人机界面在3MZ136磨床控制系统改装中的应用

目前 P L C在工业 自动化中占有较重的地位。技术的不断发展极大地促进了基于 P L C为核心的控制系统在控制功能、 控制水平等方面的提高。 同时， 对其控制方式， 运行水平， 直观的个性化操作性能要求也越来越高。因此， 交互式操作界面，报警纪录和打印等要求也成为整个控制系统的重要内容。对于工艺过程复杂， 控制参数较多的工控系统来讲， 尤其显得重要。因此， 工业人机界面， H MI ） 的出现， 对于在构建 P L C控制系统时实现以上功能， 提供了方便可行的人机对话途径， 为磨床工控系统的改造提供了更好的选择。 工业人机界面的特点和功能又称触摸屏监视器， 是一种操作控制显示装置。其硬件由电源、 触摸电阻网络、 显示器、存储器和 I Y O扩展接 口构成。H MI由特殊设计的计算机系统 （ 3 2位 R I S C C P U芯片） 为核心， 在 S T N、 T F r液晶显示屏或 E L （ 电发光） 显示器上罩盖有透明的电阻网络式触摸屏。触动屏幕时， 电阻网络上的电阻和电压发生变化并 由软件计算出触摸位置。 主要功能有： 数据的输人与显示， 系统或设备的操作状态实时信息显示， 在 H MI 上设置触摸控件可把 HMI 作为操作面板进行控制操作，报警处理及打印； 此外， 新一代 H MI 还具有简单的编程、 对输人的数据进行处理、 数据登陆及配方等智能化控制功能。　　在PLC工控系统上的应用 1、系统概述磨床的自动循环过程包括上料、 上磁、 快跳、 快趋、 黑皮磨削、 粗进、 精进和光磨等。 原厂配置的控制系统为 U C N 2 8 1小型工控机， 由于其稳定性较差， 故障率很高， 经常造成设备停机。在改装过程中， 系统硬件改用由 P L C和及检测仪器组成， 现场设备控制装置由步进电机、谐波减速器、 滚珠丝杆等构成。正常情况下， 根据生产工艺的要求， 协调各个磨削过程控制系统的工作， 设定磨削参数， 实现整个磨削循环过程的全自动化。整个系统的核心控制部分由 O MR O N—实现， 而系统的监控和交互式操作界面任务将由H MI 承担。主要有以下内容： 参数设定， 动态画面显示， 磨削过程的参数显示， 故障报警与诊断。其中H MI 选用步进公司的 e —V I E W一 5 0 6 L 。 2、H MI 与 P L C之间的通讯。 当HMI用于PLC控制系统时， HMI与PLC之间通过串口以 D—L I N K（直接连接） 方式进行通讯。在该方式下， HM I 根据要求直接读人 P L C的数据或把数据写入 P L C相应的地址中。由于内装通讯协议， 因此无须编制通讯程序， 只要指定所用类型（ 即通讯协议） ， 运行时即可实现通讯。 因此大大减少了 P L C用户程序的负担。在系统设计时， 直接指定控制部件与其对应 P L C的输人输出（i ／ o） 、 寄存器（ R） 、 中间寄存器（ M） 的地址， 运行时 HM I 就能自动与 P L C进行数据交换。直接读取或改写 P L C相应地址的内容， 并据此改变界面上的显示内容。同时通过对 H MI 的触摸操作，可向 P L C相应的地址输人数据。 3、HMI 监控主界面整个 HMI 监控系统采用树形结构， 由监控调整界面（如图 1） 及相应功能子界面组成。　　 在监控主界面上面设有控制功能键 ， 触摸各功能键可以进入相应的子界面， 执行所需的功能。 在每一个子界面中可通过I 上一页I 、 I 下一页I 功能键在同一功能组中进行界面切换， 在任一子界面都可以通过l 返回l 功能键退回到监控主界面。系统 自动采集相关的数据， 将设备的工作状态和一些工艺参数显示在主界面上， 便于操作人员的观察。监控主界面上还有生产过程的动态界面显示见图2 ）， 在动态界面上以各种形式模拟出主要控制设备的运行情况， 例如设备运行的位置、 磨削状态以及磨削数据等， 直观、 生动地反映出现场的过程， 方便操作人员对生产情况、 设备工况的了解d H MI 编程软件 E a s y B u i l d e r 提供了丰富的控制部件； 如按钮部件、 界面切换部件、 指示灯部件、 数据文本显示部件和动画部件等等。实现上述功能只要根据需要选择相应的控制部件， 定义好其属性即可。E a s y B u i l d e r 采用监控软件通用模式， 所有控制部件的属性通过组态形式完成， 以实现相应的控制功能。 使用E a s y B u i l d e r 内附的图库及作图工具来构造生产现场的模拟界面， 简便易行。　　此外， 充分利用 H MI的优势将原先布置在控制柜上的开关、 按钮、 指示灯尽可能地用 H MI 中的控制部件替代， 这样做可减少硬件、 简化接线并降低故障率。[align=center][/align]图3 4 H MI 参数设置功能主控系统中有很多工艺参数需要设置和变更， 根据控制功能将其经常需要改变的磨削参数做成几个界面的参数组（ 见图3 ） ， 使整个系统的结构更加合理。同时利用触摸操作的特性使参数设置变得极为简便和直观。在参数设定时， 可以通过触摸功能键进入参数设定界面， 利用其内带的数字置数键盘， 将此数字键盘设计为弹出式， 在操作人员要设定参数时， 触摸所需改变参数的数字键， 弹出数字键盘进行操作。H MI中每个数据在部件属性中定义并分配了相应的 P L C地址， 依次 输入数字完成后， 按动 s c l 键， 数字键盘消失。 输入的数据确认存入 P L C指定的地址中。同时每个参数值都允许设计有上、 下限限制， 当输入数值超限时， 系统拒绝接受并向操作者发出报警并返回上一次数据。此外， 对重要的系统设备参数组是不允许修改的， 可通过 E a s y B u i l d e r软件的工具库， 对设置界面参数修改进行密码保护， 增加系统的安全性。 编辑：何世平