信方式,。西門子S7-300 模塊用來完成數(shù)據(jù)采集、處理以及輸入輸出控制功能,。PC Adapter 完成將MPI 通信信號轉(zhuǎn)換為RS232 串口信號,，從而完成MPI 數(shù)據(jù)通信" title="數(shù)據(jù)通信">數(shù)據(jù)通信功能,。
1.2 觸摸屏與PLC 之間的通信方式
觸摸屏與S7 300PLC 之間采用MPI 通信方式,。
MPI 是多點接口（Multi Point Interface）的簡稱，是西門子公司開發(fā)的用于PLC 之間通訊的保密的協(xié)議,，它的物理層是RS-485,。MPI 通訊是當通信速率要求不高,、通信數(shù)據(jù)量不大時，可以采用的一種簡單經(jīng)濟的通訊方式,。MPI 網(wǎng)絡的通信速率為19.2 Kbps~12 Mbps,，最多可以連接32 個節(jié)點。MPI 網(wǎng)絡有一個網(wǎng)號,，在組建MPI 網(wǎng)絡前,，要為每一個節(jié)點分配一個MPI 地址和1 個最高MPI 地址，使所有通過MPI連接的節(jié)點能夠相互通信,。PLC 通過此接口建立與觸摸屏TP7063E 通信,。STEP7 的用戶界面提供了通信組態(tài)功能，使通信的組態(tài)比較簡單,。
MCGS 嵌入版組態(tài)軟件支持TPC7063E 觸摸屏,。其內(nèi)的提供的S7300_400MPI 構件用于MCGS軟件通過MPI 適配器讀寫西門子S7-300/400 系列PLC 設備的各種寄存器。驅(qū)動類型為串口子設備,，須掛接在“通用串口父設備”才能工作,，通信協(xié)議為MPI， 通信方式為一主一從通令方式,。驅(qū)動構件為主,，PLC 設備為從。
1.3 系統(tǒng)設計與驗證
為了驗證系統(tǒng)運行的可靠性,，本方設計了一個控制系統(tǒng),。它由3 部分組成，
?、佻F(xiàn)場級設備,。包括溫度、壓力,、水位傳感器以及水泵運行控制柜,；
②PLC處理級設備,。它們完成數(shù)據(jù)的下載,、處理及通信功能，主要包括電源模塊1,、CPU 模塊2,、以太網(wǎng)模塊3和模擬模塊4；
?、酃芾砑壴O備,。主要是采用昆侖通態(tài)的TPC7063E 觸摸屏， 主要負責現(xiàn)場級設備數(shù)據(jù)的監(jiān)測和控制,。
系統(tǒng)整體結構如圖1 所示,。
通過S7-300PLC 與昆侖通態(tài)TPC7063E 觸摸屏的MPI 通信,，控制系統(tǒng)方案要求實現(xiàn)以下基本功能：
（1）觸摸屏上的儀表可以顯示溫度,、壓力,、及水位值；
?。?）通過操作觸摸屏上的開閥,、關閥命令，實現(xiàn)對水泵的控制,；
?。?）通過操作起停按鈕，觸摸屏能正確反映各點的變化情況,；
?。?）在觸摸屏上輸入設定的水位值，如果超過設定水位,，開泵,，反之關泵；
?。?）可以設定系統(tǒng)時間,，并啟動時間，以便正確顯示年月日時分秒,。
1.4 系統(tǒng)實現(xiàn)
?。?）硬件連接
MCGS 軟件與設備通訊之前， 必須保證通訊連接及適配器正確,。通訊時,， 要使用標準西門子MPI適配器與上位機RS232 口通訊。工程中常用的西門子MPI 適配器有2 種型號,， 分別為6ES7 972 -0CA23-0XA0 和6ES7 972-0CA20-0XA0,。適配器的串口通訊的波特率可通過適配器上的DIP 開關進行設置，且必須與上位機Set PG/PC 中PC Adapter 的本地連接設置一致,。在與TPC7063E 通訊前,，根據(jù)需要附加通訊電纜與適配器的連接。其接線如圖2 所示,。
?。?）通信參數(shù)的設置
在硬件組態(tài)時，通過點擊CPU 的屬性按鈕來設置MPI 屬性,，包括站地址和通信速率,， 主站驅(qū)動構件的站地址為0，從站PLC 站地址為2，最高站地址為31,，通信速率為187.5 kbps。運行STEP7 編程軟件,， 選擇主菜單的選項->設置PG/PC 接口,。選擇PC Adapter（MPI），彈出通訊接口參數(shù)配置框,，選擇“本地連接”選項卡,。設置本機串口的通訊參數(shù)，需要與MPI 適配器的DIP 撥碼開關設置對應,。此處設置連接到COM1,，傳輸速率19 200。
上位機組態(tài)時,，需要設置“通用串口父設備”和“西門子S7-300/400 子設備”參數(shù),。父設備的通訊波特率為19 200，數(shù)據(jù)位數(shù)為8,，停止位為1,，奇偶校驗位為奇校驗。子設備中需將PLC 站地址設置為2,，PLC 槽號為2,，PLC 機架號為0， 通信響應時間為800 ms,。通訊所用幀格式為格式A,，本站地址為0，網(wǎng)絡傳輸率為187.5 kbps,。最高站地址仍為31,。
對于系統(tǒng)的通訊狀態(tài)，用戶可以在采集通道中查閱通訊狀態(tài)值找出通信失敗的原因,，這樣對于維護系統(tǒng)作用重大,，當通信狀態(tài)值為0 時，表示當前通訊正常,。
?。?）程序部分
本系統(tǒng)PLC 中包括模擬量采集程序、系統(tǒng)時間的設置和顯示程序以及控制程序,。模擬量采集程序?qū)崿F(xiàn)水位,、壓力、溫度信號的輸入,、轉(zhuǎn)換及采樣記錄,。
傳感器由于輸出的是模擬信號，比如說4~20 ma，0~5V 或者0~10 V,。輸出模擬量送到PLC 模擬量輸入口中,，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換，完成數(shù)字量的轉(zhuǎn)換,，實現(xiàn)程序,。
根據(jù)實際情況，微調(diào)傳感器,，通過PLC 中的存儲器將模擬數(shù)據(jù)送到觸摸屏上顯示,。系統(tǒng)時間設置和顯示時間程序通過調(diào)用PLC 內(nèi)部的時鐘函數(shù)SFC0 與SFC1，實現(xiàn)在觸摸屏上完成系統(tǒng)時間的設定,，并顯示出來,。控制程序通過觸摸屏對電磁閥進行遠程操作,。
?。?）上位機部分
在該系統(tǒng)中觸摸屏主要用于設置系統(tǒng)參數(shù)、顯示數(shù)據(jù),、控制外設運行,。用戶可以通過在觸摸屏上設置系統(tǒng)參數(shù)， 然后通過MPI 接口將數(shù)據(jù)傳遞到PLC 中,，PLC 就會記憶設置的數(shù)據(jù)并按照給定的參數(shù)運行程序,，實現(xiàn)系統(tǒng)的可調(diào)可控，并將設備的運行反饋信號傳輸?shù)斤@示屏上,。觸摸屏將傳感器采集的數(shù)值讀回到交互畫面上,，主要包括水泵電機的溫度值， 出水口的壓力值以及水倉水位的液位值,，系統(tǒng)會以此數(shù)據(jù)作為水泵運行的條件,。用戶可以通過觸摸屏實現(xiàn)對水泵的操作，系統(tǒng)也會依據(jù)水位高低變化,，完成高水位自動起泵和低水位自動停泵的功能,。
1.5 系統(tǒng)應用
MPI 接口是西門子S7 300 PLC 通用通信接口，RS232 接口是觸摸屏上常用接口,。實現(xiàn)兩者的通信,，對于完成系統(tǒng)自動化控制意義重大。該通訊方式已在大中型煤礦的主井排水項目中得到廣泛應用,。
2 結語
本系統(tǒng)組合應用了觸摸屏TPC7063E 與西門子S7-300PLC,，通過MPI 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠通信。這樣做不僅減少了電器元件的數(shù)量,，省去了復雜的電氣接線,，使設備的檢修更加方便,，而且操作界面更加人性化，更容易實現(xiàn)電動設備監(jiān)測控制,。