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可編程序控制器Programmable Logic Controller在工廠自動(dòng)化中占有舉足輕重的地位。技術(shù)的不斷發(fā)展極大地促進(jìn)了基于PLC為核心的控制系統(tǒng)在控制功能、控制水平等方面的提高。同時(shí)對(duì)其控制方式、運(yùn)行水平的要求也越來越高,因此交互式操作界面、報(bào)警記錄和打印等要求也成為整個(gè)控制系統(tǒng)中重要的內(nèi)容。對(duì)于那些工藝過程較復(fù)雜,控制參數(shù)較多的工控系統(tǒng)來說,尤其顯得重要。新一代工業(yè)人機(jī)界面的出現(xiàn),對(duì)于在構(gòu)建PLC工控系統(tǒng)時(shí)實(shí)現(xiàn)上述功能,提供了一種簡(jiǎn)便可行的途徑。
工業(yè)人機(jī)界面的特點(diǎn)和功能
工業(yè)人機(jī)界面Human Machine Interface,簡(jiǎn)稱HMI,又稱觸摸屏監(jiān)控器,是一種智能化操作控制顯示裝置。工業(yè)人機(jī)界面以特殊設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)32位RISC CPU芯片為核心,在STN、TFT液晶顯示屏或EL電發(fā)光顯示器上罩蓋有透明的電阻網(wǎng)絡(luò)式觸摸屏。觸動(dòng)屏幕時(shí),電阻網(wǎng)絡(luò)上的電阻和電壓發(fā)生變化并由軟件計(jì)算出觸摸位置。
HMI的主要功能有:數(shù)據(jù)的輸入與顯示;系統(tǒng)或設(shè)備的操作狀態(tài)方面的實(shí)時(shí)信息顯示;在HMI上設(shè)置觸摸控件可把HMI作為操作面板進(jìn)行控制操作;報(bào)警處理及打?。淮送?,新一代工業(yè)人機(jī)界面還具有簡(jiǎn)單的編程、對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、數(shù)據(jù)登錄及配方等智能化控制功能。
HMI在PLC工控系統(tǒng)上的應(yīng)用
下面以國(guó)內(nèi)某大型浮法玻璃線冷端切割區(qū)主控系統(tǒng)為例,介紹HMI在PLC工控系統(tǒng)上的應(yīng)用。
HMI與PLC之間的通訊
當(dāng)HMI用于PLC控制系統(tǒng)時(shí),HMI與PLC之間通過串口以Direct Link(直接連接)方式進(jìn)行通訊。在該方式下,HMI根據(jù)要求直接讀入PLC的數(shù)據(jù)或把數(shù)據(jù)寫入PLC相應(yīng)的地址中。由于內(nèi)裝通訊協(xié)議,因此無須編制通訊程序,只要指定所用PLC類型即通訊協(xié)議,運(yùn)行時(shí)便可實(shí)現(xiàn)通訊。因此大大減少了PLC用戶程序的負(fù)擔(dān)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),直接指定控制部件與其對(duì)應(yīng)PLC的輸入輸出(I/O)、寄存器(R)、中間寄存器(M)的地址,運(yùn)行時(shí)HMI就能自動(dòng)和PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。直接讀取或改寫PLC相應(yīng)地址的內(nèi)容,并據(jù)此改變畫面上顯示內(nèi)容。同時(shí)通過對(duì)HMI的觸摸操作,可向PLC相應(yīng)的地址輸入數(shù)據(jù)。
HMI監(jiān)控主面
整個(gè)HMI監(jiān)控系統(tǒng)采用樹型結(jié)構(gòu),由監(jiān)控主畫面及相應(yīng)功能子畫面組成。在監(jiān)控主畫面下端設(shè)有控制功能鍵,按動(dòng)功能鍵可以依次進(jìn)入相應(yīng)子畫面,執(zhí)行所需的功能。在每一個(gè)子畫面中可通過 上一頁 、 下一頁 功能鍵在同一功能組中進(jìn)行畫面切換,在任一子畫面都可以通過 主畫面 功能鍵退回到監(jiān)控主畫面。系統(tǒng)自動(dòng)采集相關(guān)數(shù)據(jù),將切割計(jì)劃、測(cè)量脈沖、輥道速度等一些重要工藝參數(shù)顯示在主畫面上,便于操作人員的觀察。監(jiān)控主畫面上還有過程的動(dòng)態(tài)畫面顯示,在動(dòng)態(tài)畫面上以各種形式模擬出主要控制設(shè)備的運(yùn)行情況,例如光電開關(guān)的動(dòng)作、電磁閥的吸合、電機(jī)的運(yùn)行停止等,直觀、生動(dòng)的反映出現(xiàn)場(chǎng)的過程,方便操作人員對(duì)情況、設(shè)備工況的了解。顯控公司的HMI編程軟件SamDraw3.2提供了豐富的控制部件,例如按鈕部件、畫面切換部件、指示燈部件、數(shù)據(jù)文本顯示部件等等,實(shí)現(xiàn)上述功能只要根據(jù)需要選擇相應(yīng)的控制部件,定義好其屬性即可。SamDraw3.2采用監(jiān)控軟件通用模式,所有控制部件的屬性通過組態(tài)形式完成,以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)控制功能。使用SamDraw3.2內(nèi)附的圖庫及作圖工具來構(gòu)造現(xiàn)場(chǎng)的模擬畫面,簡(jiǎn)便易行。內(nèi)容豐富的作圖工具庫,使得畫面生動(dòng)、豐富多彩。 而且SamDraw3.2還支持圖片上傳以及自定義圖庫功能,用戶可以很方便的將本地圖片生成為圖庫或控件,在以后的組態(tài)過程中可以很方便的調(diào)用。
此外,充分利用HMI的優(yōu)勢(shì)將原先布置在控制柜上的開關(guān)、指示燈盡可能地用HMI中的控制部件替代,這樣做減少硬件設(shè)備,簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的接線,更重要的是給設(shè)計(jì)和調(diào)試帶來諸多方便。
HMI參數(shù)設(shè)置功能
主控系統(tǒng)中有多達(dá)近百個(gè)參數(shù)需要設(shè)置,根據(jù)控制功能將其分為聯(lián)鎖、橫切、橫掰、速度、掰邊、縱掰及設(shè)備參數(shù)組,使整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加合理。同時(shí)利用HMI觸摸操作的特性使參數(shù)設(shè)置變得極為直觀和簡(jiǎn)便。在參數(shù)設(shè)定時(shí),點(diǎn)擊數(shù)字輸入控件自動(dòng)彈出系統(tǒng)的數(shù)字鍵盤進(jìn)行操作。每個(gè)參數(shù)在部件屬性中定義并分配了相應(yīng)的PLC地址,當(dāng)確認(rèn)后輸入的數(shù)據(jù)將存入PLC指定的地址中。操作完成后,按動(dòng)ENT鍵,可消去數(shù)字鍵盤同時(shí)完成數(shù)字輸入。此種設(shè)計(jì)模式可**化地利用畫面的有效面積。同時(shí)每個(gè)參數(shù)都設(shè)有上下限限制,當(dāng)輸入數(shù)值超限時(shí),系統(tǒng)將拒絕接受并且不能退出鍵盤,待輸入正確后方可退出。此外對(duì)重要的系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)組,為**起見,可以對(duì)參數(shù)設(shè)置畫面設(shè)置訪問權(quán)限,賦予操作人員不同的操作權(quán)限,增加系統(tǒng)的**性。
HMI報(bào)警功能
在系統(tǒng)報(bào)警設(shè)計(jì)時(shí),將故障信息在報(bào)警編輯器中編輯好,并在報(bào)警記錄子畫面中設(shè)置報(bào)警記錄顯示部件用于故障信息顯示。系統(tǒng)運(yùn)行發(fā)生故障時(shí),HMI根據(jù)PLC傳送的故障信號(hào),將報(bào)警編輯器中對(duì)應(yīng)的故障信息在報(bào)警記錄子畫面顯示出來。同時(shí)監(jiān)控主畫面上的“故障”信號(hào)燈將閃爍,聲響報(bào)警。此時(shí)操作人員可進(jìn)入報(bào)警記錄子畫面,根據(jù)故障信息查找原因,及時(shí)處理。