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HMI(人机操作界面)在工控系统的应用

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供稿:中国工控网 2016/4/25 14:51:25

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  • 关键词: HMI 工控系统
  • 摘要:新一代工业人机界面的出现,对于在构建PLC工控系统时实现上述功能,提供了一种简便可行的途径。本文介绍了HMI(人机操作界面)在工控系统的应用。

  可编程序控制器Programmable Logic Controller(PLC)在工厂自动化中占有举足轻重的地位。技术的不断发展极大地促进了基于PLC为核心的控制系统在控制功能、控制水平等方面的提高。同时对其控制方式、运行水平的要求也越来越高,因此交互式操作界面、报警记录和打印等要求也成为整个控制系统中重要的内容。对于那些工艺过程较复杂,控制参数较多的工控系统来说,尤其显得重要。新一代工业人机界面的出现,对于在构建PLC工控系统时实现上述功能,提供了一种简便可行的途径。

  1.工业人机界面的特点和功能

  工业人机界面Human Machine Interface,简称HMI,又称触摸屏监控器,是一种智能化操作控制显示装置。工业人机界面以特殊设计的计算机系统32位RISC CPU芯片为核心,在STN、TFT液晶显示屏或EL电发光显示器上罩盖有透明的电阻网络式触摸屏。触动屏幕时,电阻网络上的电阻和电压发生变化并由软件计算出触摸位置。

  HMI的主要功能有:数据的输入与显示;系统或设备的操作状态方面的实时信息显示;在HMI上设置触摸控件可把HMI作为操作面板进行控制操作;报警处理及打印;此外,新一代工业人机界面还具有简单的编程、对输入的数据进行处理、数据登录及配方等智能化控制功能。


  2.HMI在PLC工控系统上的应用

  下面以国内某大型浮法玻璃生产线冷端切割区主控系统为例,介绍HMI在PLC工控系统上的应用。

  2.1HMI与PLC之间的通讯

  当HMI用于PLC控制系统时,HMI与PLC之间通过串口以Direct Link(直接连接)方式进行通讯。在该方式下,HMI根据要求直接读入PLC的数据或把数据写入PLC相应的地址中。由于内装通讯协议,因此无须编制通讯程序,只要指定所用PLC类型即通讯协议,运行时便可实现通讯。因此大大减少了PLC用户程序的负担。在系统设计时,直接指定控制部件与其对应PLC的输入输出(I/O)、寄存器(R)、中间寄存器(M)的地址,运行时HMI就能自动和PLC进行数据交换。直接读取或改写PLC相应地址的内容,并据此改变画面上显示内容。同时通过对HMI的触摸操作,可向PLC相应的地址输入数据。

  2.2HMI监控主面

  整个HMI监控系统采用树型结构,由监控主画面及相应功能子画面组成。在监控主画面下端设有控制功能键,按动功能键可以依次进入相应子画面,执行所需的功能。在每一个子画面中可通过 上一页 、 下一页 功能键在同一功能组中进行画面切换,在任一子画面都可以通过主画面 功能键退回到监控主画面。系统自动采集相关数据,将切割计划、测量脉冲、辊道速度等一些重要生产工艺参数显示在主画面上,便于操作人员的观察。监控主画面上还有生产过程的动态画面显示,在动态画面上以各种形式模拟出主要控制设备的运行情况,例如光电开关的动作、电磁阀的吸合、电机的运行停止等,直观、生动的反映出现场的过程,方便操作人员对生产情况、设备工况的了解。显控公司的HMI编程软件SamDraw3.2提供了丰富的控制部件,例如按钮部件、画面切换部件、指示灯部件、数据文本显示部件等等,实现上述功能只要根据需要选择相应的控制部件,定义好其属性即可。SamDraw3.2采用监控软件通用模式,所有控制部件的属性通过组态形式完成,以实现相应控制功能。使用SamDraw3.2内附的图库及作图工具来构造生产现场的模拟画面,简便易行。内容丰富的作图工具库,使得画面生动、丰富多彩。 而且SamDraw3.2还支持图片上传以及自定义图库功能,用户可以很方便的将本地图片生成为图库或控件,在以后的组态过程中可以很方便的调用。此外,充分利用HMI的优势将原先布置在控制柜上的开关、指示灯尽可能地用HMI中的控制部件替代,这样做减少硬件设备,简化了现场设备间的接线,更重要的是给设计和调试带来诸多方便。

  主控系统中有多达近百个参数需要设置,根据控制功能将其分为联锁、横切、横掰、速度、掰边、纵掰及设备参数组,使整个系统的结构更加合理。同时利用HMI触摸操作的特性使参数设置变得极为直观和简便。在参数设定时,点击数字输入控件自动弹出系统的数字键盘进行操作。每个参数在部件属性中定义并分配了相应的PLC地址,当确认后输入的数据将存入PLC指定的地址中。操作完成后,按动ENT键,可消去数字键盘同时完成数字输入。此种设计模式可最大化地利用画面的有效面积。同时每个参数都设有上下限限制,当输入数值超限时,系统将拒绝接受并且不能退出键盘,待输入正确后方可退出。此外对重要的系统设备参数组,为安全起见,可以对参数设置画面设置访问权限,赋予操作人员不同的操作权限,增加系统的安全性

  2.3HMI报警功能

  在系统报警设计时,将故障信息在报警编辑器中编辑好,并在报警记录子画面中设置报警记录显示部件用于故障信息显示。系统运行发生故障时,HMI根据PLC传送的故障信号,将报警编辑器中对应的故障信息在报警记录子画面显示出来。同时监控主画面上的“故障”信号灯将闪烁,声响报警。此时操作人员可进入报警记录子画面,根据故障信息查找原因,及时处理。

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