一、上位機(jī)與下位機(jī)

1、概念定義

上位機(jī)：指發(fā)出操控命令的計(jì)算機(jī)，一般是PC，屏幕上顯示信號變化（液壓，水位，溫度等）。

下位機(jī)：指控制設(shè)備獲取設(shè)備狀況的計(jì)算機(jī)，一般是PLC/單片機(jī)。

上位機(jī)發(fā)出命令給下位機(jī)，下位機(jī)接受此命令轉(zhuǎn)換成相應(yīng)時序信號控制設(shè)備。下位機(jī)不時讀取設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)（一般為模擬量），轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號反饋給上位機(jī)。簡言之，上下位機(jī)都需要編程，都有專門的開發(fā)系統(tǒng)。

在概念區(qū)分上，上位機(jī)是控制者和提供服務(wù)者，下位機(jī)是被控制者和被服務(wù)者，即主機(jī)和從機(jī)關(guān)系，但上位機(jī)和下位機(jī)的角色是可以轉(zhuǎn)換的。

2、工作原理

1）通訊過程

上位機(jī)、下位機(jī)兩者如何通訊，一般取決于下位機(jī)，TCP/IP一般是支持的，但是下位機(jī)一般具有更可靠的獨(dú)有通訊協(xié)議，購買下位機(jī)時，會帶一大堆手冊光盤，告訴你如何使用特有協(xié)議通訊，里面會舉大量例子，一般對編程人員而言一看也就那么回事，使用一些新的API（應(yīng)用程序編程接口）是一些預(yù)先定義的函數(shù)，目的是提供應(yīng)用程序與開發(fā)人員基于某軟件或硬件的以訪問一組例程的能力，而又無需訪問源碼，或理解內(nèi)部工作機(jī)制的細(xì)節(jié)罷了，多語言支持功能模塊，一般同時支持?jǐn)?shù)種高級語言為上位機(jī)編程。

2）通訊協(xié)議

上位機(jī)、下位機(jī)通訊可以采用不同的通訊協(xié)議，可以有RS232的串口通訊或者采用RS485串行通訊。當(dāng)用計(jì)算機(jī)和PLC通訊的時候，不但可以采用傳統(tǒng)的D形式的串行通訊，還可以采用更適合工業(yè)控制的雙線的PROFIBUS-DP通訊。采用封裝好的程序開發(fā)工具就可以實(shí)現(xiàn)PLC和上位機(jī)的通訊，當(dāng)然可以自己編寫驅(qū)動類的接口協(xié)議控制上位機(jī)和下位機(jī)的通訊。

通常工控機(jī)、工作站、觸摸屏為上位機(jī)，通信控制PLC、單片機(jī)等為下位機(jī)，從而控制相關(guān)設(shè)備元件和驅(qū)動裝置。

二、觸摸屏

是一種小型的人機(jī)界面，它可以直接連接到PLC，從而實(shí)現(xiàn)對PLC數(shù)據(jù)的監(jiān)控。用戶可以通過在電腦上編寫程序，將程序下載到觸摸屏上，使觸摸屏能夠執(zhí)行各種功能。

相比之下，組態(tài)軟件的作用類似于一個中間件，它通過OpcServer與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)對接，然后將數(shù)據(jù)顯示在工控電腦上。盡管組態(tài)軟件的基本元素相對固化，但用戶可以通過腳本進(jìn)行二次開發(fā)。組態(tài)軟件的價格相對較高，但也可以滿足一些用戶的高級需求。

上位機(jī)程序是由程序員編寫的一套系統(tǒng)程序，用戶可以在電腦上運(yùn)行該程序，以實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的控制和數(shù)據(jù)監(jiān)控。與組態(tài)軟件相比，上位機(jī)程序在顯示器上顯示的界面更加個性化，能夠滿足更多客戶需求。此外，上位機(jī)程序也可以支持更高級的功能，例如數(shù)據(jù)處理和算法實(shí)現(xiàn)。然而，相對于組態(tài)軟件和觸摸屏，上位機(jī)程序的開發(fā)難度較高，需要一定的編程技能。

總體而言，這三種工具各有優(yōu)劣，用戶可以根據(jù)自己的實(shí)際需求進(jìn)行選擇。如果用戶需要直接連接PLC并對其進(jìn)行監(jiān)控，觸摸屏可能是更好的選擇。如果用戶需要在工控電腦上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和監(jiān)控，組態(tài)軟件則是更好的選擇。而如果用戶需要更高級的控制和數(shù)據(jù)處理功能，上位機(jī)程序則可能是更好的選擇。

另外，觸摸屏、組態(tài)軟件和上位機(jī)程序也有各自的適用場景。例如，在一些簡單的設(shè)備控制場景中，觸摸屏可能足以滿足用戶需求。在一些需要對設(shè)備進(jìn)行可視化監(jiān)控的場景中，組態(tài)軟件可能更適合。而在一些需要進(jìn)行更復(fù)雜的控制和數(shù)據(jù)處理的場景中，上位機(jī)程序則可能更合適。

值得注意的是，盡管這三種工具在功能和適用場景上有所不同，但它們的實(shí)現(xiàn)都需要基于PLC通信協(xié)議進(jìn)行。PLC通信協(xié)議是PLC和其他設(shè)備之間進(jìn)行通信的一種標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議。目前市場上存在著多種PLC通信協(xié)議，例如Modbus、Profibus、Ethernet/IP等。用戶在選擇觸摸屏、組態(tài)軟件或上位機(jī)程序時，也需要注意它們所支持的PLC通信協(xié)議，以確保能夠?qū)崿F(xiàn)PLC和其他設(shè)備之間的無縫通信。

總之，觸摸屏、組態(tài)軟件和上位機(jī)程序都是在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域中常用的工具。每種工具都有其優(yōu)勢和劣勢，用戶可以根據(jù)自己的實(shí)際需求進(jìn)行選擇。無論是哪種工具，都需要基于PLC通信協(xié)議進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，以確保能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備之間的無縫通信。

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