人機(jī)界面的開發(fā)及其應(yīng)用

1、人機(jī)界面的開發(fā)與應(yīng)用彭彥卿，廈門理工學(xué)院電子與電氣工程系，廈門市廈港新村72號605,361005摘要研究人機(jī)界面主畫面、參數(shù)設(shè)定與顯示畫面、報警顯示畫面的開發(fā)與應(yīng)用。通過實例給出了用AutoCAD和組態(tài)王軟件兩種不同方法設(shè)計的主畫面和用GP人機(jī)軟體及HITECHA機(jī)ADP軟體設(shè)計參數(shù)設(shè)定畫面的不同方法。討論了動態(tài)圖與走馬燈的設(shè)計應(yīng)用。同時介紹了人機(jī)的在線模擬和離線模擬功能的應(yīng)用以及人機(jī)的下載應(yīng)用及系統(tǒng)組網(wǎng)與整合功能。Abstract:ThedesignmethodandapplicationskillsaboutHMImainscreen,parameterinputandoutputscr

2、een,alarmandhelpscreenarestudied.ThedifferentmeansbasedonAutoCADandonKingViewsoftwareinmainscreendesignarediscussed；inthesametime,thedifferentwaysbasedonGPandHITECHsoftwareinparameterinputandoutputscreenarecomparedbysomeexamples.Thedesignandapplicationofdynamicscreenandcircledisplayarediscussed.Theo

3、n-linesimulationandoff-linesimulationfunction,thedownloadofscreensandnetfunctionarediscussed.關(guān)鍵詞人機(jī)界面；PLC;畫面設(shè)計；離線模擬；在線模擬Keywords:Human-Machine-Interface；PLC;Screendesign；Off-linesimulation；On-linesimulation中圖分類號TP29人機(jī)界面的主要功能是取代傳統(tǒng)的控制面板和顯示儀表，同時可控制PLG單片機(jī)、變頻器、智能儀表。能有效地節(jié)省PLC編輯空間和程序量、隨時顯示重要信息，有利于機(jī)械設(shè)備的正常運行，

4、便于維修。可以存儲豐富多彩的畫面信息，使機(jī)器具有人性化。多語言文字切換功能，多臺人機(jī)MULTIDROP-LIN能及組網(wǎng)通信功能，能夠有效提高該設(shè)備的智能化、信息化和自動化控制程度。1如何編輯好的人機(jī)界面如何進(jìn)行人機(jī)界面的開發(fā)編輯，如何處理好畫面信息，以及如何與PLC通信及控制等是編輯人機(jī)界面要考慮的首要問題。首先，應(yīng)該了解現(xiàn)在所要開發(fā)的設(shè)備的工藝流程，熟悉所采用的人機(jī)以及人機(jī)軟件，熟悉所采用的PLC的品牌、型號及其軟件，并注意所采用的人機(jī)是否支持所采用的PLQ如果不支持需考慮升級。一切就緒后才能進(jìn)行人機(jī)的軟件開發(fā)。人機(jī)軟件的編輯主要是以安全可靠、美觀實用。如何把人機(jī)界面做得更加美觀，能夠隨時顯

5、示重要信息，把人機(jī)界面做得更加人性化、智能化，可以從多方面來設(shè)計。1.1選擇人機(jī)、熟悉人機(jī)軟件與畫面的編輯方法。確定所采用的人機(jī)與PLC,根據(jù)人機(jī)與PLC的特點進(jìn)行編輯。編輯過程中應(yīng)根據(jù)所要運用的設(shè)備工藝流程及系統(tǒng)控制的要求，注意保持人機(jī)與PLC的I/O口以及內(nèi)部觸點相對應(yīng)，這樣才能有效地控制PLC人機(jī)界面的編程，輸入大都直接采用PLC的內(nèi)部觸點進(jìn)行控制，一般不占用PLC的輸入點。常用的人機(jī)軟體都提供了一系列的元件類別，讓使用者針對實際運用的特性功能，均有一種元件類別方便選擇。一般軟體的重要優(yōu)勢在于易學(xué)易用，您完全不必記憶任何功能指令或坐標(biāo)值，只要隨心所欲地操縱鼠標(biāo)，就能完成畫面的設(shè)計。假設(shè)要

6、在畫面上設(shè)計一個觸摸按鈕來控制輸出點Y0,開關(guān)可根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，采用交替型、保持型、設(shè)ON型、設(shè)OFF型等按鈕來實現(xiàn)。一般采用交替型按鈕，設(shè)變量寫至PLC的內(nèi)部觸點M0,輸出控制為PLC的輸出端口Y0;這樣在做人機(jī)的畫面時，對應(yīng)的PLC程序為：LDM0;OUTY0交替按鈕的工作狀態(tài)為交替型，當(dāng)你按動一次為ON按動第二次狀態(tài)OFF。如果用保持型開關(guān)做啟動按鈕，要完成上述功能，需增加一個停止按鈕M1,相應(yīng)的程序為：LDM0;ORYQANIM1;OUTYQ程序編譯下載后，將人機(jī)與PLC聯(lián)機(jī)通信，在人機(jī)界面上觸摸該按鈕，PLC的輸出Y0動作并自鎖。按鈕的工作狀態(tài)，可采用文字或內(nèi)圖顯示，也可做相應(yīng)的

7、指示燈來顯示?？芍苯佑冒粹o來做畫面，加上相應(yīng)的功能開關(guān)按鈕等即可成為一幅完整的人機(jī)畫面，人機(jī)界面畫面簡潔方便。1.2如何將人機(jī)界面做得更加美觀將人機(jī)界面設(shè)計得美觀實用、富有人性化是非常重要的。怎樣設(shè)計美觀實用的界面，方AutoCAD或3DMAX等,式方法很多，可根據(jù)自己的實際情況，采用相應(yīng)的方法。比如采用也可利用一些組態(tài)軟件進(jìn)行開發(fā)或者用相機(jī)、掃描儀等方法，將一個系統(tǒng)工藝流程圖或機(jī)械設(shè)備的立體圖等，利用人機(jī)的點陣圖庫做成靜態(tài)圖，然后在靜態(tài)圖的相應(yīng)位置上，加入相應(yīng)的開關(guān)按鈕、指示燈以及相應(yīng)的切換畫面按鈕等即可。如圖1為多頭全自動脈沖滴丸機(jī)1號機(jī)組的主畫面，是采用AutoCAD畫出工藝流程圖，然后

8、復(fù)制、粘貼到人機(jī)界面上，在相應(yīng)的位置上加上開關(guān)按鈕和功能開關(guān)等。而圖2則是六頭滴丸機(jī)1號機(jī)組的主畫面，人機(jī)型號為PWS-326Q主要利用組態(tài)軟件開發(fā)的圖形，復(fù)制、粘貼到人機(jī)后，加上相應(yīng)的開關(guān)按鈕及功能開關(guān)等而設(shè)計的。并在畫面上加入時間顯示和日期顯示以及該設(shè)備主要儀表的顯示等，這樣畫面相對更加美觀、控制系統(tǒng)更加直觀。圖1脈沖滴丸機(jī)1號機(jī)組主畫面圖2六頭滴丸機(jī)1號機(jī)組主畫面1.3數(shù)值輸入與顯示和信息顯示的設(shè)計數(shù)值的顯示是人機(jī)讀取PLC對應(yīng)的暫存器的數(shù)值，并直接將數(shù)值顯示在人機(jī)界面上。通過參數(shù)的采集與顯示，可以在人機(jī)界面上直接觀察一些儀表或其它模塊的參數(shù)。而數(shù)值的輸入是可以根據(jù)需要設(shè)置、修改某些參數(shù)

9、，滿足設(shè)備的工作需要。設(shè)計時可以利用人機(jī)軟件工具欄里的數(shù)值顯示和數(shù)值輸入，在需要的位置設(shè)置大小合適的窗口。并設(shè)置好變量的讀取或?qū)懭胂鄳?yīng)的資料寄存器位置以及相應(yīng)的格式。如圖3是利用GP的人機(jī)軟體設(shè)計的參數(shù)設(shè)定畫面，在畫面里可以觀察從PLC傳來的參數(shù)信息，并且能夠在人機(jī)界面上輕松地修改儀表或其它參數(shù)的設(shè)定值，有效地對機(jī)臺的儀表與設(shè)備進(jìn)行控制。但其在參數(shù)的設(shè)定畫面里需要加一個小鍵盤，參數(shù)的設(shè)定必須利用小鍵盤進(jìn)行修改。而圖4是采用HITECH人機(jī)ADP軟體設(shè)計的參數(shù)設(shè)定畫面，其參數(shù)設(shè)定是利用數(shù)值輸入鍵，應(yīng)用時只要觸摸到數(shù)值輸入按鈕，人機(jī)顯示內(nèi)建數(shù)值鍵盤，就可以輸入想要的數(shù)值，這樣在做畫面時完全不用另做

10、小鍵盤。顯示信/圓表）圖息窗口可以做在相應(yīng)的控制畫面里，數(shù)字顯示信息也常常用棒型圖，儀表（方表等，其它信息的顯示有曲線圖與XY圖，歷史趨勢圖與歷史信息表等設(shè)計畫面。1. 4報警顯示畫面的設(shè)計報警顯示畫面是人機(jī)界面與PLC的應(yīng)用中一個很重要的部分，也是人機(jī)界面與PLC應(yīng)用中的一個優(yōu)勢。它能直接、及時地反映設(shè)備的故障，通知維修人員及時地排除故障。甚至可IMzm30I圖3用GP人機(jī)設(shè)計的參數(shù)設(shè)定畫面以通過幫助畫面，指導(dǎo)維修人員如何判斷故障點、故障的原因，如何排除故障等等。然而圖4用HITECH人機(jī)設(shè)計的參數(shù)設(shè)定畫面報警畫面如何設(shè)計呢？首先，設(shè)計時應(yīng)該了解該設(shè)備可能出現(xiàn)故障的地方，并且通過對可能出現(xiàn)故

11、障點的地方進(jìn)行信號的采集，經(jīng)過PLC的輸入端口輸入，也可以通過某些參數(shù)進(jìn)行比較，然后通過PLC的邏輯運算后將信息傳給人機(jī)。此時可以用指示燈或走馬燈的形式來將相應(yīng)的信息顯示出來，并利用蜂鳴器來做報警提示，這樣就可以在第一時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)故障點，及時地排除故障。2. 5動態(tài)圖與走馬燈的設(shè)計為了畫面更加美觀生動，人機(jī)界面可適當(dāng)增加動畫與走馬燈，可以更直觀逼真地感覺到工作狀態(tài)在人機(jī)上的反映。比如當(dāng)開啟一臺馬達(dá)，這時可以看到人機(jī)界面上的馬達(dá)也跟著轉(zhuǎn)起來。這樣在操作時就能較清楚地知道電機(jī)的工作狀態(tài)，而且畫面也會因此而動起來，消除人機(jī)界面的枯燥與平淡。采用走馬燈還能達(dá)到問候、提示及報警指示等功效?？梢栽谌我猱嬅胬?/p>

12、做報警信息顯示窗口，而不一定非要在報警畫面里顯示報警信息。并且可以利用其可顯示多種狀態(tài)的特性，在正常的狀態(tài)下，即“0”狀態(tài)不顯示，這樣設(shè)備在正常情況下，界面不會顯示任何故障信息。一旦出現(xiàn)故障，即“1”或“2”、“3”等狀態(tài)時，人機(jī)界面將在某一特定的區(qū)域里，跳出故障信息的滾動字幕，這種滾動字幕具有占空間小，容量大的特點。而且還可以利用它這種多狀態(tài)特性，將不同故障的狀態(tài)做在一起，當(dāng)那一故障出現(xiàn)，界面直接跳出該故障的信息及處理建議等，或者作為其它信息用途。2人機(jī)的下載應(yīng)用及系統(tǒng)的組網(wǎng)與整合在人機(jī)界面的設(shè)計完成后，下一步還有許多工作，主要是注意畫面資料的存檔、人機(jī)界面系統(tǒng)的建立、畫面應(yīng)用資料的編輯、傳

13、輸設(shè)定電腦下載CO殿定、以及畫面的下載等步驟。并且注意人機(jī)系統(tǒng)與PLC的通信連接。3. 1人機(jī)界面系統(tǒng)的建立為了讓人機(jī)界面與選用的PLC的通訊連線達(dá)到雙向溝通，所以在下載前必須首先確定人機(jī)界面的控制區(qū)各狀態(tài)區(qū)相對于PLC的暫存器地址。方法：比如脈沖滴丸機(jī)實驗機(jī)選用GP337人機(jī)與C200HE-CPU42(OMRON的應(yīng)用，在打開GP軟件的項目管理器后，在其畫面設(shè)置下拉菜單中，選擇GP設(shè)置，對其相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，才能進(jìn)行下一步的資料的傳輸工作。而在六頭滴丸機(jī)則選用HITECH的PWS-3260與DVP14SS11T縱應(yīng)用，這時應(yīng)從ADP3視窗軟體的應(yīng)用欄的下拉菜單中選設(shè)定工作參數(shù)分別相關(guān)的PLC

14、的站號、PWSWtCOM勺設(shè)定、通訊格式的設(shè)定。還必須注意在資料下載前，根據(jù)人機(jī)的要求，調(diào)整相應(yīng)的PWS面板后面的指撥開關(guān)。HITECH的人機(jī)下載前還應(yīng)注意畫面資料的編譯，當(dāng)畫面資料有錯誤發(fā)生，則在編譯狀態(tài)視窗會列出全部的錯誤信息說明。一個畫面應(yīng)用資料的編譯結(jié)果必須完全正確，才可能被下載到PWS勺記意體里執(zhí)行應(yīng)用。4. 2畫面資料的下載首先應(yīng)做好傳輸設(shè)定電腦下載COM勺設(shè)定，正確設(shè)定目前所用的軟件欲由COM使COM2來下載資料到人機(jī)里。并準(zhǔn)備相應(yīng)的人機(jī)下載連接線，下載電纜可以是根據(jù)廠家提供的資料自己制作的，或廠家直接提供的下載電纜。下載前請先確認(rèn)下載線是否接妥，以及所指定的電腦下載COMS定是

15、否正確。確認(rèn)無誤后，即可將編譯完成后的畫面資料信息下載到人機(jī)界面。2. 3人機(jī)界面與PLC的通信連線人機(jī)界面與PLC的應(yīng)用，除了兩者的通信格式的設(shè)定必須完全正確，在使用時，必須準(zhǔn)備一條人機(jī)界面與PLC的通信連接線，人機(jī)界面才有可能與PLC進(jìn)行通信，才能利用人機(jī)界面對PLC進(jìn)行控制的目的。由于市面上的PLC和人機(jī)界面的種類較多，通訊線的選用或自制必須正確。通訊線的配置或制作資料，一般可以直接購買，或通過經(jīng)銷商向廠家索取，然后按照通訊線的通訊埠接腳定義資料自己制作。2.4人機(jī)的在線模擬與離線模擬在HITECH人機(jī)ADP3軟件中支持兩種模擬方式，在線模擬和離線模擬，此兩種模擬方式提供設(shè)計者在PC上將

16、應(yīng)用程序模擬人機(jī)界面的環(huán)境而完整表達(dá)出設(shè)計者欲在人機(jī)界面上展現(xiàn)的效果。利用離線模擬功能，不需要下載至人機(jī)界面即可以直接在PC上執(zhí)行并檢視，如同人機(jī)與PLC間的運行模式而不必真正與PLC通訊，可以檢查人機(jī)所設(shè)計的應(yīng)用程序的效果。例如切換畫面是否正常，按鈕功能相關(guān)的動作及顯示是否正確。而在線模擬功能，不僅能檢驗人機(jī)的程序是否正確，又能檢查PLC的程序是否有誤，是否達(dá)到理想的控制邏輯?？勺鳛檎麢C(jī)安裝前的調(diào)試，這樣可以在不使用人機(jī)，直接用PC與PLC連線，直接利用在線模擬功能，配合PLC編程軟件同時操作，讓設(shè)計者輕松完成調(diào)試工作。當(dāng)調(diào)試到滿意時再進(jìn)行下一步的系統(tǒng)安裝。2.5系統(tǒng)的組網(wǎng)與整合近年來，計算

17、機(jī)控制已被迅速地推廣和普及，相當(dāng)多的企業(yè)已經(jīng)大量地使用各式各樣的可編程設(shè)備，如工業(yè)控制計算機(jī)、變頻器、柔性制造系統(tǒng)等。將不同的廠家設(shè)備連在一個網(wǎng)絡(luò)上，相互之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)分散控制和集中管理是當(dāng)今控制系統(tǒng)發(fā)展的大趨勢?，F(xiàn)在使用人機(jī)時，不僅可以與單臺PLC進(jìn)行控制，也可以用一臺人機(jī)通過通信連線多臺PLC或一臺PLC和其它通信設(shè)備，如PG變頻器、智能儀表、伺服控制器等應(yīng)用。所謂的組網(wǎng)一驅(qū)多功能，就是將一些儀表、變頻器等利用PLC與人機(jī)界面組成一個網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)PLC的分散控制集中管理的控制系統(tǒng)。同樣也可利用上位機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)的整合。利用上位機(jī)系統(tǒng)對多臺人機(jī)或多臺PLC通過一通訊埠連線通信。使整個系統(tǒng)實現(xiàn)分散控制與集中管理控制的整合。3結(jié)語如今可編程控制器是應(yīng)用面最廣、功能強(qiáng)大、使用方便的通用工業(yè)控制裝置。人機(jī)界面的應(yīng)用，實現(xiàn)了人機(jī)界面與現(xiàn)場互動，降低了集成難度，提高了系