地鐵自動(dòng)售票機(jī)的觸摸屏控制程序設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)-

天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)Tianjin畢業(yè)設(shè)計(jì)天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)地鐵自動(dòng)售票機(jī)的觸摸屏控制程序設(shè)計(jì)Touchscreencontrolprogramdesignofthesubwayticketmachines專業(yè)班級(jí)：電自0901學(xué)生姓名：史珍東指導(dǎo)教師：肖寶興高級(jí)工程師學(xué)院：自動(dòng)化與電氣工程2013年6月摘要跟隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的猛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)在每行每業(yè)管理中應(yīng)用的普及，使用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)每行每業(yè)信息化的管理已經(jīng)勢(shì)在必行。這個(gè)系統(tǒng)是根據(jù)行業(yè)管理中實(shí)際的地鐵售票系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的需求并且經(jīng)過(guò)了實(shí)際的需求分析，采用強(qiáng)大功能的WinCCflexible、STEP7MicroWIN做為這個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具。

本著整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)符合操作簡(jiǎn)便快捷、靈活實(shí)用、易上手的要求出發(fā)，完成了售票管理的基本過(guò)程。論文主要涉及到觸摸屏與PLC之間的通信問(wèn)題以及PLC程序執(zhí)行等問(wèn)題，所要完成的功能和開(kāi)發(fā)的過(guò)程。

經(jīng)過(guò)整理，它使用西門(mén)子公司的WinCCflexibl、STEP7MicroWIN等開(kāi)發(fā)工具。利用其提供的各種開(kāi)發(fā)軟件，尤其是數(shù)據(jù)窗口這個(gè)可以方便并且簡(jiǎn)潔操縱數(shù)據(jù)庫(kù)的智能化對(duì)象。首先在短時(shí)間內(nèi)建立系統(tǒng)應(yīng)用原型，然后，對(duì)初始原型系統(tǒng)進(jìn)行需求迭代，不斷修正和改進(jìn)直到形成人們中意的地鐵售票管理的可行性系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：地鐵自動(dòng)售票，plc，觸摸屏，西門(mén)子ABSTRACTFollowingthesharplydevelopmentofcomputertechnology,Thepopularityofcomputerapplicationinvirtuallyeveryindustryinthemanagement,Usingcomputertorealizevirtuallyeveryindustryinformatizationmanagementisimperative.Thissystemisaccordingtotheactualmetroticketingsysteminindustrymanagementoperationintheprocessofdemandanalysisandthroughtheactualdemand,usingthepowerfulfunctionofWinCCflexible,STEP7MicroWINasthesystemdevelopmenttools.Basedonthedesignofthewholesystemconformstotheoperationconvenient,flexibleandpractical,easytofittherequirement,completestheaffairs.ThesismainlyinvolvestheproblemofcommunicationbetweentouchscreenwithPLCandPLCprogramexecution,etc,Tocompletethefunctionanddevelopmentprocess.Afterthinking,ItUsingSiemensWinCCflexibl,STEP7MicroWINdevelopmenttools,etc.Usingthevariousdevelopmentofferedbythesoftware,particularlythedatawindowthiscanconvenientandconcisemanipulationdatabaseintelligentobjects.Buildsystemapplicationprototypeinashorttimefirst,andthen,theinitialprototypesystemneedsiteration,Alwaysreviseandimproveuntilformpeoplepreferredthefeasibilityofsubwayticketmanagementsystem.KeyWords：Metroticketing,PLC,Touchscreen,Siemens目錄1概述 概述1.1地鐵自動(dòng)售票機(jī)日前，城市交通日益擁擠的問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。因此，全國(guó)各大城市都開(kāi)始了地鐵項(xiàng)目的建設(shè)。城市與城際軌道交通的建設(shè)也逐漸成為近年國(guó)家投資的重點(diǎn)項(xiàng)目之一。自動(dòng)售檢票系統(tǒng)（AutomaticFareCollectionSystem,簡(jiǎn)稱AFC系統(tǒng)）是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、機(jī)械制造于一身的自動(dòng)化售票、檢票系統(tǒng)，是利用計(jì)算機(jī)集中控制自動(dòng)售票、自動(dòng)檢票以及自動(dòng)收費(fèi)、自動(dòng)統(tǒng)計(jì)的自動(dòng)化系統(tǒng)，是利用計(jì)算機(jī)集中控制自動(dòng)售票、自動(dòng)檢票以及自動(dòng)收費(fèi)、自動(dòng)統(tǒng)計(jì)的自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)由以下幾塊組成：CC(中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng))；SC(車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng))；TVM(自動(dòng)售票機(jī))；AGM(自動(dòng)檢票機(jī))；AVM(自動(dòng)加值機(jī))；BOM(人工售補(bǔ)票機(jī))；E／S(編碼分揀機(jī))；TCM(自動(dòng)查詢機(jī))；緊急按鈕及雙電源設(shè)備以及其他輔助設(shè)備。其中，自動(dòng)售票機(jī)是自動(dòng)售檢票系統(tǒng)中車站硬件設(shè)備重要的組成部分，，主要的功能就是實(shí)現(xiàn)無(wú)人自動(dòng)售票。本章主要介紹了論文的背景，自動(dòng)售票機(jī)（TVM)發(fā)展現(xiàn)狀，自動(dòng)售票機(jī)（TVM)的工作流程及組成。1.2觸摸屏觸摸屏（touchscreen）也叫做“觸控屏”、“觸控面板”，是一種可接收觸頭等輸入訊號(hào)的感應(yīng)式液晶顯示裝置，當(dāng)接觸了屏幕上的圖形按鈕時(shí)，屏幕上的觸覺(jué)反饋系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)先編程的程式驅(qū)動(dòng)各種連結(jié)裝置，可用以取代機(jī)械式的按鈕面板，并借由液晶顯示畫(huà)面制造出生動(dòng)的影音效果。觸摸屏作為一種最新的電腦輸入設(shè)備，它是目前最簡(jiǎn)單、方便、自然的一種人機(jī)交互方式。它賦予了多媒體以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備。觸摸屏在我國(guó)的應(yīng)用范圍非常廣闊，主要是公共信息的查詢；如電信局、稅務(wù)局、銀行、電力等部門(mén)的業(yè)務(wù)查詢；城市街頭的信息查詢；此外應(yīng)用于領(lǐng)導(dǎo)辦公、工業(yè)控制、軍事指揮、電子游戲、點(diǎn)歌點(diǎn)菜、多媒體教學(xué)、房地產(chǎn)預(yù)售等。將來(lái)，觸摸屏還要走入家庭。1.3西門(mén)子PLC它主要由中央處理單元、輸入接口和輸出接口、通信接口和其他組件組成。其中CPU可以說(shuō)是PLC的核心、I/O單元之間連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和CPU接口電路，通信接口用于連接到編程器和上位機(jī)。對(duì)于完全整體式的PLC,所有部件都是放在一個(gè)機(jī)殼內(nèi),而對(duì)于模塊化的PLC,每個(gè)功能單元獨(dú)立封裝,叫做模板,每個(gè)模塊通過(guò)總線連接,安裝在框架或?qū)к壍纳厦?。根?jù)品牌的PLC在市場(chǎng)上很多,各種各樣的品牌下還有具體型號(hào),更具有不同的功能。但看起來(lái)從結(jié)構(gòu)、PLC具有相似的結(jié)構(gòu),包括CPU、內(nèi)存、輸入/輸出端口,等等所組成。PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微機(jī)相同，基本構(gòu)成為：（1）中央處理單元CPUCPU是PLC的核心，其主要作用如下。①讀取用戶輸入的程序，并保存至程序存儲(chǔ)器；②讀取I/O送入的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，并存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；③執(zhí)行用戶程序，完成各種邏輯運(yùn)算和數(shù)學(xué)運(yùn)算，并輸出相應(yīng)的動(dòng)作信號(hào)實(shí)現(xiàn)程序預(yù)先規(guī)定的動(dòng)作；④系統(tǒng)自診斷，檢測(cè)CPU自身的運(yùn)行狀態(tài)。（2）存儲(chǔ)器PLC的存儲(chǔ)器用來(lái)存放PLC系統(tǒng)程序、用戶程序和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。（3）輸入輸出接口電路輸入輸出接口是PLC與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的連接端口。微機(jī)的I/O接口為弱電信號(hào)，工作電壓5V，而PLC的輸入輸出口可以工作在強(qiáng)電，其輸出接口直接和大功率設(shè)備相連接，直接驅(qū)動(dòng)大型設(shè)備工作。小型PLC通常將I/O部分集成在PLC設(shè)備上，提供的端口也較少，而對(duì)于中、大型PLC，I/O部分通常做成專門(mén)的輸入輸出模塊，用戶可根據(jù)自己的需要選取不同功能、不同點(diǎn)數(shù)的I/O模塊來(lái)滿足系統(tǒng)的需要。為便于檢查，每個(gè)I/O點(diǎn)都接有指示燈，某點(diǎn)接通時(shí)，相應(yīng)的指示燈發(fā)光指示。用戶可以方便地檢查各點(diǎn)的通斷狀態(tài)。PLC的輸出接口在工業(yè)過(guò)程中通常可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量邏輯控制、模擬量控制、運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制以及數(shù)據(jù)處理等功能。（4）功能模塊如計(jì)數(shù)、定位等功能模塊。（5）其他設(shè)備PLC還可以配備錄音機(jī)、打印機(jī)、EPROM擦除器及顯示屏等圖形監(jiān)控設(shè)備等。1.4設(shè)計(jì)目標(biāo)及任務(wù)地鐵自動(dòng)售票機(jī)應(yīng)用于地鐵站，它能利用現(xiàn)代智能化技術(shù)讓地鐵站有限的空間發(fā)揮出最大的潛能。地鐵自動(dòng)售票機(jī)采用觸摸屏作為人機(jī)進(jìn)行信息傳遞的交互界面，并利用PLC作為內(nèi)部控制核心，對(duì)信息進(jìn)行集中處理。在人將信息經(jīng)觸摸屏輸入到PLC，以及PLC將信息通過(guò)觸摸屏進(jìn)行顯示的過(guò)程中，主要涉及到觸摸屏與PLC之間的通信問(wèn)題以及PLC程序執(zhí)行等問(wèn)題。在該論文中詳細(xì)的介紹以上問(wèn)題，并將觸摸屏的分類、特點(diǎn)、工作原理及應(yīng)用場(chǎng)合等都做了詳盡的描述。在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，選擇西門(mén)子S7-200系列的CPU226型PLC作為地鐵售票機(jī)的主機(jī)，對(duì)由觸摸屏控制器輸入的信息進(jìn)行處理；觸摸屏選擇的是西門(mén)子TP177B，可通過(guò)RS485接口與PLC進(jìn)行通信，它對(duì)應(yīng)的組態(tài)軟件是WinCCflexible。在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售票機(jī)的基本功能外，還采用自動(dòng)封鎖技術(shù)，對(duì)取票托盤(pán)進(jìn)行了改進(jìn)，使整機(jī)更加以人為本。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，用到的硬件有西門(mén)子S7-200PLC、西門(mén)子TP177B觸摸屏和計(jì)算機(jī)。用到的軟件有STEP7MicroWIN、WinCCflexible。所選的觸摸屏是西門(mén)子TP177B，它對(duì)應(yīng)的組態(tài)軟件是WinCCflexible。觸摸屏是整個(gè)系統(tǒng)的輸入和輸出設(shè)備，其輸入和輸出是由觸摸屏控制器和PLC共同完成的。觸摸屏上的每一個(gè)按鈕對(duì)應(yīng)的是一個(gè)過(guò)程變量，該變量是在觸摸屏組態(tài)軟件中進(jìn)行設(shè)定的。選擇的PLC是西門(mén)子S7-200中的CPU226。該P(yáng)LC與TP177B觸摸屏可以通過(guò)PPI通信協(xié)議直接進(jìn)行通訊。并且該P(yáng)LC有16個(gè)輸出點(diǎn)，在本設(shè)計(jì)中已經(jīng)足夠。西門(mén)子S7-200PLC與TP177B觸摸屏之間的通訊用的PPI協(xié)議。在用計(jì)算機(jī)對(duì)PLC和觸摸屏進(jìn)行編程時(shí)，用PC/PPI電纜，在PLC和觸摸屏之間進(jìn)行連接時(shí)可采用網(wǎng)絡(luò)電纜。在程序設(shè)計(jì)中，除完成地鐵自動(dòng)售票機(jī)的正常購(gòu)票外，還對(duì)取票托盤(pán)進(jìn)行了改進(jìn)，即增加了制票及找零動(dòng)作未完成前封鎖取票托盤(pán)的控制。因?yàn)樵谌∑焙腿』亓沐X(qián)的過(guò)程中，很多人聽(tīng)到票或找回的硬幣發(fā)出聲音后，便打開(kāi)托盤(pán)去取票。其實(shí)，此時(shí)票或找回的硬幣還未到達(dá)取票口，只是在通往取票口的過(guò)程中，所以當(dāng)我們?cè)谄被蛘一氐挠矌胚€未到達(dá)取票口前打開(kāi)取票托盤(pán)的話，當(dāng)票或找回的硬幣到達(dá)取票口后便會(huì)沖出取票口，造成比較麻煩的后果。在設(shè)計(jì)中，增加了解決該問(wèn)題的功能，使之更加完善。2現(xiàn)代觸摸屏技術(shù)2.1觸摸屏概述我們?cè)诘谝徽乱呀?jīng)大致介紹了觸摸屏，本節(jié)我們主要介紹觸摸屏的分類。從技術(shù)原理來(lái)區(qū)分觸摸屏,大致可以分為五個(gè)基本種類:電阻技術(shù)觸摸屏、矢量壓力傳感技術(shù)觸摸屏、紅外線技術(shù)觸摸屏、電容觸技術(shù)觸摸屏和表面聲波觸摸屏。其中的電阻觸摸屏技術(shù)方向是準(zhǔn)確的,但它的價(jià)格比較高,并且易碎怕磨損;矢量壓力傳感技術(shù)觸摸屏已成為“文物”;紅外線技術(shù)觸摸屏價(jià)格低廉,但外框脆弱,容易產(chǎn)生光干擾,曲面情況下失真;電容觸摸屏的概念設(shè)計(jì)是合理的,但是圖像失真問(wèn)題很難得到根本解決;表面聲波觸摸屏解決了以往觸摸屏的各種缺陷,清晰而不容易被損壞,適于各種場(chǎng)合,缺點(diǎn)是如果屏幕表面有水滴和塵土?xí)褂|摸屏變得遲鈍,甚至無(wú)法工作。按照觸摸屏的工作原理和傳輸信息的介質(zhì)，把觸摸屏分為四種，它們分別為電阻式、電容感應(yīng)式、紅外線式以及表面聲波式。每一類觸摸屏都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，要了解哪種觸摸屏適用于哪種場(chǎng)合，關(guān)鍵的就是要在于要懂得每一類觸摸屏技術(shù)的工作原理和特點(diǎn)。2.2表面聲波式觸摸屏2.2.1表面聲波觸摸屏的基本結(jié)構(gòu)是：由強(qiáng)化玻璃和超聲波換能器組成，超聲波換能器安置在玻璃屏的邊角上。2.2.2工作原理以右下角的X-軸發(fā)射換能器為例：發(fā)射換能器把控制器通過(guò)觸摸屏電纜送來(lái)的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲波能量向左方表面?zhèn)鬟f，然后由玻璃板下邊的一組精密反射條紋把聲波能量反射成向上的均勻面?zhèn)鬟f，聲波能量經(jīng)過(guò)屏體表面，再由上邊的反射條紋聚成向右的線傳播給X-軸的接收換能器，接收換能器將返回的表面聲波能量變?yōu)殡娦盘?hào)。當(dāng)發(fā)射換能器發(fā)射一個(gè)窄脈沖后，聲波能量歷經(jīng)不同途徑到達(dá)接收換能器，走最右邊的最早到達(dá)，走最左邊的最晚到達(dá)，早到達(dá)的和晚到達(dá)的這些聲波能量疊加成一個(gè)較寬的波形信號(hào)，不難看出，接收信號(hào)集合了所有在X軸方向歷經(jīng)長(zhǎng)短不同路徑回歸的聲波能量，它們?cè)赮軸走過(guò)的路程是相同的，但在X軸上，最遠(yuǎn)的比最近的多走了兩倍X軸最大距離。因此這個(gè)波形信號(hào)的時(shí)間軸反映各原始波形疊加前的位置，也就是X軸坐標(biāo)。發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)波形在沒(méi)有觸摸的時(shí)候，接收信號(hào)的波形與參照波形完全一樣。當(dāng)手指或其它能夠吸收或阻擋聲波能量的物體觸摸屏幕時(shí)，X軸途經(jīng)手指部位向上走的聲波能量被部分吸收，反應(yīng)在接收波形上即某一時(shí)刻位置上波形有一個(gè)衰減缺口。接收波形對(duì)應(yīng)手指擋住部位信號(hào)衰減了一個(gè)缺口，計(jì)算缺口位置即得觸摸坐標(biāo)控制器分析到接收信號(hào)的衰減并由缺口的位置判定X坐標(biāo)。之后Y軸同樣的過(guò)程判定出觸摸點(diǎn)的Y坐標(biāo)。除了一般觸摸屏都能響應(yīng)的X、Y坐標(biāo)外，表面聲波觸摸屏還響應(yīng)第三軸Z軸坐標(biāo)，也就是能感知用戶觸摸壓力大小值。其原理是由接收信號(hào)衰減處的衰減量計(jì)算得到。三軸一旦確定，控制器就把它們傳給主機(jī)。2.2.3主要優(yōu)缺點(diǎn)清晰度較高，透光率好。高度耐久，抗刮傷性良好(相對(duì)于電阻、電容等有表面度膜)。反應(yīng)靈敏。不受溫度、濕度等環(huán)境因素影響，分辨率高，壽命長(zhǎng)（維護(hù)良好情況下5000萬(wàn)次）；透光率高（92%），能保持清晰透亮的圖像質(zhì)量；沒(méi)有漂移，只需安裝時(shí)一次校正；有第三軸（即壓力軸）響應(yīng)，目前在公共場(chǎng)所使用較多。表面聲波屏需要經(jīng)常維護(hù)，因?yàn)榛覊m，油污甚至飲料的液體沾污在屏的表面，都會(huì)阻塞觸摸屏表面的導(dǎo)波槽，使波不能正常發(fā)射，或使波形改變而控制器無(wú)法正常識(shí)別，從而影響觸摸屏的正常使用，用戶需嚴(yán)格注意環(huán)境衛(wèi)生。必須經(jīng)常擦抹屏的表面以保持屏面的光潔，并定期作一次全面徹底擦除。2.3電阻式觸摸屏2.3.1基本結(jié)構(gòu)上、下兩層玻璃屏為基板，在基板的工作面上均勻的鍍上一層透明導(dǎo)電薄膜，兩個(gè)透明導(dǎo)電薄膜中間用均勻分布的絕緣的透明小球隔開(kāi)。2.3.2工作原理電阻觸摸屏的工作原理主要是通過(guò)壓力感應(yīng)原理來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)屏幕內(nèi)容的操作和控制的，這種觸摸屏屏體部分是一塊與顯示器表面非常配合的多層復(fù)合薄膜，其中第一層為玻璃或有機(jī)玻璃底層，第二層為隔層，第三層為多元樹(shù)脂表層，表面還涂有一層透明的導(dǎo)電層，上面再蓋有一層外表面經(jīng)硬化處理、光滑防刮的塑料層。在多元脂表層表面的傳導(dǎo)層及玻璃層感應(yīng)器是被許多微小的隔層所分隔電流通過(guò)表層，輕觸表層壓下時(shí)，接觸到底層，控制器同時(shí)從四個(gè)角讀出相稱的電流及計(jì)算手指位置的距離。這種觸摸屏利用兩層高透明的導(dǎo)電層組成觸摸屏，兩層之間距離僅為2.5微米。當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí)，平常相互絕緣的兩層導(dǎo)電層就在觸摸點(diǎn)位置有了一個(gè)接觸，因其中一面導(dǎo)電層接通Y軸方向的5V均勻電壓場(chǎng)，使得偵測(cè)層的電壓由零變?yōu)榉橇悖刂破鱾蓽y(cè)到這個(gè)接通后，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并將得到的電壓值與5V相比，即可得觸摸點(diǎn)的Y軸坐標(biāo)，同理得出X軸的坐標(biāo)，這就是所有電阻技術(shù)觸摸屏共同的最基本原理。2.3.3主要優(yōu)缺點(diǎn)電阻式觸摸屏的優(yōu)點(diǎn)是它的屏和控制系統(tǒng)都比較便宜，反應(yīng)靈敏度很好，而且不管是四線電阻觸摸屏還是五線電阻觸摸屏，它們都是一種對(duì)外界完全隔離的工作環(huán)境，不怕灰塵和水汽，能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境。它可以用任何物體來(lái)觸摸，穩(wěn)定性能較好。缺點(diǎn)是電阻觸摸屏的外層薄膜容易被劃傷導(dǎo)致觸摸屏不可用，多層結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致很大的光損失，對(duì)于手持設(shè)備通常需要加大背光源來(lái)彌補(bǔ)透光性不好的問(wèn)題，但這樣也會(huì)增加電池的消耗。電阻式觸摸屏的優(yōu)缺點(diǎn)可以歸類為：1.電阻式觸控屏的精確度高，可到像素點(diǎn)的級(jí)別，適用的最大分辨率可達(dá)4096x4096。2.屏幕不受灰塵、水汽和油污的影響，可以在較低或較高溫度的環(huán)境下使用。3.電阻式觸控屏使用的是壓力感應(yīng)，可以用任何物體來(lái)觸摸，即便是帶著手套也可以操作，并可以用來(lái)進(jìn)行手寫(xiě)識(shí)別。4.電阻式觸控屏由于成熟的技術(shù)和較低的門(mén)檻，成本較為廉價(jià)。5.電阻式觸控屏能夠設(shè)計(jì)成多點(diǎn)觸控，但當(dāng)兩點(diǎn)同時(shí)受壓時(shí)，屏幕的壓力變得不平衡，導(dǎo)致觸控出現(xiàn)誤差，因而多點(diǎn)觸控的實(shí)現(xiàn)程度較難。6.電阻式觸控屏較易因?yàn)閯潅葘?dǎo)致屏幕觸控部分受損。2.4電容式觸摸屏2.4.1基本結(jié)構(gòu)電容觸摸屏的基本結(jié)構(gòu)是：一個(gè)單層玻璃為基板，在玻璃屏的內(nèi)外表面上均勻的鍍上一層透明導(dǎo)電薄膜，在外表面的透明導(dǎo)電薄膜的四個(gè)角上安置四個(gè)電極。2.4.2工作原理電容式觸摸屏是利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作的。

電容式觸摸屏的感應(yīng)屏是一塊四層復(fù)合玻璃屏，玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂有一層導(dǎo)電層，最外層是一薄層矽土玻璃保護(hù)層。當(dāng)我們用手指觸摸在感應(yīng)屏上的時(shí)候，人體的電場(chǎng)讓手指和和觸摸屏表面形成一個(gè)耦合電容，對(duì)于高頻電流來(lái)說(shuō)，電容是直接導(dǎo)體，于是手指從接觸點(diǎn)吸走一個(gè)很小的電流。這個(gè)電流分從觸摸屏的四角上的電極中流出，并且流經(jīng)這四個(gè)電極的電流與手指到四角的距離成正比，控制器通過(guò)對(duì)這四個(gè)電流比例的精確計(jì)算，得出觸摸點(diǎn)的位置。2.3.3主要優(yōu)缺點(diǎn)電容式觸摸屏的優(yōu)勢(shì)主要有以下幾個(gè)方面：

1.操作新奇。電容式觸摸屏支持多點(diǎn)觸控，操作更加直觀、更具趣味性。

2.不易誤觸。由于電容式觸摸屏需要感應(yīng)到人體的電流，只有人體才能對(duì)其進(jìn)行操作，用其他物體觸碰時(shí)并不會(huì)有所相應(yīng)，所以基本避免了誤觸的可能。

3.耐用度高。比起電阻式觸摸屏，電容式觸摸屏在防塵、防水、耐磨等方面有更好的表現(xiàn)。

作為目前正當(dāng)紅的觸摸屏技術(shù)，電容式觸摸屏雖然具有界面華麗、多點(diǎn)觸控、只對(duì)人體感應(yīng)等優(yōu)勢(shì)，但與此同時(shí)，它也有以下幾個(gè)缺點(diǎn)：

1.精度不高。由于技術(shù)原因，電容式觸摸屏的精度比起電阻式觸摸屏還有所欠缺。而且只能使用手指進(jìn)行輸入，在小屏幕上還很難實(shí)現(xiàn)辨識(shí)比較復(fù)雜的手寫(xiě)輸入。

2.易受環(huán)境影響。溫度和濕度等環(huán)境因素發(fā)生改變時(shí)，也會(huì)引起電容式觸摸屏的不穩(wěn)定甚至漂移。例如用戶在使用的同時(shí)將身體靠近屏幕就可能引起漂移，甚至在擁擠的人群中操作也會(huì)引起漂移。這主要是由于電容式觸摸屏技術(shù)的工作原理所致，雖然用戶的手指距離屏幕更近，但屏幕附近還有很多體積遠(yuǎn)大于手指的電場(chǎng)同時(shí)作用，這樣就會(huì)影響到觸摸位置的判斷。

3.成本偏高。此外，當(dāng)前電容式觸控屏在觸控板貼附到LCD面板的步驟中還存在一定的技術(shù)困難，良品率并不高，所以無(wú)形中也增加了電容式觸控屏的成本。2.5紅外線觸摸屏2.5.1基本結(jié)構(gòu)紅外線觸摸屏的基本結(jié)構(gòu)是：紅外線發(fā)射器和紅外線接收器是觸摸屏的核心部分，分別安裝在紅外線觸摸屏的橫向和縱向的邊框上。2.5.2工作原理紅外觸摸屏是利用X，Y方向上密布的紅外線矩陣來(lái)檢測(cè)并定位用戶的觸摸。紅外觸摸屏在顯示器的前面安裝一個(gè)電路板外框，電路板在屏幕四邊排布紅外線發(fā)射管和紅外接收管，一一對(duì)應(yīng)成橫豎交叉的紅外矩陣。用戶在觸摸屏幕時(shí)，手指就會(huì)擋住經(jīng)過(guò)該位置的橫豎兩條紅外線，因而可以判斷出觸摸點(diǎn)在屏幕的位置。外觸摸屏，是高度集成的電子線路整合產(chǎn)品。紅外觸摸屏包含一個(gè)完整的整合控制電路，和一組高精度、抗干擾紅外發(fā)射管和一組紅外接收管，交叉安裝在高度集成的電路板上的兩個(gè)相對(duì)的方向，形成一個(gè)不可見(jiàn)的紅外線光柵。內(nèi)嵌在控制電路中的智能控制系統(tǒng)持續(xù)地對(duì)二極管發(fā)出脈沖形成紅外線偏震光束格柵。當(dāng)觸摸物體如手指等進(jìn)入光柵時(shí)，便阻斷了光束。智能控制系統(tǒng)便會(huì)偵察到光的損失變化，并傳輸信號(hào)給控制系統(tǒng)，以確認(rèn)X軸和Y軸坐標(biāo)值。2.5.3主要優(yōu)缺點(diǎn)該種觸控技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是工作信號(hào)較穩(wěn)定、光透過(guò)率高和抗電磁干擾能力好，但不足之處是抗紅外光干擾差、易碎易損和分辨率較低。2.6觸摸屏的技術(shù)特性2.6.1透光性能觸摸屏是由多層的復(fù)合薄膜構(gòu)成，透明性能的好壞直接影響到觸摸屏的視覺(jué)效果。衡量觸摸屏透明性能不僅要從它的視覺(jué)效果來(lái)衡量，還應(yīng)該包括透明度、色彩失真度、反光性和清晰度這四個(gè)特性。2.6.2絕對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)我們傳統(tǒng)的鼠標(biāo)是一種定位系統(tǒng)相對(duì)，只和前一次鼠標(biāo)的位置坐標(biāo)有關(guān)。而觸摸屏則是一種絕對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)，要選哪就直接點(diǎn)哪，與相對(duì)定位系統(tǒng)有著本質(zhì)的區(qū)別。絕對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)的特點(diǎn)是每一次定位坐標(biāo)與上一次定位坐標(biāo)沒(méi)有關(guān)系，每次觸摸的數(shù)據(jù)通過(guò)校準(zhǔn)轉(zhuǎn)為屏幕上的坐標(biāo)，不管在什么情況下，觸摸屏這套坐標(biāo)在同一點(diǎn)的輸出數(shù)據(jù)是穩(wěn)定的。不過(guò)由于技術(shù)原理的原因，并不能保證同一點(diǎn)觸摸每一次采樣數(shù)據(jù)相同的，不能保證絕對(duì)坐標(biāo)定位，點(diǎn)不準(zhǔn)，這就是觸摸屏最怕的問(wèn)題：漂移。對(duì)于性能質(zhì)量好的觸摸屏來(lái)說(shuō)，漂移的情況出現(xiàn)的并不是很嚴(yán)重。2.6.3檢測(cè)與定位各種觸摸屏技術(shù)都是依靠傳感器來(lái)工作的，甚至有的觸摸屏本身就是一套傳感器。各自的定位原理和各自所用的傳感器決定了觸摸屏的反應(yīng)速度、可靠性、穩(wěn)定性和壽命。

3西門(mén)子S7-200PLC3.1PLC概述3.1.1可編程序控制器的典型產(chǎn)品PLC的產(chǎn)家有很多，并且每個(gè)產(chǎn)家的產(chǎn)品種類繁多，特點(diǎn)各異，而我們最常見(jiàn)也是最典型的產(chǎn)品有三菱FX2N系列的PLC,西門(mén)子S7-200系列的PLC，歐姆龍CPM1A系列PLC。3.1.2可編程序控制器的特性PLC具有以下鮮明的特點(diǎn)。（1）功能健全,靈活組合,擴(kuò)展容易,方便實(shí)用。現(xiàn)代PLC的功能和它的各種擴(kuò)展單元,智能單元和特殊功能模塊,可以方便、靈活的合成不同規(guī)模和需要的控制系統(tǒng),以適應(yīng)需求的各類工業(yè)控制。對(duì)開(kāi)關(guān)量控制專業(yè);可以連續(xù)過(guò)程PID回路控制;并與上位機(jī)構(gòu)組成一個(gè)復(fù)雜的控制系統(tǒng),如DDC和DCS,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的綜合自動(dòng)化。。（2）安裝簡(jiǎn)單,維修方便。PLC可以直接運(yùn)行在各種工業(yè)環(huán)境中,只需要把現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備連接到PLC對(duì)應(yīng)的I/O端,編寫(xiě)程序來(lái)運(yùn)行。在各個(gè)模塊的運(yùn)行和故障都設(shè)有顯示裝置,便于用戶理解操作和尋找故障。PLC還具有強(qiáng)大的自檢功能,它提供了方便的維護(hù)。（3）使用方便,編程簡(jiǎn)單,使用簡(jiǎn)單明了的梯形圖、邏輯圖或語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言,但是不需要計(jì)算機(jī)知識(shí),因此系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期短,現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試非常容易。使用PLC可以在線修改程序,改變控制方案進(jìn)而不需要拆機(jī)設(shè)備。它可以運(yùn)行在不同的環(huán)境中,可靠性是非常強(qiáng)大的。（4）低的環(huán)境要求，使PLC技術(shù)條件在一般的高溫、振動(dòng)、沖擊、粉塵和其他惡劣環(huán)境中,能夠承受工作環(huán)境時(shí)強(qiáng)烈的電磁干擾而可靠的運(yùn)行。這就是PLC產(chǎn)品的市場(chǎng)生存價(jià)值。（5）抗干擾能力和可靠性的能力遠(yuǎn)高于其他的各種機(jī)型。隔離和過(guò)濾,是它兩個(gè)主要的抗干擾措施。而且對(duì)PLC的內(nèi)部電源也采取了措施,例如屏蔽、電壓穩(wěn)定、保護(hù),以減少外界的干擾,保證供電質(zhì)量。除了輸入/輸出接口電路的功率相互獨(dú)立的,為了避免電源與電源之間。正確選擇接地的地方和完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)的一個(gè)重要的抗電磁干擾措施。為了適應(yīng)惡劣環(huán)境的工作現(xiàn)場(chǎng),還使用了密封、防塵、抗震的外殼封裝結(jié)構(gòu)。通過(guò)以上措施,確保PLC能在惡劣環(huán)境下可靠的運(yùn)行,達(dá)到平均故障間隔時(shí)間長(zhǎng)、故障修復(fù)時(shí)間短的效果。（6）容易學(xué)習(xí)和容易使用。PLC是提供給工業(yè)和礦業(yè)企業(yè)的工業(yè)控制設(shè)備,簡(jiǎn)單的接口,編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。PLC編程大多采用類似的繼電器控制電路的梯形圖的形式,對(duì)于用戶來(lái)說(shuō),不需要專業(yè)的計(jì)算機(jī)知識(shí),因此,計(jì)算機(jī)易于被一般的工程技術(shù)人員理解和掌握。3.2西門(mén)子PLC概述德國(guó)西門(mén)子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國(guó)的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門(mén)子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400等。西門(mén)子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。3.3西門(mén)子S7-200PLC的主要功能S7-200系列PLC是西門(mén)子公司推出的一種小型PLC。適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價(jià)格比。使用范圍覆蓋從簡(jiǎn)單的替代繼電器控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè),自動(dòng)控制工業(yè)和民用領(lǐng)域,包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。例如：印刷機(jī)械，沖壓機(jī)床，電梯控制，磨床，中央空調(diào),運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用西門(mén)子200系列中的CPU226為主控元件，本機(jī)集成24輸入/16輸出共40個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)?？梢赃B接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大可以擴(kuò)展至248路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。2個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能。可完全適應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。3.4西門(mén)子S7-200PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.基本單元S7-200系列PLC中可提供4種不同的基本型號(hào)的8種CPU供選擇使用.2.擴(kuò)展單元S7-200系列PLC主要有6種擴(kuò)展單元，它本身沒(méi)有CPU，只能與基本單元相連接使用，用于擴(kuò)展I/O點(diǎn)數(shù).3.編程器PLC在正式運(yùn)行時(shí)，不需要編程器。編程器主要用來(lái)進(jìn)行用戶程序的編制、存儲(chǔ)和管理等，并將用戶程序送入PLC中，在調(diào)試過(guò)程中，進(jìn)行監(jiān)控和故障檢測(cè)。S7-200系列PLC可采用多種編程器，一般可分為簡(jiǎn)易型和智能型。簡(jiǎn)易型編程器是袖珍型的，簡(jiǎn)單實(shí)用，價(jià)格低廉，是一種很好的現(xiàn)場(chǎng)編程及監(jiān)測(cè)工具，但顯示功能較差，只能用指令表方式輸入，使用不夠方便。智能型編程器采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程操作，將專用的編程軟件裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)，可直接采用梯形圖語(yǔ)言編程，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，非常直觀，且功能強(qiáng)大，S7-200系列PLC的專用編程軟件為STEP7-Micro/WIN。4.程序存儲(chǔ)卡為了保證程序及重要參數(shù)的安全，一般小型PLC設(shè)有外接EEPROM卡盒接口，通過(guò)該接口可以將卡盒的內(nèi)容寫(xiě)入PLC，也可將PLC內(nèi)的程序及重要參數(shù)傳到外接EEPROM卡盒內(nèi)作為備份。程序存儲(chǔ)卡EEPROM有6ES7291-8GC00-0XA0和6ES7291-8GD00-0XA0兩種，程序容量分別為8K和16K程序步。5.寫(xiě)入器寫(xiě)入器的功能是實(shí)現(xiàn)PLC和EPROM之間的程序傳送，是將PLC中RAM區(qū)的程序通過(guò)寫(xiě)入器固化到程序存儲(chǔ)卡中，或?qū)LC中程序存儲(chǔ)卡中的程序通過(guò)寫(xiě)入器傳送到RAM區(qū)。6.文本顯示器文本顯示器TD200不僅是一個(gè)用于顯示系統(tǒng)信息的顯示設(shè)備，還可以作為控制單元對(duì)某個(gè)量的數(shù)值進(jìn)行修改，或直接設(shè)置輸入/輸出量。文本信息的顯示用選擇/確認(rèn)的方法，最多可顯示80條信息，每條信息最多4個(gè)變量的狀態(tài)。過(guò)程參數(shù)可在顯示器上顯示，并可以隨時(shí)修改。TD200面板上的8個(gè)可編程序的功能鍵，每個(gè)都分配了一個(gè)存儲(chǔ)器位，這些功能鍵在啟動(dòng)和測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，可以進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和診斷。3.5西門(mén)子S7-200PLC的輸入、輸出PLC通過(guò)輸入/輸出點(diǎn)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備構(gòu)成一個(gè)完整的PLC控制系統(tǒng)，因此要綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的性質(zhì)及PLC的輸入/輸出特性，才能更好地利用PLC的功能。1.輸出特性在S7-200PLC中，輸出信號(hào)有兩種類型：繼電器輸出型和DC輸出（晶體管輸出）型。2.輸入特性在S7-200中，對(duì)數(shù)字量輸入信號(hào)的電壓要求均為DC24V，“1”信號(hào)為15～35V，“0”信號(hào)為0～5V，經(jīng)過(guò)光電耦合器隔離后進(jìn)入到PLC中。3.輸入/輸出擴(kuò)展能力當(dāng)主機(jī)單元模板上的I/O點(diǎn)數(shù)不夠時(shí)，除了CPU221外，可以通過(guò)增加擴(kuò)展單元模板的方法，對(duì)輸入/輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展或增加模擬量控制。4.快速影響功能S7-200的快速影響功能如下：（1）脈沖捕捉功能利用脈沖捕捉功能，使得PLC可以使用普通端子捕捉到小于一個(gè)CPU掃描周期的短脈沖信號(hào)。（2）中斷輸入利用中斷輸入功能，使得PLC可以以極快的速度對(duì)信號(hào)的上升沿作出響應(yīng)。（3）高速計(jì)數(shù)器S7-200中有4～6個(gè)可編程的30Hz高速計(jì)數(shù)器，多個(gè)獨(dú)立的輸入端允許進(jìn)行加減計(jì)數(shù)，可以連接相位差為90的A/B相增量的編碼器。（4）高速脈沖輸出可利用S7-200的高速脈沖輸出功能，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或伺服電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位。（5）模擬電位器模擬電位器的功能是可用來(lái)改變某些特殊寄存器中的數(shù)值。這些特殊寄存器中的參數(shù)是定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的設(shè)定值，或是某些過(guò)程變量的控制參數(shù)。利用模擬電位器在程序運(yùn)行時(shí)，可隨時(shí)更改這些參數(shù)，且不占用PLC的輸入點(diǎn)。5.實(shí)時(shí)時(shí)鐘S7-200的實(shí)時(shí)時(shí)鐘用于記錄機(jī)器的運(yùn)行時(shí)間，或者對(duì)過(guò)程進(jìn)行時(shí)間控制，以及對(duì)信息加注時(shí)間標(biāo)記。6.功能擴(kuò)展模塊當(dāng)需要完成某些特殊功能的控制任務(wù)時(shí)，CPU主機(jī)可以擴(kuò)展特殊功能模塊。如要求進(jìn)行PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線連接時(shí)，就需要EM227PROFIBUS-DP模塊。7.I/O點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展和編址CPU22X系列的每種主機(jī)所提供的本機(jī)I/O點(diǎn)的I/O地址是固定的，進(jìn)行擴(kuò)展時(shí)，可以在CPU右邊連接多個(gè)擴(kuò)展模塊，每個(gè)擴(kuò)展模塊的組態(tài)地址編號(hào)取決于各模塊的類型和該模塊在I/O鏈中所處的位置。編制方法是同種類型輸入或輸出點(diǎn)的模塊在鏈中按與主機(jī)的位置而遞增，其他類型模塊的有無(wú)以及所處的位置不影響本類型模塊的編號(hào)。3.6西門(mén)子S7-200PLC掃描周期及工作方式PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式：1.每次掃描過(guò)程，集中采集輸入信號(hào)，集中對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行刷新。2．輸入刷新過(guò)程，當(dāng)輸入端口關(guān)閉時(shí)，程序在進(jìn)行執(zhí)行階段時(shí)，輸入端有新?tīng)顟B(tài)，新?tīng)顟B(tài)不能被讀入。只有程序進(jìn)行下一次掃描時(shí)，新?tīng)顟B(tài)才被讀入。3．一個(gè)掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。4．元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。5．掃描周期的長(zhǎng)短由三條決定。（1）CPU執(zhí)行指令的速度（2）指令本身占有的時(shí)間（3）指令條數(shù)，現(xiàn)在的PLC掃描速度都是非?？斓?。一.工作方式：RUN（運(yùn)行）、STOP（停止）、TERM（terminal終端）三種。二.掃描周期：讀輸入階段（輸入采樣階段）、執(zhí)行程序階段、處理通信請(qǐng)求階段、CPU自診斷階段、寫(xiě)輸出階段（輸出刷新階段）。3.7西門(mén)子S7-200PLC通信模式3.7.1PPI西門(mén)子的PPI（PointtoPoint）通訊協(xié)議使用主從式的通訊方式，一次讀寫(xiě)操作的步驟應(yīng)有：首先上位機(jī)發(fā)布讀寫(xiě)指令，然后PLC就可以接收正確的響應(yīng)，上位機(jī)接到這個(gè)響應(yīng)后發(fā)出確認(rèn)申請(qǐng)指令，PLC就完成了正確的讀取和寫(xiě)入的響應(yīng)，傳輸給上位機(jī)數(shù)據(jù)。這樣發(fā)送和接收兩次數(shù)據(jù)，完成一次數(shù)據(jù)的讀取和寫(xiě)入。3.7.2自由口通訊S7-200CPU的通信口可以設(shè)置為自由口模式。選擇自由口模式后，用戶程序就可以完全控制通信端口的操作，通信協(xié)議也完全受用戶程序控制。S7-200CPU上的通信口在電氣上是標(biāo)準(zhǔn)的RS-485半雙工串行通信口。此串行字符通信的格式可以包括：一個(gè)起始位7或8位字符（數(shù)據(jù)字節(jié)）一個(gè)奇/偶校驗(yàn)位，或者沒(méi)有校驗(yàn)位一個(gè)停止位自由口通信速波特率可以設(shè)置為1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或112500。凡是符合這些格式的串行通信設(shè)備，理論上都可以和S7-200CPU通信。自由口模式可以靈活應(yīng)用。Micro/WIN的兩個(gè)指令庫(kù)（USS和ModbusRTU）就是使用自由口模式編程實(shí)現(xiàn)的。在進(jìn)行自由口通信程序調(diào)試時(shí)，可以使用PC/PPI電纜（設(shè)置到自由口通信模式）連接PC和CPU，在PC上運(yùn)行串口調(diào)試軟件（或者Windows的HyperTerminal－超級(jí)終端）調(diào)試自由口程序。USB/PPI電纜和CP卡不支持自由口調(diào)試。3.7.3MPIMPI協(xié)議，其英文全名為Multi-point-Interface。在PLC之間可組態(tài)為主／主協(xié)議或主／從協(xié)議．如何操作依賴于設(shè)備類型：如果控制站都是s7—300／400系列PLC，那么就建立主／主連接關(guān)系，因?yàn)镸PI協(xié)議支持多主站通訊，所有的s7—300CPU都可配置為網(wǎng)絡(luò)主站，通過(guò)主／主協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)PLC之間的數(shù)據(jù)交換。如果某些控制站是s7—200系列PLC，則可以建立主／從連接關(guān)系，因?yàn)閟7—200CPU是從站，用戶可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)指令實(shí)現(xiàn)s7—300CPU對(duì)s7200CPU的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)操作。3.7.4PPROFIBUS，是一種國(guó)際化．開(kāi)放式．不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS傳送速度可在9.6kbaud~12Mbaud范圍內(nèi)選擇且當(dāng)總線系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，所有連接到總線上的裝置應(yīng)該被設(shè)成相同的速度。廣泛適用于制造業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇、交通電力等其他領(lǐng)域自動(dòng)化。PROFIBUS是一種用于工廠自動(dòng)化車間級(jí)監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)?？蓪?shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層到車間級(jí)監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實(shí)現(xiàn)工廠綜合自動(dòng)化和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能化提供了可行的解決方案。

PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)ISO7498國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，以開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（OpenSystemInterconnection-OSI）作為參考模型的。該模型共有七層。（1）PROFIBUS－DP：定義了第一．二層和用戶接口。第三到七層未加描述。用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設(shè)備可調(diào)用的應(yīng)用功能，并詳細(xì)說(shuō)明了各種不同PROFIBUS－DP設(shè)備的設(shè)備行為。（2）PROFIBUS－FMS：定義了第一．二．七層，應(yīng)用層包括現(xiàn)場(chǎng)總線信息規(guī)范（FieldbusMessageSpecification-FMS）和低層接口(LowerLayerInterface－LLI)。FMS包括了應(yīng)用協(xié)議并向用戶提供了可廣泛選用的強(qiáng)有力的通信服務(wù)。LLI協(xié)調(diào)不同的通信關(guān)系并提供不依賴設(shè)備的第二層訪問(wèn)接口。（3）PROFIBUS－PA：PA的數(shù)據(jù)傳輸采用擴(kuò)展的PROFIBUS－DP協(xié)議。另外，PA還描述了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備行為的PA行規(guī)。根據(jù)IEC1158－2標(biāo)準(zhǔn)，PA的傳輸技術(shù)可確保其本征安全性，而且可通過(guò)總線給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。使用連接器可在DP上擴(kuò)展PA網(wǎng)絡(luò)。注：第一層為物理層，第二層為數(shù)據(jù)鏈路層，第三－六層末使用，第七層為應(yīng)用層。3.8發(fā)展趨勢(shì)1：產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個(gè)方向發(fā)展。大：I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)、32位為微處理器、多CPU并行工作、大容量存儲(chǔ)器、掃描速度高速化。小：由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。

2：PLC在閉環(huán)過(guò)程控制中應(yīng)用日益廣泛

3：不斷加強(qiáng)通訊功能

4：新器件和模塊不斷推出高檔的PLC除了主要采用CPU以提高處理速度外，還有帶處理器的EPROM或RAM的智能I/O模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊等專用化模塊。

5：編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語(yǔ)言趨向標(biāo)準(zhǔn)化有各種簡(jiǎn)單或復(fù)雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，亦有高檔的PLC指令系統(tǒng)

6：發(fā)展容錯(cuò)技術(shù)，采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。

7：追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化。

4本課題程序設(shè)計(jì)4.1方案總體設(shè)計(jì)4.1.1設(shè)計(jì)要求在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，選擇西門(mén)子S7-200系列的CPU226型PLC作為地鐵售票機(jī)的主機(jī)，對(duì)由觸摸屏控制器輸入的信息進(jìn)行處理；觸摸屏選擇的是西門(mén)子TP177B，可通過(guò)RS485接口與PLC進(jìn)行通信，它對(duì)應(yīng)的組態(tài)軟件是WinCCflexible。在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售票機(jī)的基本功能外，還采用自動(dòng)封鎖技術(shù)，對(duì)取票托盤(pán)進(jìn)行了改進(jìn)，使整機(jī)更加以人為本。該設(shè)計(jì)的要求是：（1）實(shí)現(xiàn)在觸摸屏上選站、購(gòu)票的操作。（2）自動(dòng)售票機(jī)可識(shí)別1元（包括硬幣）、5元和10元的人民幣（錢(qián)幣識(shí)別硬件裝置另議）。（3）能夠進(jìn)行購(gòu)票所付錢(qián)幣與應(yīng)收錢(qián)幣的比較。（4）能夠自動(dòng)完成找零、制票的操作。（5）在購(gòu)票的過(guò)程中有各個(gè)步驟的相應(yīng)提示。（6）制幣、找零未完成前封鎖取票托盤(pán)。4.1.2設(shè)計(jì)思路及技術(shù)改進(jìn)該自動(dòng)售票系統(tǒng)由以下主要模塊組成：主控單元（PLC）、乘客顯示器與觸摸屏、票卡讀卡器、硬幣模塊、紙幣接收模塊、憑條打印機(jī)、不間斷電源等組成。給系統(tǒng)由PLC作為主控制器，通過(guò)RS485與觸摸屏進(jìn)行通訊，觸摸屏由程序進(jìn)行控制提示乘客進(jìn)行相應(yīng)的操作，并將執(zhí)行數(shù)據(jù)返回給PLC，PLC通過(guò)既定程序控制外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)地鐵自動(dòng)售票機(jī)的功能。在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售票機(jī)的基本功能外，還采用自動(dòng)封鎖技術(shù)，對(duì)取票托盤(pán)進(jìn)行了改進(jìn)，使整機(jī)更加以人為本。系統(tǒng)總體框圖4-1如下所示。觸摸屏觸摸屏PLC執(zhí)行機(jī)構(gòu)圖2-圖4-1系統(tǒng)總體框圖4.2西門(mén)子S7-200PLC的應(yīng)用4.2.1西門(mén)子S7-200PLC運(yùn)算指令的應(yīng)用S7-200能支持整數(shù)以及浮點(diǎn)數(shù)的各項(xiàng)運(yùn)算，而且計(jì)算速度很快。本系統(tǒng)采用S7-200進(jìn)行售票的計(jì)算，完全能勝任各種復(fù)雜運(yùn)算。4.2.2西門(mén)子S7-200PLC通訊方式的選擇與設(shè)置S7200PLC的通訊設(shè)置見(jiàn)圖4-2。在這里，我們選擇的是PC/PPI方式的通訊。PC/PPI模式不僅適用于計(jì)算機(jī)，還適用于觸摸屏等外部設(shè)備。圖4-2通訊設(shè)置4.3TP177B觸摸屏及其組態(tài)軟件WinCCflexible的應(yīng)用4.3.1HMI介紹HMI是HumanMachineInterface的縮寫(xiě)，“人機(jī)接口”，也叫人機(jī)界面。人機(jī)界面（又稱用戶界面或使用者界面）是系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)行交互和信息交換的媒介，它實(shí)現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。凡參與人機(jī)信息交流的領(lǐng)域都存在著人機(jī)界面。4.3.2TP177B觸摸屏SIMATICTP177B作為通用的觸摸面板，滿足PROFIBUSDP或ROFINET各種應(yīng)用環(huán)境。性能猶如現(xiàn)在的270-6"2MB用戶存儲(chǔ)器，替代了以前的768KB易于使用5.7"STN藍(lán)色4級(jí)灰度顯示可靠，低維護(hù)集成，擁有各種接口。5.7"STN彩色顯示屏(256色)，非常不容易失性、免維護(hù)報(bào)警緩存器(不需電池)。彩色型支持SmartService、SmartAccess，外表面光滑(IP65，EX2/22)，靈活性極好。全球通用，擁有32種國(guó)家語(yǔ)言，更是超過(guò)5種語(yǔ)言聯(lián)機(jī)的切換(包括亞洲和西里爾語(yǔ)言)。內(nèi)置USB接口(可以用于打印機(jī)和下載等等)，通用的多媒體卡插槽，彩色型帶"ProfinetI/O"以太網(wǎng)的接口，已得到NEMA4、Ex2/22、船級(jí)社的認(rèn)證，使用WinCCflexible2005或者是更高級(jí)高效組態(tài)4.3.3WinCCflexible概述WinCCflexible，德國(guó)西門(mén)子（SIEMENS）公司工業(yè)全集成自動(dòng)化（TIA）的子產(chǎn)品，是一款面向機(jī)器的自動(dòng)化概念的HMI軟件。WinCCflexible用于組態(tài)用戶界面以操作和監(jiān)視機(jī)器與設(shè)備，提供了對(duì)面向解決方案概念的組態(tài)任務(wù)的支持。WinCCflexible與WinCC十分類似，都是組態(tài)軟件，而前者基于觸摸屏，后者基于工控機(jī)。4.3.4建立項(xiàng)目打開(kāi)WINCCFLEXIBLE后，首先新建項(xiàng)目，選擇觸摸屏，我們這里使用的是TP177B。選擇好之后，點(diǎn)確定，然后設(shè)置好存儲(chǔ)路徑和工程名字，就完成了項(xiàng)目的新建。新建項(xiàng)目如圖4-3所示。圖4-3新建項(xiàng)目4.3.5建立組態(tài)畫(huà)面新建好項(xiàng)目，然后建立組態(tài)畫(huà)面。如圖4-4所示。我們很容易可以看出假如我們停在在站3，要去站6，此時(shí)我們只需按下站6的圖標(biāo)，觸摸屏上我們所需要的信息都會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)，如票價(jià)，應(yīng)付的錢(qián)，應(yīng)該找的錢(qián)，你已經(jīng)給的錢(qián)和你購(gòu)買(mǎi)的張數(shù)。如果信息正確，此時(shí)我們就可以按下確定，然后出票。我們就完成了購(gòu)票的整個(gè)過(guò)程。圖4-4組態(tài)畫(huà)面4.4S7-200PLC與TP177B觸摸屏的通訊設(shè)置4.4.1組態(tài)軟件與PLC的連接要求組態(tài)軟件只是一個(gè)監(jiān)控畫(huà)面，它的數(shù)值還是來(lái)源于PLC，所以我們必須建立組態(tài)軟件和PLC之間的連接。4.4.2組態(tài)軟件與PLC之間的通訊先前我們?cè)赑LC軟件的設(shè)定中，通訊方式選擇的是PC/PPI模式，所以，我們?cè)谶@里，也要選擇串口的PC/PPI模式。4.4.3創(chuàng)建S7-200的連接WINCCFLEXIBLE與S7200連接建立見(jiàn)圖4-5。另外，其通訊參數(shù)等細(xì)節(jié)部分必須與PLC端一致。圖4-5組態(tài)軟件建立連接4.4.4通訊參數(shù)的設(shè)置參數(shù)的設(shè)置我們同樣可以從圖4-5可以看出來(lái)，觸摸屏的接口我們采用1F1B:；wincc的波特率為187500，地址設(shè)為1，訪問(wèn)點(diǎn)為S7ONLINE，類型我們采用Simatic；對(duì)于網(wǎng)絡(luò)則采用PPI通信方式，最高站地址（HAS）為31，主站數(shù)為1。4.5程序設(shè)計(jì)4.5.1程序流程圖系統(tǒng)啟動(dòng)自檢完成后，就會(huì)看到購(gòu)票頁(yè)面然后等待操作，乘客根據(jù)觸摸屏顯示的地圖選擇目的站點(diǎn)然后觸摸屏自動(dòng)顯示出購(gòu)票所需要的金額，由主控制單元給紙幣或著硬幣模塊發(fā)送可以接收紙幣或著硬幣的指令，這個(gè)時(shí)候乘客就可以選擇使用紙幣或硬幣購(gòu)票，然后將紙幣或硬幣投入紙幣或著硬幣的投入口，投幣模塊相應(yīng)的傳感器將投入的金額數(shù)目返回給觸摸屏的界面，觸摸屏就可以馬上顯示乘客投入的金額數(shù)量，假如金額足夠的話，主控單元給票卡讀卡器發(fā)送命令，從而進(jìn)行讀寫(xiě)票卡操作，票卡讀入寫(xiě)出成功后，主控單元給單程票發(fā)售模塊傳送出票指令，如果需要找零的話，主控單元就要給硬幣模塊傳送找零的指令，完成自動(dòng)出票的功能。具體的流程如下圖4-6。圖4-6程序流程圖4.5.2主要實(shí)現(xiàn)的功能該設(shè)計(jì)的主要實(shí)現(xiàn)功能是：（1）實(shí)現(xiàn)在觸摸屏上選站、購(gòu)票的操作。（2）自動(dòng)售票機(jī)可識(shí)別1元（