HMI在PLC工控系統上的應用

可編程序控制器Programmable Logic Controller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。
系統概述
切割區為浮法玻璃生產線中一個重要工段，其中包括測量發訊、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。作為整個控制系統的核心，切割區主控系統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，而系統的監控和交互式操作界面等任務將由HMI承擔。主要有以下內容：系統參數的設定；動態畫面的顯示；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。
HMI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。
HMI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SamDraw3.1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SamDraw3.1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。