人机操作界面及组态软件的应用赖指南.ppt

第9章 HMI及组态软件的应用 9.1 HMI(人及操作界面) 传统的人机控制操作界面包括指示灯、主令按钮、开关和电位器等操作人员通过这些设备把操作指令传输到自动控制器中，控制器也通过它们显示当前的控制数据和状态这是一个综合的人机交互界面 随着技术的进步，新的模块化的、集成的人机操作界面产品被开发出来这些HMI产品一般具有灵活的可由用户（开发人员）自定义的信号显示功能，用图形和文本的方式显示当前的控制状态；现代HMI产品还提供了固定或可定义的按键，或者触摸屏输入功能9.1.1 HMI设备 1.HMI设备功能 HMI设备的作用是提供自动化设备操作人员与自控系统（PLC系统）之间的交互界面接口使用HMI设备，可以： （1）在HMI上显示当前的控制状态、过程变量，包括数字量（开关量）和数值等数据 （2）显示报警信息 （3）通过硬件或可视化图形按键输入数字量、数值等控制参数 （4）使用HMI的内置功能对PLC内部进行简单的监控、设置等HMI设备作为一个网络通讯主站与S7-200 CPU相连，因此也有通讯协议、站地址及通讯速率等属性通过串行通讯在两者之间建立的数据对应关系，也就是CPU内部存储区与HMI输入/输出元素间的对应关系。

比如HMI上的按键对应于CPU内部Mx.x的数字量“位”，按下按键时Mx.x置位（为“1”），释放按键时Mx.x复位（为“0”）；或者HMI上某个一个字（Word）长的数值输入（或者输出）域，对应于CPU内部V存储区VWx如图9-1所示 只有建立了这种对应关系，操作人员才可以与PLC的内部用户程序建立交互关系这种联系，以及HMI上究竟如何安排、定义各种元素，需要进行软件的设置，一般称为“组态”各种不同的HMI各自有组态的软件和方法2.Micro系列HMI 西门子为S7-200专门开发了几款HMI产品，在保持低廉价格的同时，能够获得较高的性能它们中有： （1）TD 200/TD 200 C：两行文本显示器，支持最多8×8=64个用户菜单和80条报警消息支持包括中文在内的多种语言，其中TD 200 C还能自由定义按键的种类、大小和位置，多语言切换，并且可以由用户自己设计面板的图案 （2）OP 73 micro：3英寸LCD显示操作面板，带8个系统按键和4个可定义按键支持多行消息和简单图形显示，支持包括中文在内的多语言切换 （3）TP 177 micro：5.7英寸LCD单色触摸显示屏，带一个RS-485口，可通过MPI电缆和PROFIBUS电缆连接S7-200 CPU或EM277,模块通讯口。

上述Micro系列HMI都是西门子为S7-200专门开发的产品，对S7-200的网络通信进行了优化 3.其他HMI产品 除了S7-200专用产品外，西门子还提供了许多SIMATIC系列HMI设备，如TP 170A/B、TP 177A和TP/OP 270系列等等，都可以与S7-200连接通信 4.HMI组态软件 HMI设备上的操作、显示元素与PLC内存的对应关系需要配置才能建立；HMI设备上的显示画面等也需要布置及操作HMI组态软件就是用来完成上述工作 不同的HMI产品使用的组态软件不同，但一个系列的产品往往使用,同一个软件对于S7-200适用的HMI产品来说，它们需要的组态软件有： （1）TD 200/TD 200 C：TD 200文本显示器使用TD 200 Wiard(向导)组态和编程 TP 200 Wizard是集成在S7-200的编程软件STEP 7-Micro/WIN中的组件，安装了STEP-Micro/WIN就有 （2）TP 170A/B、TP/OP 270等：用ProTool Pro组态 （3）OP 73 Micro、TP 177 Micro等：可以用WinCC Flexible Micro以上的版本组态。

TP 170、TP/OP 270等也可以用WinCC Flexible的更高版本组态 9.1.2 HMI软件 在以PC技术为基础的计算机上，也可以运行HMI软件，直接与,控制器通讯并与人交互如Pro Tool Pro RT(运行版)、WinCC Flexible、组态王软件等 1.直接通讯HMI软件 所谓直接通讯就是HMI软件能够支持PLC的通讯协议能够直接连接的HMI软件都通过所谓专用的驱动接口与特定的PLC通讯因此往往是同一厂家的产品之间具有更好的兼容性 对于世界性的通讯标准来说，由于各厂家都是提供符合标准的产品，其通用性也能得到保证例如，S7-200可以通过EM277通讯模块与支持PROFIBUS-DP通讯标准的HMI计算机（包括软件和硬件接口）通讯 2.OPC通讯 OPC是基于微软公司Windows操作系统的OLE技术，用于连接不,同厂家的PLC硬件和HMI软件产品西门子公司专为S7-200开发了OPC Server（服务器）软件，即PC Access.的标准和协议，OPC作为一种工业标准，提供了工业环境中信息交换的统一标准软件接口，该接口位于应用程序的下方因为OPC的统一性和开放性，使得用户程序可以访问不同供应商的硬件。

OPC通讯接口的应用是基于客户端——服务器端的应用模式各厂家只要为它们的产品提供一个标准的OPC Server，便解决了通讯连接问题，其他厂家可以使用不同的OPC客户端来访问标准的OPC Server，从而可以轻松地实现过程数据的监控 运行在计算机上的PC Access软件与S7-200通讯，作为服务器；支持OPC标准的HMI软件，作为OPC Client(客户端)与PC Access通讯，从而可以访问S7-200的数据其典型应用如图9-2所示9.2 TD 200文本显示器 TD 200（Text Display 200）是专门用于S7-200系列的文本显示和操作员界面TD 200支持中文操作和文本显示 TD 200是一个两行的文本显示器,每行20个字符TD 200 V3.0及以上版本支持菜单组态方式,最多可配置8个菜单,每个菜单下最多可以组态8个文本显示屏,最多可以配置64个文本显示屏用户可以使用面板上的箭头按键在各菜单及显示屏之间自由切换TD 200还可以显示多达80条报警消息，报警消息的显示与否由TD 200的组态及CPU中的报警消息的使能位的状态决定报警的配置与以前为TD 200 V2.1版本配置消息文本的方式相似，报警画面中也可以嵌入数据变量。

无论是菜单屏还是报警消息，都可以嵌入S7-200数据变量，并且数据是作为地址单元间接访问的，因此数据地址是固定的，不会随消息文本的修改（甚至翻译）而改变数据既可以显示，也可以由操作人员进行设置修改 使用TD 200还可以设置CPU实时时钟，访问CPU内存变量，或对开关量输入/输出进行强制在安全方面，TD 200可以设置密码，以限制对设备的操作 西门子提供了两种TD 200设备：TD 200C和TD 200TD 200增加了个性化的功能，可由用户定义自己的标识，按键布局，按键的多少（最多20个键）、大小、位置及颜色都可以改变用户使用KeyPad Designer软件为TD 200创建面板键盘图，定义按键功能，并将生成的位图打印在西门子公司专门提供的TD 200覆膜上，然后将其贴在TD 200C上即可 在TD 200向导组态时可以选择用户自定义键盘并选择在KeyPad Designer中已经配置好的自定义键盘文件组态完TD 200C后，自定义按键的地址可以在向导生成的符号表中找到 如果不选择用户自定义面板，TD 200C的面板键盘布局及功能与TD 200相同 除此之外与TD 200 V3.0相比，TD 200C除了拥有TD 200所有的功能外，还增加了以下新功能：,（1）可选的嵌入符号。

（2）可视的按键反馈功能，即在设置此功能后，当按键有效按下后，TD 200C屏幕上会有符号显示 （3）存储卡的操作功能（可将项目文件写入PLC存储卡中） （4）直接对PLC存储单元的数值进行编辑（写入） （5）改变PLC的操作模式（运行 编程） 与TD 200C相比，TD 200面板的所有键的布局为固定的，不能随意更改它提供了四个可预定义的功能键,使用Shift组合键，用户共可以定义8个置位（或瞬时通）功能 TD 200C与TD 200除了以上提到的功能区别外，其它功能都相同，以下提到的TD 200为两种型号的统称TD 200包装中提供了专用电缆（TD/CPU电缆）用以与S7-200 CPU连接，电缆能从CPU通讯口上取得TD 200所需的24V直流电源TD 200同时提供了24V直流电源输入接口，仅供通过PROFIBUS电缆连接到CPU或PPI网络上时使用 TD 200作为主站在PPI网络上工作网路上的TD 200（包括其它设备）都有唯一的地址1个S7-200 CPU的通讯口最多可以连接3个TD 200；1个TD 200只能与1个S7-200 CPU建立连接当S7-200 CPU连接的TD 200的距离超过50米，或者TD 200的连接数超过CPU通讯口的限制时，可以将其连接到EM 277 DP从站模块上。

EM 277与TD 200最远通讯距离可以到1000m，最多可以挂5个TD 200 连接到同一个S7-200 CPU的多个TD 200可以访问同一个参数,块，也可设置不同的数据块偏移地址按不同的参数块工作不同的参数块可以分多次调用TD 200向导定义产生 STEP 7-Micro/WIN提供了集成的TD 200组态工具TD 200的组态信息全部保存在S7-200 CPU中，可以方便地更换TD 200而不必重新组态 TD 200通过设定S7-200 CPU的地址决定访问哪个CPU，使用数据块偏移地址访问自身的组态信息（即TD参数块）这些参数，包括TD 200自身的地址和通讯速率等在TD 200的系统菜单中设置 9.2.1 文本显示向导 文本显示向导可以指导用户快速地完成TD 200的组态Micro/WIN V4.0以上的版本已经更新了其TD 200向导，要使用TD 200 V3.0以上的版本或TD200C的新功能必须使用Micro/WIN V4.0,以上版本的软件对其进行组态它同时还兼容对TD 200 V2.1及以前版本的组态功能 在STEP 7-Micro/WIN 导航栏的“工具”中单击“TD 200向导”图标或在命令菜单中选择“Tools”＞“TD 200 Wizard”，STEP 7进入向导组态TD 200。

以下主要是以TD 200 V3.0为例的组态步骤TD 200C的编程如果不选择用户自定义面板，则与以下步骤相似 在使用向导时必须先对项目进行编译，在随后弹出的对话框中选择“Yes”，确认编译如果已有的程序中存在错误，或者存在没有编完的指令，编译不能通过，则不能继续编程 使用TD 200向导的主要步骤有配置TD 200、定义用户菜单、定义报警消息1.配置TD 200 第一步：选择TD200型号及版本，如图9-3所示 通常确定自己所用的TD 200设备的型号有两种方法：一是给TD上电，在初始画面上会显示出TD的型号和版本号；另外一种方法是在TD的背面找到其型号和版本号 第二步：选择及定义TD的功能和数据更新速率，如图9-4所示 第三步：设定语言及字体将系统菜单及用户文本显示语言定义为中文 第四步：定义按键功能 加上Shift组合键功能，TD200一共可提供8个功能键（F1～F4，Shift+F1～Shift+F4）直接控制PLC中的数据位每一个键都可以分别设置为置位或瞬时接通功能如图9-5所示图9-3 文本显示器配置向导,图9-4 功能定义,图9-5 设置按键工作方式,这些功能键的地址由向导自动分配，在修改了向导或进行翻译后，有可能引起功能键地址的变化。

功能键地址可以在向导自动生成的符号表中找到 2.定义用户菜单。