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    3. HMI在PLC工控系統(tǒng)上的應用 

    下面以國內某大型浮法玻璃生產線冷端切割區(qū)主控系統(tǒng)為例，介紹HMI在PLC工控系統(tǒng)上的應用。
  
    3.1 系統(tǒng)概述 

    切割區(qū)為浮法玻璃生產線中一個重要工段，其中包括測量發(fā)訊、縱切、橫切、掰斷加速、掰邊、縱掰縱分、輸送輥道等眾多生產控制設備。系統(tǒng)硬件上主要由主控制器PLC，現場設備控制裝置，包括伺服控制器、變頻器、模擬量信號及脈沖信號處理器等和HMI構成。作為整個控制系統(tǒng)的核心，切割區(qū)主控系統(tǒng)在正常生產時根據生產工藝要求協調各個單機控制子系統(tǒng)的工作，制定切割計劃，實現整個生產過程全自動化。整個系統(tǒng)的核心控制部分由日本三菱FX-200系列PLC完成，此部分內容本文略，而系統(tǒng)的監(jiān)控和交互式操作界面等任務將由HMI承擔。主要有以下內容：系統(tǒng)參數的設定；動態(tài)畫面的顯示；故障報警與診斷。其中HMI選用深圳顯控公司的SA-5.7型人機界面。 

    3.2 HMI與PLC之間的通訊  

    當HMI用于PLC控制系統(tǒng)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(tǒng)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。  

    3.3 HMI監(jiān)控主面 

    整個HMI監(jiān)控系統(tǒng)采用樹型結構，由監(jiān)控主畫面及相應功能子畫面組成。在監(jiān)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(zhí)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(jiān)控主畫面。系統(tǒng)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(jiān)控主畫面上還有生產過程的動態(tài)畫面顯示，在動態(tài)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SamDraw3.1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。SamDraw3.1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，以實現相應控制功能。使用SamDraw3.1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SamDraw3.1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用。

    此外，充分利用HMI的優(yōu)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。 

    3.4 HMI參數設置功能  

    主控系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)將拒絕接受并且不能退出鍵盤，待輸入正確后方可退出。此外對重要的系統(tǒng)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(tǒng)的安全性。 

    3.5  HMI報警功能 

    在系統(tǒng)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(tǒng)運行發(fā)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(jiān)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。 

    ４. 結束語  

    該系統(tǒng)投入使用后，受到用戶的歡迎。系統(tǒng)具有安全、直觀、簡便等特點。監(jiān)控、故障診斷和報警等功能的實現，大大提高了生產運行的可靠性。實踐證明，HMI在PLC控制系統(tǒng)中有著廣泛的應用前景，必將在工廠自動化中發(fā)揮出越來越大的作用。