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HMI(人機操作界面)在工控系統的應用

未知 2019-10-19 15:13

  可編程序控制器Programmable Logic Controller(PLC)在工廠自動化中占有舉足輕重的地位。技術的不斷發展極大地促進了基于PLC為核心的控制系統在控制功能、控制水平等方面的提高。同時對其控制方式、運行水平的要求也越來越高,因此交互式操作界面、報警記錄和打印等要求也成為整個控制系統中重要的內容。對于那些工藝過程較復雜,控制參數較多的工控系統來說,尤其顯得重要。新一代工業人機界面的出現,對于在構建PLC工控系統時實現上述功能,提供了一種簡便可行的途徑。

  1.工業人機界面的特點和功能

  工業人機界面Human Machine Interface,簡稱HMI,又稱觸摸屏監控器,是一種智能化操作控制顯示裝置。工業人機界面以特殊設計的計算機系統32位RISC CPU芯片為核心,在STN、TFT液晶顯示屏或EL電發光顯示器上罩蓋有透明的電阻網絡式觸摸屏。觸動屏幕時,電阻網絡上的電阻和電壓發生變化并由軟件計算出觸摸位置。

  HMI的主要功能有:數據的輸入與顯示;系統或設備的操作狀態方面的實時信息顯示;在HMI上設置觸摸控件可把HMI作為操作面板進行控制操作;報警處理及打印;此外,新一代工業人機界面還具有簡單的編程、對輸入的數據進行處理、數據登錄及配方等智能化控制功能。

  2.HMI在PLC工控系統上的應用

  下面以國內某大型浮法玻璃生產線冷端切割區主控系統為例,介紹HMI在PLC工控系統上的應用。

  2.1HMI與PLC之間的通訊

  當HMI用于PLC控制系統時,HMI與PLC之間通過串口以Direct Link(直接連接)方式進行通訊。在該方式下,HMI根據要求直接讀入PLC的數據或把數據寫入PLC相應的地址中。由于內裝通訊協議,因此無須編制通訊程序,只要指定所用PLC類型即通訊協議,運行時便可實現通訊。因此大大減少了PLC用戶程序的負擔。在系統設計時,直接指定控制部件與其對應PLC的輸入輸出(I/O)、寄存器(R)、中間寄存器(M)的地址,運行時HMI就能自動和PLC進行數據交換。直接讀取或改寫PLC相應地址的內容,并據此改變畫面上顯示內容。同時通過對HMI的觸摸操作,可向PLC相應的地址輸入數據。

  2.2HMI監控主面

  整個HMI監控系統采用樹型結構,由監控主畫面及相應功能子畫面組成。在監控主畫面下端設有控制功能鍵,按動功能鍵可以依次進入相應子畫面,執行所需的功能。在每一個子畫面中可通過 上一頁 、 下一頁 功能鍵在同一功能組中進行畫面切換,在任一子畫面都可以通過主畫面 功能鍵退回到監控主畫面。系統自動采集相關數據,將切割計劃、測量脈沖、輥道速度等一些重要生產工藝參數顯示在主畫面上,便于操作人員的觀察。監控主畫面上還有生產過程的動態畫面顯示,在動態畫面上以各種形式模擬出主要控制設備的運行情況,例如光電開關的動作、電磁閥的吸合、電機的運行停止等,直觀、生動的反映出現場的過程,方便操作人員對生產情況、設備工況的了解。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、數據文本顯示部件等等,實現上述功能只要根據需要選擇相應的控制部件,定義好其屬性即可。SamDraw3.2采用監控軟件通用模式,所有控制部件的屬性通過組態形式完成,以實現相應控制功能。使用SamDraw3.2內附的圖庫及作圖工具來構造生產現場的模擬畫面,簡便易行。內容豐富的作圖工具庫,使得畫面生動、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,在以后的組態過程中可以很方便的調用。此外,充分利用HMI的優勢將原先布置在控制柜上的開關、指示燈盡可能地用HMI中的控制部件替代,這樣做減少硬件設備,簡化了現場設備間的接線,更重要的是給設計和調試帶來諸多方便。

  主控系統中有多達近百個參數需要設置,根據控制功能將其分為聯鎖、橫切、橫掰、速度、掰邊、縱掰及設備參數組,使整個系統的結構更加合理。同時利用HMI觸摸操作的特性使參數設置變得極為直觀和簡便。在參數設定時,點擊數字輸入控件自動彈出系統的數字鍵盤進行操作。每個參數在部件屬性中定義并分配了相應的PLC地址,當確認后輸入的數據將存入PLC指定的地址中。操作完成后,按動ENT鍵,可消去數字鍵盤同時完成數字輸入。此種設計模式可最大化地利用畫面的有效面積。同時每個參數都設有上下限限制,當輸入數值超限時,系統將拒絕接受并且不能退出鍵盤,待輸入正確后方可退出。此外對重要的系統設備參數組,為安全起見,可以對參數設置畫面設置訪問權限,賦予操作人員不同的操作權限,增加系統的安全性

  2.3HMI報警功能

  在系統報警設計時,將故障信息在報警編輯器中編輯好,并在報警記錄子畫面中設置報警記錄顯示部件用于故障信息顯示。系統運行發生故障時,HMI根據PLC傳送的故障信號,將報警編輯器中對應的故障信息在報警記錄子畫面顯示出來。同時監控主畫面上的故障信號燈將閃爍,聲響報警。此時操作人員可進入報警記錄子畫面,根據故障信息查找原因,及時處理。


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