基于嵌入式系统的PLC触摸屏控制系统设计与实现研究
唐建设
华自科技股份有限公司，湖南省 长沙市 410013
摘要：嵌入式计算机技术跟随时代的脚步不断发展，现代的工业自动化数据处理器以嵌入式微处理器为核心，具备了高性能，稳定性、成本低、尺寸小、耗能小等优点。在工业自动化应用系统中，嵌入式系统的简介PLC触摸屏控制系统可以完成对工业设备的在线远程监察和操控，大大的降低了人力的成本和其存在的安全隐患，从而大大的提升了生产和操作的效率，实现产率最大化，帮助企业更好的发展。
关键词：PLC；触摸屏；监测和控制系统
引言：
随着我国经济的高速发展，PLC的技术在发展领域中层层迈进，再加上与触摸屏的完美结合，使我国的自动化发展又取得了质的飞跃，在不久的将来一定会更加促进社会的进步和时代的创新。
本系统中触摸屏的设计，可以进行实时跟踪和远程在线操控的的双重功能，另外，在与工业中广泛采用的监察和操控系统相比较，本文设计的成品体积更小，更易携带，在新型自动化应用的嵌入式数据系统中具有广阔的前景。
1 触摸屏监控系统的特点和应用
触摸屏监控器又是编程终端，是人和机器交流的界面产品，当人们对屏幕进行控制时，其具有的双层结构的导体层就像是电阻网络，其中一层收到电压，形成电压梯度，当我们触摸屏幕时，上下两层就会接触在某一点上，我们就可以通过未加电压的那一层获取接触点的电压，从而知道接触点处的坐标，实现控制。
触摸屏可以随时跟踪动态，出现错误时，能及时采取补救应对的方案，其次，监控器能直接将数据传送给PLC，我们可以通过设置触摸屏上的按钮和开关，将触摸屏变成新的操作系统来实现传送功能。
2 PLC和触摸屏的组合控制概述
PLC是可以控制一组输入/输出（例如传感器或执行器）的本地控制器设备，并且已被广泛用于工业应用中，PLC用于控制反复性的工作，例如制造单元管理，线控飞行控制或核电站停机系统，本身具有诸多的优点，操作简单，功能丰富多样，芯片还具有防干扰的设定，可以提高机器的稳定性，从而大大提升机器的性能，增加产效，PLC有很多的功能接口，在对其进行逻辑程序设计时，可以通过输入代码直接反映出后续的操作思想，做到机器和人脑的统一，PLC的串行口还能与一些常用的外接设备互联，例如触摸屏这类设备，从而提高人们控制的便捷性和出产效率。
PLC实质上是一种工业控制专用计算机，其系统的实际组成与微机基本相同，一般由以下五个部分组成：
PLC的结构由以下组成：
?CPU：代表可编程控制器的最重要部分，它具有3个重要部分：处理器，存储器和电源。 它实际上指导了整个过程。
?编程单元：目前，在大多数情况下，它是由计算机表示的，可以通过该计算机编写程序，然后将其上载到中央单元以运行，在需要易于操作装置的情况下，大多数公司将为程序员提供控制台，通过控制台可以编写控制器程序。
?输入/输出模块：其与过程控制系统互连，接收或发出信号，可以直接与中央单元链接，也可以远距离控制连接；
?基础：在其设备上设置中央单元，输入/输出模块或其他需要增设的附加功能模块的设备。
PLC是一种简单的编程方式，无需复杂的编程知识即可实现应用程序，因此在可编程控制器中出现了使用梯形图进行编程的情况。
触摸屏大大的解放了键盘和鼠标的使用，实现了通过点触来进行工业操控，降低了使用难度，增加了人机配合度，因为可以直接点触，所以能及时跟进信息和数据，这种直接性的简单操作可以直接反映人们的思想，其原理就是通过点触的操作，可以及时定位相应的位置坐标信息，识别用户的操作，及时作出相应的反馈。触摸屏的应用可谓是打开了自动化的新世界，一些按键式的按钮都体现在了屏幕上，扩展了许多隐藏式操作，增加了设备的功能性，还能及时操控作出相应反馈。
3 系统的硬件结构设计
3.1 PLC和触摸屏控制系统的设计
该系统主要是由嵌入式系统和触摸屏两部分组成，最后由PLC完成操作，如图2所示。
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（1）嵌入式系统完成了对整个系统的控制，其中包括对通讯触口，显示接口和最末层硬件启动的控制。
（2）触摸屏显示的使用非常方便，不需要很深的理论知识储备，上手即可使用。其显示界面通过配置软件动态显示。它可用于状态显示和从属控制设备的在线远程监视。触摸屏显示屏带来新体验。该经验节省了企业的人工成本，方便了工人的操作，实现了所有信息化的工业控制，并提高了生产效率。
3.2 硬件结构
我们上面说到硬件部分，接下来我们详细解释该部分，本公司的处理器采用Schneider，核心性能极佳，提供了一套完整的通用系统外围设备，可最大程度地减少整体系统支出，无需配置其他组件，外围设备丰富，并具有4种电源控制模式，低消耗，性能高的特点，是工业中常用的品牌设备。
3.3 通讯方式
设备的通讯方式采用RS485串行通讯，可以抗干扰，可以远距离传输，可达1200米，非常适用于工业领域的远程跟踪控制，具有节省时间和准确信息的优点。
3.4 触摸屏显示
显示界面使用MCGS组态软件的动态显示，在使用配置软件之前，必须设置Bootlorder ，指定系统的硬件配置，可以设定一些参数，触摸屏显示的类型等，指定的系统读取区域和写入区域，触摸屏MPI地址和传输的帧长。
触摸屏面板：屏幕由三个筒仓，一个水箱，一个搅拌器，传送带和一个返回主面板的按钮组成，从程序的图像库中选择了筒仓，水箱，支撑皮带的金属支腿和搅拌器。
4 嵌入式系统的PLC触摸屏控制系统设计
4.1 设计技术路线图
Metrowerks公司开发的ADS（ARM developer suite）软件，可作为本系统的软件程序编写。
系统的设计流程如图4所示，按照自上而下的循环系统，模块化划分的原则，方便与统筹全局和功能测试。
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4.2 系统运行的流程
系统运行如图所示。 首先，输入系统初始化信息。 这涉及初始屏幕的设计，该屏幕主要通过文本显示告诉人们整个系统的功能和用法。初始屏幕必须是主要显示部分。一般而言，初始屏幕通常设置有多个屏幕，例如参数设置屏幕，工作模式屏幕，故障统计屏幕等，其功能是在相应屏幕显示的提示下执行相应的操作。 此后，PLC开始监视并在触摸屏上显示结果，系统开始控制程序，等待并判断控制指令的输入，如果未检测到指令信号，则显示当前状态。如果检测到指令信号，它将执行指令并将其显示在触摸屏上。运行后的状态，以便对系统进行实时监控。
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4.3 关于触摸屏设计的监控面板
为了模拟传感器的功能，面板包含每个级别的按钮，靠近每个筒仓，我们将这些按钮显示在给相应的传感器的连接上，之后通过触摸来激活传感器的功能，实现操控。
5 结语
本文设计了基于嵌入式系统工业控制系统的PLC触摸屏技术，该系统的设计大大的简化了生产操控的繁杂性，实现了在线远程操控，通过实时数据显示，可以更大程度的跟进设备的运营状况，精细的数据显示分析，更加提高了生产流程的严谨性，这套系统使用前景十分广阔。我们必须具备发展的眼光和对工作环节的积极思考， 时刻为企业着想，帮助企业在降低成本的过程中发现更多新科技，做到既降低成本又提高效率。
参考文献：
[1]吕品．PLC和触摸屏组合控制系统的应用[J]．自动化仪表2010,31(8):1-8
[2]李树彪，韩敬伟．基于多任务的智能测量仪器嵌入式软件设计[J]．仪器仪表学报，2013,34（12）：1-7
[3]高芹，刘作栋．基于S3C2410的触摸屏手写应用程序设计[J]．湖北理工学院学报，2014,30（1）:39-43.
[4]曹学飞，尹少平，印江．嵌入式触摸屏接口电路及驱动设计[J]．电力学报，2009，24（5）:399-401.