当人机界面在3MZ136磨床控制系统改装中

人机界面在3MZ136磨床控制系统改装中的应用

目前PLC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PLC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报告：实验数据及标记性表格可自动成报告并进行打印统的重要内容。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，HMI）的出现，对于在构建PLC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、触摸电阻络、显示器、存储器和IYO扩展接口构成。HMI由特殊设计的计算机系统（32位RISCCPU芯片）为核心，在STN、TFr液晶显示屏或EL（电发光）显示器上罩盖有透明的电阻络式触摸屏。触动屏幕时，电阻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HMI上设置触摸控件可把HMI作为操作面板进行不言而喻控制操作，报警处理及打印；此外，新一代HMI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UCN281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PLC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OMRON 实现，而系统的监控和交互式操作界面任务将由HMI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HMI选用步进公司的e VIEW一506L。

2、HMI与PLC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 LINK（直接连接）方式进行通讯。在该方式下，HMI根据要求直接读人PLC的数据或把数据写入PLC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PLC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PLC的输人输出（i／o）、寄存器（R）、中间寄存器（M）的地址，运行时HMI就能自动与PLC进行数据交换。直接读取或改写PLC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HMI的触摸操作，可向PLC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dHMI编程软件EasyBuilder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。EasyBuilder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EasyBuilder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HMI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HMI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。

图3

4HMI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。在参数设定时调剂两支点间距，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。HMI中每个数据在部件属性中定义并分配了相应的PLC地址，依次输入数字完成后，按动scl键，数字键盘消失。

输入的数据确认存入PLC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EasyBuilder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。