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第7章精简系列面板的组态与应用7.1精简系列面板1．人机界面在控制领域，人机界面一般特指用于操作人员与控制系统之间进行对话和相互作用的专用设备。人机界面可以用字符、图形和动画动态地显示现场数据和状态，操作人员可以通过人机界面来控制现场的被控对象。此外，人机界面还有报警、用户管理、数据记录、趋势图、配方管理、通信等功能。2．触摸屏用户可以在触摸屏上生成满足自己要求的触摸式按键。触摸屏使用直观方便，易于操作。现在的触摸屏一般使用TFT液晶显示器。3．人机界面的工作原理首先需要用计算机上运行的组态软件对人机界面组态。生成满足用户要求的画面。组态结束后将画面和组态信息编译和下载到人机界面的存储器中。在控制系统运行时，人机界面和PLC之间通过通信来交换信息，从而实现人机界面的各种功能。4.精简系列面板精简系列面板主要与S7-1200配套，它适用于简单应用，有很高的性能价格比，有触摸屏和功能可以定义的按键。第二代精简面板有4.3in、7in、9in和12in的高分辨率64K色宽屏显示器，支持垂直安装，用TIA博途V13或更高版本组态。有一个RS-422/RS-485接口，一个RJ45以太网接口和一个USB2.0接口。采用TFT真彩液晶屏，64K色。RJ45以太网接口的通信速率为10M/100Mbit/s。5．西门子的其他人机界面简介高性能的精智系列面板有显示器为4in、7in、9in、12in和15in的按键型和触摸型面板，还有22in的触摸型面板。支持多种通信协议，有PROFINET接口和USB接口。精彩系列面板SmartLineIE是与S7-200和S7-200SMART配套的触摸屏，有7in和10in两种显示器，有以太网接口和RS-422/485接口。Smart700IE具有很高的性能价格比。移动面板可以在不同的地点灵活应用。MobilePanel177的显示器为5.7in，MobilePanel277的显示器有8in和10in两种规格。此外还有8in的无线移动面板。6．博途中的WinCC简介STEP7内含的WinCCBasic可以用于精简系列面板的组态。TIA博途中的WinCCProfessional可以对精彩系列面板之外的西门子HMI组态，精彩系列面板用WinCClexible组态。7.2精简系列面板的画面组态7.2.1画面组态的准备工作1．添加HMI设备在项目视图中生成一个名为“PLC_HMI”的新项目，CPU为CPU1214C。单击“添加新设备”对话框中的“HMI”按钮，去掉复选框“启动设备向导”的勾，添加一块4in的第二代精简系列面板KTP400BasicPN。2．组态连接单击按下网络视图工具栏上的“连接”按钮，设置连接类型为“HMI连接”。用拖拽的方法生成“HMI_连接_1”。3．打开画面将自动生成的“画面_1”的名称改为“根画面”。双击打开根画面，可以用工作区下面的有%的下拉式列表来改变画面的放大倍数。也可以用该按钮右边的滑块快速设置画面的显示比例。单击选中画面，用巡视窗口中“背景色”选择框设置画面的背景色为白色。4．对象的移动与缩放在画面上生成一个按钮，单击选中该按钮，按钮四周出现8个小正方形。将鼠标的光标放到按钮上，光标变为十字箭头图形。按住鼠标左键并移动鼠标，可将按钮移动到希望的位置。用鼠标左键单击选中按钮，选中某个角的小正方形，鼠标的光标变为45的双向箭头，按住左键并移动鼠标，可以同时改变按钮的长度和宽度。用鼠标左键选中按钮4条边中点的某个小正方形，鼠标的光标变为水平或垂直的双向箭头，按住左键并移动鼠标，可将选中的对象沿水平方向或垂直方向放大或缩小。7.2.2组态指示灯与按钮1．生成和组态指示灯指示灯用来显示BOOL变量“电动机”的状态。将工具箱的选项板“基本对象”中的“圆”拖放到画面上希望的位置。用鼠标调节圆的位置和大小。选中圆后选中巡视窗口的“外观”，设置圆的边框为默认的黑色，样式为实心，宽度为3个像素点，填充色为深绿色，填充图案为实心。选中巡视窗口的“布局”，可以微调圆的位置和大小。选中巡视窗口的“属性动画显示”，双击“添加新动画”，再双击出现的“添加动画”对话框中的“外观”。设置指示灯在PLC的位变量“电动机”的“范围”值为0和1时，背景色分别为深绿色和浅绿色，对应于指示灯熄灭和点亮。2．生成和组态按钮按钮用来将各种操作命令发送给PLC。将工具箱的“按钮”图标拖放到画面上，用鼠标调节按钮的位置和大小。单击选中放置的按钮，选中巡视窗口的“常规”，用单选框选中“模式”域和“标签”域的“文本”，输入按钮未按下时显示的文本为“起动”。如果选中复选框“按钮‘按下’时显示的文本”，可以分别设置未按下时和按下时显示的文本。未选中它时，按下和未按下时按钮上显示的文本相同。选中巡视窗口的“外观”，设置按钮的背景色为浅灰色，文本色为黑色。选中巡视窗口的“布局”，如果选中复选框“使对象适合内容”，将根据按钮上的文本的字数和字体大小自动调整按钮的大小。选中巡视窗口的“文本格式”，可以定义以像素点（px）为单位的文字的大小。字体为宋体，不能更改。可以设置字形和附加效果。3．设置按钮的事件功能选中巡视窗口的“属性事件释放”，单击视图右边窗口的表格最上面一行，选择“系统函数”列表中的函数“复位位”。单击表中第2行，选中PLC的默认变量表中的变量“起动按钮”。在HMI运行时按下该按钮，将变量“起动按钮”复位为0状态。选中巡视窗口的“属性事件按下”，用同样的方法设置在HMI运行时按下该按钮，执行系统函数“置位位”。该按钮为点动按钮。选中组态好的按钮，执行复制和粘贴操作。放置好新生成的按钮后选中它，设置其文本为“停止”，按下该按钮时将变量“停止按钮”置位，放开该按钮时将它复位。7.2.3组态文本域与I/O域1．生成与组态文本域将工具箱中的文本域图标拖放到画面上，单击选中它，选中巡视窗口的“常规”，键入文本“当前值”。可以在“常规”属性中设置字体大小和“适合大小”。在“外观”对话框设置其背景色为浅蓝色，填充图案为实心，文本颜色为黑色。边框的宽度为0（没有边框）。在“布局”对话框设置四周的边距均为3，选中复选框“使对象适合内容”。在“文本格式”属性中设置字体的大小为16个像素点。选中画面上的文本域，执行复制和粘贴操作。放置好新生成的文本域后选中它，设置其文本为“预设值”，背景色为白色，其他属性不变。2．生成与组态I/O域有3种模式的I/O域：输出域用于显示PLC的变量的数值。输入域用于操作员键入数字或字母，并用PLC的变量保存它们的值。输入/输出域同时具有输入域和输出域的功能。将工具箱中的I/O域图标拖放到画面上文本域“当前值”的右边，选中生成的I/O域。选中巡视窗口的“常规”，设置I/O域为输出域，连接的过程变量为“当前值”。该变量的数据类型为Time（以ms为单位的双整数时间值）。在“格式”域，采用默认的显示格式“十进制”，设置“格式样式”为有符号数s9999999，小数点后的位数为3。在“外观”视图设置IO域的单位为s（秒），画面上I/O域的显示格式为“+000.000s”，背景色为灰色。“布局”“文本格式”属性的设置与文本域的相同。选中画面上的I/O域，执行复制和粘贴操作。放置好新生成的I/O域后选中它，单击巡视窗口的“属性属性常规”，设置其模式为“输入/输出”，连接的过程变量为“预设值”，变量的数据类型为Time，属性与前一个I/O域基本上相同，背景色为白色。7.3精简系列面板的仿真与运行7.3.1PLC与HMI的集成仿真1.HMI仿真调试的方法WinCC的运行系统（Runtime）用来在计算机上运行用WinCC的工程系统组态的项目。在没有HMI设备的情况下，可以用运行系统来对HMI设备仿真。有下列3种仿真调试的方法，本节主要介绍集成仿真。（1）使用变量仿真器仿真如果手中既没有HMI设备，也没有PLC，可以用变量仿真器来检查人机界面的部分功能。因为没有运行PLC的用户程序，这种仿真方法只能模拟实际系统的部分功能。（2）使用S7-PLCSIM和运行系统的集成仿真用WinCC的运行系统对HMI设备仿真，用S7-PLCSIM对S7-300/400/1200/1500仿真。不需要HMI设备和PLC的硬件，接近真实控制系统的运行情况。（3）连接硬件PLC的仿真如果有硬件PLC，在建立起计算机和S7PLC通信连接的情况下，用计算机模拟HMI设备的功能。这种仿真的效果与实际系统基本上相同。2．PLC与HMI的变量表HMI的变量分为外部变量和内部变量。外部变量是PLC中定义的存储单元的映像，其值随PLC程序的执行而改变。HMI的内部变量存贮在HMI设备的存储器中，与PLC没有连接关系，只有HMI设备能访问内部变量。内部变量只有名称，没有地址。PLC的默认变量表中的“起动按钮”和“停止按钮”信号来自HMI画面上的按钮，用画面上的指示灯显示变量“电动机”的状态。在HMI默认的变量表中，将变量“电动机”和“当前值”的采集周期由1s改为100ms。单击空白行的“PLC变量”列，可以用打开的对话框将PLC变量表中的变量传送到HMI变量表。在组态画面上的按钮时，如果使用了PLC的变量表中的变量，该变量将会自动地添加到HMI的变量表中。3．PLC的程序组态CPU属性时，设置MB1为系统存储器字节，首次扫描时FirstScan（M1.0）的常开触点接通，MOVE指令将变量“预设值”设置为10s。变量“预设值”和“当前值”的数据类型为Time。T1是TON的背景数据块的符号地址。“T1”.Q是TON的位输出，定时器和“T1”.Q的常闭触点组成了一个锯齿波发生器，其当前值在0到其预设时间值PT之间反复变化。4．PLC与HMI的集成仿真双击Windows7的控制面板中的“设置PG/PC接口”，单击“为使用的接口分配参数”列表框中的“PLCSIMS7-1200/S7-1500.TCPIP.1”，设置“应用程序访问点”为“S7ONLINE(STEP7)--PLCSIMS7-1200/S7-1500.TCPIP.1”。选中项目树中的PLC_1，单击工具栏上的“开始仿真”按钮，打开S7-PLCSIM。将程序下载到仿真CPU，仿真PLC自动切换到RUN模式。选中博途中的HMI_1站点，单击工具栏上的“开始仿真”按钮，起动HMI运行系统仿真器，出现仿真面板的根画面。检查画面中的按钮是否能控制指示灯。画面上定时器的当前值应从0s开始不断增大，等于预设值时又从0s开始增大。单击画面上“预设值”右侧的的输入/输出域，用出现的数字键盘修改预设值。修改后当前值按新的预设值变化。7.3.2HMI与PLC通信的组态与操作本节以精智面板TP700和S7-1200的通信为例。1．用HMI的控制面板设置通信参数TP700通电，结束启动过程后，屏幕显示WindowsCE的桌面，屏幕中间是StartCenter。“Transfer”按钮用于将HMI设备切换到传输模式。“Start”按钮用于打开保存在HMI设备中的项目，并显示启动画面。按下“Settings”按钮，打开控制面板。双击“Transfer”按钮，打开“TransferSettings”对话框。选中“Automatic”，采用自动传输模式。选中“Transferchannel”列表中的PN/IE。单击“Properties”按钮，打开网络连接对话框。双击网络连接对话框中的PN_X1（以太网接口）图标，打开“‘PN_X1’Settings”对话框。用单选框选中“SpecifyanIPaddress”，由用户设置PN_X1的IP地址。用屏幕键盘输入IP地址和子网掩码，“DefaultGateway”是默认的网关。设置好后按“OK”按钮退出。2．下载的准备工作设置好HMI的通信参数之后，用“设置PG/PC接口”对话框，设置应用程序访问点为实际使用的计算机网卡和通信协议。设置计算机的以太网卡的IP地址为192.168.0.x，第4个字节的值x不能与别的设备相同，子网掩码为255.255.255.0。3．将组态信息下载