《電氣控制與PLC》項目6人機界面及組態(tài)軟件

?電氣控制與PLC?工程6人機界面及組態(tài)軟件工程導(dǎo)讀從簡單、實用、易學(xué)的角度出發(fā)，介紹了人機界面與西門子組態(tài)應(yīng)用技術(shù)，以西門組態(tài)軟件WinCCflexible為例，介紹了其的特點、根本組成和安裝、界面操作和設(shè)計環(huán)境等內(nèi)容，圖文并茂，并配有實例，將WinCCflexible的各項功能結(jié)合起來，使讀者能快速上手。任務(wù)6.1人機界面從計算機問世以來，早期用戶是以計算機專業(yè)人員為主，但隨著計算機廣泛進入人們的工作生活領(lǐng)域，計算機用戶發(fā)生了改變，非計算機專業(yè)的普通用戶成了用戶的主體。這一重大轉(zhuǎn)變使計算機的可用性問題變得日益突出起來。

任務(wù)人機界面設(shè)計原那么1、以用戶為中心的根本設(shè)計原那么2、順序原那么3、功能原那么4、一致性原那么5、頻率原那么6、重要性原那么7、面向?qū)ο笤敲慈蝿?wù)人機界面〔HMI〕產(chǎn)品相關(guān)知識1、人機界面產(chǎn)品的定義連接可編程序控制器〔PLC〕、變頻器、直流調(diào)速器、儀表等工業(yè)控制設(shè)備，利用顯示屏顯示，通過輸入單元〔如觸摸屏、鍵盤、鼠標(biāo)等〕寫入工作參數(shù)或輸入操作命令，實現(xiàn)人與機器信息交互的數(shù)字設(shè)備，由硬件和軟件兩局部組成。HMI為英文Human-MachineInterface的縮寫。任務(wù)人機界面〔HMI〕產(chǎn)品相關(guān)知識2、人機界面〔HMI〕產(chǎn)品的組成任務(wù)人機界面〔HMI〕產(chǎn)品相關(guān)知識3、人機界面產(chǎn)品的根本功能及選型指標(biāo)4、人機界面產(chǎn)品分類5、人機界面的使用方法任務(wù)人機界主要應(yīng)用1、磁卡2、交通指揮燈3、遙控器4、鼠標(biāo)/圖形用戶界面5、條形碼掃描器

任務(wù)人機交互1、簡介人機交互、人機互動〔Human-ComputerInterface，簡寫HCI，又稱用戶界面或使用者界面〕：是一門研究系統(tǒng)與用戶之間的互動關(guān)系的學(xué)問。系統(tǒng)可以是各種各樣的機器，也可以是計算機化的系統(tǒng)和軟件。人機交互界面通常是指用戶可見的局部。用戶通過人機交互界面與系統(tǒng)交流，并進行操作。小如收音機的播放按鍵，大至飛機上的儀表板、或是發(fā)電廠的控制室。任務(wù)人機交互人機交互與人機界面的關(guān)系人機交互是指人與機器的交互，本質(zhì)上是人與計算機的交互?；蛘邚母鼜V泛的角度理解：人機交互是指人與含有計算機的機器的交互。具體來說，人機交互用戶與含有計算機機器之間的雙向通信，以一定的符號和動作來實現(xiàn)，如擊鍵，移動鼠標(biāo)，顯示屏幕上的符號/圖形等。任務(wù)主要產(chǎn)品品牌分類1、Proface〔普洛菲斯〕2、HITECH(海泰克)3、BEIJER(北爾)4、威綸〔中國大陸使用的商標(biāo)〕5、三菱6、西門子7、施耐德8、臺達〔中達電通股份〕9、eView〔深圳市步科電氣/上海步科自動化〕10、昆侖通態(tài)〔北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技〕11、福州維控12、深圳顯控任務(wù)人機界面未來的開展趨勢隨著數(shù)字電路和計算機技術(shù)的開展，未來的人機界面產(chǎn)品在功能上的高、中、低劃分將越來越不明顯，HMI的功能將越來越豐富；寸以上的HMI產(chǎn)品將全部是彩色顯示屏，屏的壽命也將更長。任務(wù)西門子HMI產(chǎn)品簡介1、西門子人機界面的特點1〕可靠性高。正面防護等級為IP65。2〕通用性強，大多數(shù)HMI設(shè)備基于WindowsCE操作系統(tǒng)。3〕接口豐富，可以連接各主要生產(chǎn)廠家的PLC。4〕是全集成自動化〔TIA〕的一個主要組成局部，對不同的自動化系統(tǒng)具有開放性。5〕創(chuàng)新的HMI解決方案，例如移動觸摸屏MobilePanel170和的MP370軟PLC功能。6〕使用統(tǒng)一的組態(tài)軟件WinCCflexible對所有的操作屏設(shè)備組態(tài)，支持多種語言，全球通用。任務(wù)西門子HMI產(chǎn)品簡介2、西門子人機界面可承擔(dān)的任務(wù)1〕過程可視化：在人機界面上動態(tài)顯示過程數(shù)據(jù)〔即PLC采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)〕2〕操作員對過程的控制：操作員通過圖形界面來控制過程。3〕顯示報警：當(dāng)被檢測變量超出設(shè)定值時，過程的臨界狀態(tài)會自動觸發(fā)報警。4〕記錄〔歸檔〕功能：順序記錄過程值和報警信息，以便于用戶檢索以前的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。5〕輸出過程值和報警記錄：例如可在某一班結(jié)束時打印輸出生產(chǎn)報表。6〕過程和設(shè)備的參數(shù)管理：將過程和設(shè)備的參數(shù)存儲在配方中，可以一次性將這些參數(shù)從人機界面下載到PLC中，以便改變產(chǎn)品的品種。任務(wù)西門子HMI產(chǎn)品簡介3、西門子人機界面的分類１〕按鈕面板：可更換總線，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，可靠性高，適用于惡劣的工作環(huán)境。代表產(chǎn)品為PP7、PP17。2〕微型面板：控制和監(jiān)視基于S7-200PLC的小型設(shè)備，操作簡單，品種豐富。包括文本顯示器和微型的觸摸屏、操作員面板，其代表性產(chǎn)品為TD400C、K-TP178micro、OP73micro。3〕觸摸屏和操作員面板：人機界面的主導(dǎo)產(chǎn)品，鞏固可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、品種豐富。代表產(chǎn)品為TP177B、OP177B。4〕多功能面板：高端產(chǎn)品，開放性和可擴展性最高。代表產(chǎn)品為MP270B。5〕移動面板：可以在不同地點靈活使用。代表產(chǎn)品為MobilePanel170。任務(wù)西門子HMI產(chǎn)品簡介4、西門子人機界面的維護一般來說，HMI設(shè)備一般具有免維護進行功能。在實際生產(chǎn)中，可根據(jù)需要進行適當(dāng)清潔。在清潔前，應(yīng)關(guān)閉HMI設(shè)備，以免意外觸發(fā)控制功能?？墒褂谜河猩倭壳鍧崉┑臐癫紒砬鍧岺MI設(shè)備，或者使用少量液體肥皂水或屏幕清潔泡沫。清潔時，不能對HMI設(shè)備使用腐蝕性的清潔劑或去污粉，也不要使用壓縮空氣或噴氣鼓風(fēng)機，以免損壞屏幕。不要使用鋒利或鋒利的工具取保護膜，否那么可能會損壞觸摸屏。假設(shè)需要，可為HMI設(shè)備選購屏幕保護膜、鍵盤保護膜。不同型號設(shè)備的維護所需注意的事項可能不盡相同，請參考相關(guān)的產(chǎn)品手冊任務(wù)6.2.2WinCCflexible概述1、WinCCflexible的特點強大的組態(tài)功能，可組態(tài)基于WindowsCE的SIMATICHMI設(shè)備、西門子的C7(人機界面與S7—300相結(jié)合的產(chǎn)品)、乃至PC機〔需要WinCCflexible高級版〕。2、ProToolvs.WinCCflexible西門子的人機界面過去用ProTool〔目前最高版本為：6.0SP3〕組態(tài)，SIMATICWinCCflexible是在被廣泛認可的ProTool組態(tài)軟件的根底上開展而來的系統(tǒng)級組態(tài)軟件，支持多種語言、全球通用。WinCCflexible與ProTool保持了一致性，綜合了WinCC的開放性和可擴展性，以及Protool的易用性。任務(wù)6.2.2WinCCflexible概述3、WinCCflexiblevs.WinCCWinCCFlexible和WinCC都是西門子HMI軟件產(chǎn)品。WinCC是功能強大的基于PC的可視化監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件，能夠借助其強大的數(shù)據(jù)庫訪問能力、良好的開放性、豐富的選件以及C/S、B/S和冗余結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)復(fù)雜的工藝流程的監(jiān)控管理。4、WinCCflexible學(xué)習(xí)建議

WinCCflexible是一種大型軟件，功能強大、簡單易用、開發(fā)效率高，但是需要花較多的時間來學(xué)習(xí)，才能掌握它的使用方法。學(xué)習(xí)時，光靠要查看幫助系統(tǒng)、閱讀手冊和書籍是不夠的，必須要動手使用軟件，參考高手的例程，邊學(xué)邊練習(xí)，才能在短時間內(nèi)學(xué)好用好軟件。任務(wù)6.2.3WinCCflexible的組件1、WinCCflexible工程系統(tǒng)〔WinCCflexibleengineeringsystem，WinCCflexibleES〕是用于處理組態(tài)任務(wù)的軟件。各版本與HMI的簡要對應(yīng)關(guān)系如以下圖：〔1〕微型版用于組態(tài)微型面板，例如OP73micro和TP170micro等?！?〕壓縮版用于組態(tài)70系列，170系列和可移動面板170。〔3〕標(biāo)準(zhǔn)版用于組態(tài)TP／OP270和MP系列。〔4〕高級版用于組態(tài)面板PC和標(biāo)準(zhǔn)PC。任務(wù)6.2.3WinCCflexible的組件2、WinCCflexible運行系統(tǒng)WinCCflexible運行系統(tǒng)〔WinCCflexibleruntime，WinCCflexibleRT〕是用于過程可視化的軟件。WinCCflexible運行系統(tǒng)的選件和HMI設(shè)備對應(yīng)關(guān)系任務(wù)6.2.3WinCCflexible的組件3、WinCCflexible選件

〔1〕Sm@rtAccess用于通過以太網(wǎng)實現(xiàn)遠程控制和監(jiān)視，以及實現(xiàn)西門子的HMI設(shè)備間的通信?！?〕使用選件Sm@rtService，可以通過Intemet/Intranet(互聯(lián)網(wǎng)/企業(yè)網(wǎng))實現(xiàn)機器的遠程維護和維修?！?〕選件OPC可以將HMI設(shè)備作為OPC效勞器使用。任務(wù)6.2.4WinCCflexible的安裝和根本操作一、硬件連接WinCCflexible支持多個不同自動化概念的組態(tài)。

a單用戶系b多用戶系統(tǒng)任務(wù)6.2.4WinCCflexible的安裝和根本操作二、WinCCflexible安裝1〕插入SIMATICWinCCflexible軟件光盤，安裝程序?qū)⒆詣訂?。如果光盤安裝程序沒有啟動，在光盤CD1的目錄中雙擊文件，將運行安裝程序。2〕選擇安裝語言：選擇安裝程序的用戶界面語言。3〕選擇安裝內(nèi)容：根據(jù)實際需要選擇“完全安裝〞、“最小安裝〞或“自定義安裝〞。4〕根據(jù)屏幕上的操作指示，安裝WinCCflexible程序。5〕安裝許可證：安裝完成后，如果在計算機上沒有找到相應(yīng)的許可證密鑰，系統(tǒng)會要求傳送已安裝組件的許可證密鑰。任務(wù)6.2.4WinCCflexible的安裝和根本操作三、WinCCflexible的啟動與操作界面1、啟動WinCCflexible2、WinCCflexible操作界面任務(wù)6.2.4WinCCflexible的安裝和根本操作3、WinCCflexible組態(tài)操作〔1〕過程畫面：用于顯示過程?！?〕變量：用于運行時在PLC和HMI設(shè)備之間傳送數(shù)據(jù)?！?〕報警：運行中發(fā)生故障時顯示報警狀態(tài)?！?〕記錄：用于保存過程值和報警。任務(wù)6.2.4WinCCflexible的安裝和根本操作1、單用戶工程2、多用戶工程3、在不同HMI設(shè)備上使用的工程〔一〕工程類型任務(wù)6.2.4WinCCflexible的安裝和根本操作〔二〕創(chuàng)立或裝載工程1、創(chuàng)立新工程翻開WinCCflexible，選擇“創(chuàng)立一個空白工程〞或“使用工程向?qū)?chuàng)立一個新工程〞，也可通過菜單欄中“工程＼新建〞命令創(chuàng)立工程。2、翻開工程可選擇“翻開一個現(xiàn)有的工程〞，翻開需要裝載的工程。也可通過菜單欄中“工程＼翻開〞命令翻開工程。任務(wù)6.2.4WinCCflexible的安裝和根本操作〔一〕變量的類型在WinCCflexible中用到兩種類型的變量：外部變量和內(nèi)部變量。1、外部變量外部變量是HMI設(shè)備和PLC進行數(shù)據(jù)交換的媒介。2、內(nèi)部變量內(nèi)部變量存貯在HMI設(shè)備的內(nèi)存中，不能夠直接與PLC通信。任務(wù)6.2.4WinCCflexible的安裝和根本操作1、變量編輯器雙擊工程窗口中的“通訊＼變量〞條目翻開變量編輯器?？蓜?chuàng)立一個新的變量或?qū)︼@示在對象窗口中的變量進行編輯。〔二〕變量的使用任務(wù)6.2.4WinCCflexible的安裝和根本操作2、變量的編輯在WinCCflexible中，可設(shè)置的變量屬性包括：〔1〕名稱：每個變量可設(shè)置一個名稱，變量名稱不能重名?！?〕外部變量的設(shè)置：對于外部變量，必須指定與HMI設(shè)備相連的PLC，從而確定了外部變量的數(shù)據(jù)類型和在PLC中的地址?！?〕數(shù)據(jù)類型：變量的數(shù)據(jù)類型決定將在變量中存儲哪些類型的值、這些值在內(nèi)部如何保存以及變量可擁有的最大數(shù)值范圍?！?〕數(shù)組計數(shù)：數(shù)組變量主要用于使用大量相同數(shù)據(jù)形式的情況，可以將許多相同類型的數(shù)組元素組成變量。〔二〕變量的使用任務(wù)6.2.4WinCCflexible的安裝和根本操作2、變量的編輯在WinCCflexible中，可設(shè)置的變量屬性包括：〔1〕名稱：每個變量可設(shè)置一個名稱，變量名稱不能重名。〔2〕外部變量的設(shè)置：對于外部變量，必須指定與HMI設(shè)備相連的PLC，從而確定了外部變量的數(shù)據(jù)類型和在PLC中的地址?！?〕數(shù)據(jù)類型：變量的數(shù)據(jù)類型決定將在變量中存儲哪些類型的值、這些值在內(nèi)部如何保存以及變量可擁有的最大數(shù)值范圍?！?〕數(shù)組計數(shù)：數(shù)組變量主要用于使用大量相同數(shù)據(jù)形式的情況，可以將許多相同類型的數(shù)組元素組成變量?！捕匙兞康氖褂萌蝿?wù)6.2.4WinCCflexible的安裝和根本操作2、變量的編輯在WinCCflexible中，可設(shè)置的變量屬性包括：〔5〕注釋：可以為每個變量輸入注釋?！?〕限制值：可以為每個變量指定上限值和下限值的數(shù)值范圍?！?〕起始值：可以為每個變量組態(tài)一個起始值。運行系統(tǒng)啟動時變量將被設(shè)置為該值?！?〕記錄和記錄限制：為了便于歸檔和日后評估，數(shù)據(jù)可存儲在不同的記錄中。〔二〕變量的使用任務(wù)6.2.4WinCCflexible的安裝和根本操作三、畫面〔一〕畫面組成1、靜態(tài)元素2、動態(tài)元素3、功能鍵任務(wù)6.2.4WinCCflexible的安裝和根本操作1、畫面編輯器2、畫面瀏覽編輯器〔二〕創(chuàng)立畫面任務(wù)6.2.4WinCCflexible的安裝和根本操作四、報警系統(tǒng)五、用戶管理六、通信與傳送實訓(xùn)任務(wù)

一、實訓(xùn)任務(wù)：設(shè)計一個用觸摸屏、PLC控制電動機正反轉(zhuǎn)的控制系統(tǒng)1.實訓(xùn)要求：〔1〕假設(shè)按觸摸屏上的“正轉(zhuǎn)啟動〞按鈕，電動機那么正轉(zhuǎn)運行，假設(shè)按“反轉(zhuǎn)啟動〞按鈕，電動機那么反轉(zhuǎn)運行?！?〕正轉(zhuǎn)運行或反轉(zhuǎn)運行或停止時均有相應(yīng)的信號指示。2.實訓(xùn)目的： 〔1〕掌握觸摸屏與PLC控制系統(tǒng)的鏈接。 〔2〕會通過觸摸屏調(diào)試軟件制作觸摸屏畫面。 〔3〕能用觸摸屏與PLC組成簡易控制系統(tǒng)，解決簡單的實際工程問題。實訓(xùn)任務(wù)二、實訓(xùn)內(nèi)容：1．設(shè)計思路：利用觸摸屏作為人機界面，發(fā)出控制命令并顯示運行狀態(tài)，利用PLC的控制功能對電動機進行控制，這樣就組成了觸摸屏和PLC的聯(lián)合控制系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計時要注意觸摸屏軟元件的屬性以及與PLC軟元件的對應(yīng)關(guān)系。2．觸摸屏、PLC軟元件分配：M0.0—正轉(zhuǎn)啟動；M0.1—反轉(zhuǎn)啟動；M0.2—停止；Q0.0—正轉(zhuǎn)；Q0.1—反轉(zhuǎn)。實訓(xùn)任務(wù)3.觸摸屏畫面制作：實訓(xùn)任務(wù)1〕先翻開軟件如下圖。創(chuàng)立一個新的工程。實訓(xùn)任務(wù)2〕選擇所使用觸摸屏的設(shè)備型號為Smart700如下圖。實訓(xùn)任務(wù)3〕添加畫面，點擊左側(cè)相應(yīng)功能工具按鈕，如下圖。并按圖中所示設(shè)置相應(yīng)屬性。實訓(xùn)任務(wù)4〕文本對象。點擊如下圖右側(cè)工具欄“〞按鈕，在畫面適當(dāng)位置添加所需文本。實訓(xùn)任務(wù)5〕正反轉(zhuǎn)信號指示，點擊如下圖右側(cè)工具欄圖形按鈕，在畫面適當(dāng)位置添加所需圖形符號。并輸入相應(yīng)的文本描述。實訓(xùn)任務(wù)6〕添加觸摸按鍵。點擊如下圖右側(cè)工具欄按鈕，在畫面適當(dāng)位置添加所需按鈕。并輸入相應(yīng)的文本描述。實訓(xùn)任務(wù)7〕按照上述方法步驟，將控制畫面內(nèi)容添加完成，如下圖。實訓(xùn)任務(wù)8〕設(shè)置通信。參數(shù)設(shè)置如下圖。實訓(xùn)任務(wù)9〕建立所需變量。FRUN—電動機正轉(zhuǎn)指示；FStart—正轉(zhuǎn)啟動；RRUN—電動機反轉(zhuǎn)指示；RStart—反轉(zhuǎn)啟動；Stop—停止。相應(yīng)的數(shù)據(jù)類型、地址、采集周期等參數(shù)設(shè)置如圖所示。實訓(xùn)任務(wù)10〕設(shè)置正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)指示信號。先用鼠標(biāo)左鍵點選指示圖形，相應(yīng)參數(shù)設(shè)置如下圖。實訓(xùn)任務(wù)11〕設(shè)置觸摸按鍵的功能函數(shù)。相應(yīng)參數(shù)設(shè)置如下圖。實訓(xùn)任務(wù)12〕傳送控制畫面數(shù)據(jù)。先將觸摸屏接通電源，選擇“Transfer〞，如下圖。實訓(xùn)任務(wù)連接好電腦和觸摸屏的數(shù)據(jù)電纜，開始傳送畫面數(shù)據(jù)，對話框參數(shù)設(shè)置如下圖。實訓(xùn)任務(wù)設(shè)置好如圖參數(shù)后點擊“傳送〞，出現(xiàn)如下圖畫面，點擊“是〞，開始傳送。出現(xiàn)如下圖傳送窗口，等待數(shù)據(jù)傳送完成即可。實訓(xùn)任務(wù)設(shè)置好如圖參數(shù)后點擊“傳送〞，出現(xiàn)如下圖畫面，點擊“是〞，開始傳送。出現(xiàn)如下圖傳送窗口，等待數(shù)據(jù)傳送完成即可。實訓(xùn)任務(wù)設(shè)置好如圖參數(shù)后點擊“傳送〞，出現(xiàn)如下圖畫面，點擊“是〞，開始傳送。出現(xiàn)如下圖傳送窗口，等待數(shù)據(jù)傳送完成即可。實訓(xùn)任務(wù)程序設(shè)計：根據(jù)實訓(xùn)控制要求、觸摸屏與PLC的輸入輸出分配以及觸摸屏的畫面，PLC的控制程序如下