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工業(yè)人機界面的特點和功能

工業(yè)人機界面Human Machine Interface,，簡稱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)人機界面由特殊設(shè)計的計算機系統(tǒng)32位RISC CPR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,。觸動屏幕時,，電阻網(wǎng)絡(luò)上的電阻和電壓發(fā)生變化并由軟件計算出觸摸位置,。

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)方面的實時信息顯示,；在HMI上設(shè)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(yè)人機界面還具有簡單的編程、對輸入的數(shù)據(jù)進行處理,、數(shù)據(jù)登錄及配方等智能化控制功能,。

3、HMI在PLC工控系統(tǒng)上的應(yīng)用

下面以國內(nèi)某大型浮法玻璃生產(chǎn)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,。

3.1 系統(tǒng)概述

切割區(qū)為浮法玻璃生產(chǎn)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(chǎn)控制設(shè)備,。系統(tǒng)硬件上主要由主控制器PLC,，現(xiàn)場設(shè)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(gòu)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(chǎn)時根據(jù)生產(chǎn)工藝要求協(xié)調(diào)各個單機控制子系統(tǒng)的工作,，制定切割計劃,，實現(xiàn)整個生產(chǎn)過程全自動化。整個系統(tǒng)的核心控制部分由美國GE Fanuc 90-30 PLC完成,，此部分內(nèi)容本文略,，而系統(tǒng)的監(jiān)控和交互式操作界面等任務(wù)將由HMI承擔(dān)。主要有以下內(nèi)容：參數(shù)的設(shè)定,；動態(tài)畫面的顯示；故障報警與診斷以及報表打印,。其中HMI選用日本Digital公司的GP-577,。

3.2 HMI與PLC之間的通訊

當(dāng)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(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,，只要所用PLC類型即通訊協(xié)議,，運行時便可實現(xiàn)通訊。因此大大減少了PLC用戶程序的負擔(dān),。在系統(tǒng)設(shè)計時,，直接控制部件與其對應(yīng)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(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,。同時通過對HMI的觸摸操作，可向PLC相應(yīng)的地址輸入數(shù)據(jù),。

3.3 HMI監(jiān)控主面

整個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,，按動功能鍵可以依次進入相應(yīng)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(guān)數(shù)據(jù),，將切割計劃,、測量脈沖、輥道速度等一些重要生產(chǎn)工藝參數(shù)顯示在主畫面上,，便于操作人員的觀察,。監(jiān)控主畫面上還有生產(chǎn)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(shè)備的運行情況,，例如光電開關(guān)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(xiàn)場的過程，方便操作人員對生產(chǎn)情況,、設(shè)備工況的了解,。DIGITAL公司的HMI編程軟件ProPB3Win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,。ProPB3Win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(xiàn)相應(yīng)控制功能,。使用ProPB3Win內(nèi)附的圖庫及作圖工具來構(gòu)造生產(chǎn)現(xiàn)場的模擬畫面，簡便易行,。內(nèi)容豐富的作圖工具庫,，使得畫面生動、豐富多彩,。

此外,，充分利用HMI的優(yōu)勢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,，簡化了現(xiàn)場設(shè)備間的接線，更重要的是給設(shè)計和調(diào)試帶來諸多方便,。

3.4 HMI參數(shù)設(shè)置功能

主控系統(tǒng)中有多達近百個參數(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,，使整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加合理。同時利用HMI觸摸操作的特性使參數(shù)設(shè)置變得極為直觀和簡便,。在參數(shù)設(shè)定時,，利用其內(nèi)帶的數(shù)字鍵盤，將此數(shù)字鍵盤設(shè)計為彈出式,，在操作人員要設(shè)定參數(shù)時,，按動 設(shè)定 鍵，彈出數(shù)字鍵盤進行操作,。每個參數(shù)在部件屬性中定義并分配了相應(yīng)的PLC地址,，當(dāng)確認后輸入的數(shù)據(jù)將存入PLC的地址中。操作完成后,，按動 一 鍵,，可消去數(shù)字鍵盤。此種設(shè)計模式可地利用畫面的有效面積,。同時每個參數(shù)都設(shè)有上下限限制,，當(dāng)輸入數(shù)值超*，系統(tǒng)拒絕接受并向操作者發(fā)出超限音響報警,。此外對重要的系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)組,，為安全起見，通過工具庫中D-Script腳本語句編寫簡單程序設(shè)置畫面進入操作密碼,，賦予操作人員不同的操作權(quán)限,，增加系統(tǒng)的安全性。

3.5 HMI報警及打印功能

在系統(tǒng)報警設(shè)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(shè)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(jù)PLC傳送的故障信號,，將報警編輯器中對應(yīng)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?quot;故障"信號燈將閃爍,，音響報警,。此時操作人員可進入報警記錄子畫面，根據(jù)故障信息查找原因,，及時處理,。

 • 在使用 HMI 設(shè)備的所有條件下，均具有可靠性能 – 經(jīng)過認證,，適用于所有領(lǐng)域,。
• 通過明亮且亮度可調(diào)寬屏、大可視角度顯示屏,，提供持續(xù)的過程概覽
安全性與信息安全 – 容易滿足要求并為系統(tǒng)提供保護,，不會帶來有害影響：
• 通過 Safety Integrated 功能，輕松保障人員,、機器和環(huán)境的安全,。
• 通過集成化信息安*方案 Security Integrated，為解決方案提供全面保護,。
• 通信與組態(tài)可順利實現(xiàn)代次變更且具有開放性,，更大限度提供了投資保護
集成診斷功能 – 不會在維護方面浪費時間，并且可顯著縮短停機時間：
• 進行可靠故障檢測,，并通過面向操作員的綜合報警系統(tǒng)獲取信息
• 借助于集成的系統(tǒng)診斷功能,，快速分析和定位錯誤（本地或遠程）
• 性自動備份所有數(shù)據(jù)，設(shè)備更換簡單,，不會丟失數(shù)據(jù)
TIA 博途中的 SIMATIC WinCC 軟件
TIA 博途中的 SIMATIC WinCC 是集成工程組態(tài)平臺的一部分,，該平臺提供了一個用于對控制、可視化和驅(qū)動解決方案進行編程與組態(tài)的統(tǒng)一組態(tài)環(huán)境,。 SIMATIC WinCC（TIA 博途）是繼 SIMATIC WinCC flexible 之后適用于所有 HMI 應(yīng)用的軟件,。
使用該軟件,，可以組態(tài)幾乎全面 SIMATIC HMI 設(shè)備系列。功能涵蓋機器層的可視化任務(wù)以及基于 PC 的多用戶系統(tǒng)上的 SCADA 應(yīng)用,。
SIMATIC SCADA 系統(tǒng) – 樹立效率新標(biāo)竿
西門子 SCADA 系統(tǒng)樹立了工廠自動化以及基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用中的效率新標(biāo)竿
用于運行管理的 SIMATIC WinCC V7 以及用于高度定制應(yīng)用的 SIMATIC WinCC Open Architecture 均支持標(biāo)準(zhǔn)與平臺,。 這樣就能方便地集成現(xiàn)有硬件，并無縫集成到 IT 環(huán)境中,。
移動式解決方案和創(chuàng)新的操作方式,，確保方便、快速獲取工廠信息,，符合廣泛的安全標(biāo)準(zhǔn),，可防止操作錯誤。西門子 SCADA 系統(tǒng)可在整個生命周期內(nèi)擴展,，因此可以隨時擴展現(xiàn)有工廠,。這樣就確保了投資安全。無論您采用的是單用戶系統(tǒng),、多用戶系統(tǒng),，還是廣泛分布的系統(tǒng)：西門子 SCADA 系統(tǒng)都可讓您實現(xiàn)機器設(shè)備、生產(chǎn)線和整個工廠的可視化,，從而確保更高的透明度,。從而挖掘優(yōu)化潛力，更大限度縮短停產(chǎn)時間,，加快產(chǎn)品上市,。
• 效率：
通過 SIMATIC SCADA 系統(tǒng)，可實現(xiàn)高效工程組態(tài),，以及高性能歸檔和更高數(shù)據(jù)安全性,，從而顯著提高生產(chǎn)率。這些功能特性是高效運行管理和智能生產(chǎn)分析的基礎(chǔ),。
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西門子提供了可滿足日益增長的需求并能保證數(shù)據(jù)安全的固定式和移動式解決方案,。融入了西門子 15 年的工業(yè)領(lǐng)域 SCADA 專門知識。無論用戶的需求大小,，我們都可提供正確的解決方案,。
• 創(chuàng)新性：
通過移動式 SCADA 解決方案，可隨時隨地掌握新信息– 包括采用現(xiàn)今的平板電腦和智能手機硬件,。工業(yè)環(huán)境下的多點觸控手勢操作開辟了全新的*操作方式,。開放性：支持各種標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)內(nèi)部腳本和編程接口，可方便地滿足各種特殊要求

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