6.5 PLC与HMI通信
本节将介绍PLC与人机界面的通信
学习目标
- 了解HMI的功能、分类和作用
- 掌握PLC与HMI的通信配置方法
- 理解变量映射和数据交换原理
- 熟悉HMI画面设计基础
- 能够配置报警和历史记录功能
一、HMI概述
1.1 HMI定义
HMI（Human Machine Interface）人机界面，也称为触摸屏或操作面板，是操作人员与控制系统之间的交互界面。
自动化系统中HMI的位置：
┌─────────────────────────────────────────┐
│ 管理层 │
│ SCADA/MES/ERP │
└──────────────────┬──────────────────────┘
│
┌──────────────────┴──────────────────────┐
│ 监控层 │
│ ┌───────────────────┐ │
│ │ HMI │ ◄── 人机交互│
│ │ 人机界面 │ │
│ └─────────┬─────────┘ │
└────────────────┼────────────────────────┘
│
┌────────────────┴────────────────────────┐
│ 控制层 │
│ PLC/DCS │
└──────────────────┬──────────────────────┘
│
┌──────────────────┴──────────────────────┐
│ 现场层 │
│ 传感器/执行器/驱动器 │
└─────────────────────────────────────────┘1.2 HMI主要功能
| 功能类别 | 具体功能 | 说明 |
|---|---|---|
| 监视功能 | 状态显示 | 显示设备运行状态 |
| 数据显示 | 实时数值、图表 | |
| 动画显示 | 动态模拟工艺流程 | |
| 控制功能 | 启停操作 | 控制设备启动/停止 |
| 参数设置 | 设定工艺参数 | |
| 切换模式 | 手动/自动切换 | |
| 记录功能 | 报警记录 | 记录报警信息 |
| 历史趋势 | 数据变化曲线 | |
| 操作日志 | 记录操作行为 | |
| 管理功能 | 权限管理 | 用户分级管理 |
| 配方管理 | 存储工艺配方 | |
| 报表打印 | 生成生产报表 |
1.3 HMI分类
按尺寸分类：
┌──────────────────────────────────────────┐
│ 小型（4-7寸） │ 简单监控，成本低 │
│ 中型（10-12寸）│ 主流应用，功能适中 │
│ 大型（15-21寸）│ 复杂系统，功能强大 │
│ 工控机 │ PC级功能，扩展性强 │
└──────────────────────────────────────────┘
按类型分类：
┌──────────────────────────────────────────┐
│ 文本显示器 │ 简单数码显示 │
│ 图形显示器 │ 单色/彩色图形 │
│ 触摸屏 │ 触摸操作，主流选择 │
│ 平板电脑 │ 移动监控，Web访问 │
└──────────────────────────────────────────┘1.4 主流HMI品牌
| 品牌 | 产品系列 | 编程软件 | 特点 |
|---|---|---|---|
| 西门子 | TP/KP/KTP/TP Comfort | WinCC/TIA Portal | 与S7无缝集成 |
| 三菱 | GOT2000/GOT1000 | GT Designer3 | 与三菱PLC配合好 |
| 欧姆龙 | NS/NA系列 | CX-Designer | 功能丰富 |
| 威纶通 | MT/cMT系列 | EBPro | 性价比高 |
| 昆仑通态 | TPC系列 | MCGS | 国产主流 |
| 普洛菲斯 | GP系列 | GP-Pro EX | 驱动丰富 |
二、通信连接方式
2.1 物理连接方式
HMI与PLC连接方式：
1. 串口连接（RS232/RS485）
┌─────┐ 串口线 ┌─────┐
│ HMI │ ═══════════════ │ PLC │
└─────┘ RS232/485 └─────┘
特点：简单、成本低、距离有限
2. 以太网连接
┌─────┐ ┌─────┐
│ HMI │ ──┐ ┌── │ PLC │
└─────┘ │ │ └─────┘
│ ┌─────┐ │
└─┤交换机├─┘
└─────┘
特点：速度快、支持多连接、便于扩展
3. 总线连接（MPI/PROFIBUS）
┌─────┐ MPI/DP ┌─────┐
│ HMI │ ═══════════════ │ PLC │
└─────┘ └─────┘
特点：专用协议、集成度高2.2 通信协议
| 协议类型 | 适用场景 | PLC支持 |
|---|---|---|
| MPI | 西门子S7-300/400 | 西门子专用 |
| PROFIBUS | 西门子系统 | 西门子专用 |
| PROFINET | 西门子以太网 | 西门子专用 |
| Modbus RTU | 串口通用 | 多品牌 |
| Modbus TCP | 以太网通用 | 多品牌 |
| MC协议 | 三菱以太网 | 三菱专用 |
| FINS | 欧姆龙 | 欧姆龙专用 |
| EtherNet/IP | AB系统 | AB专用 |
2.3 西门子HMI连接配置
TIA Portal集成配置：
1. 添加HMI设备
项目视图 → 添加新设备 → HMI
选择型号如：KTP700 Basic
2. 选择PLC连接
HMI连接向导 → 选择目标PLC
3. 配置连接参数
┌────────────────────────────────┐
│ 接口类型：PROFINET │
│ HMI IP：192.168.0.2 │
│ PLC IP：192.168.0.1 │
│ 连接名称：HMI_Connection_1 │
└────────────────────────────────┘
4. 自动创建变量表
HMI变量自动与PLC变量关联MPI/DP连接配置：
网络视图配置：
┌─────────────────────────────────────┐
│ 网络类型：MPI/PROFIBUS │
│ 地址分配： │
│ - PLC：2 │
│ - HMI：1 │
│ 传输速率：187.5Kbps │
└─────────────────────────────────────┘2.4 三菱HMI连接配置
GT Designer3配置：
1. 新建工程
工程 → 新建工程
选择：GOT2000系列 → GT27型号
2. 设置通信
公共设置 → 控制器设置
3. 选择连接方式
┌────────────────────────────────┐
│ 通道1：以太网 │
│ 协议：MELSEC-Q/L │
│ PLC IP：192.168.0.10 │
│ 端口：5007 │
│ │
│ 通道2：串口（可选） │
│ 协议：MELSEC-FX │
│ 端口：COM1 │
│ 波特率：38400 │
└────────────────────────────────┘2.5 威纶通HMI连接配置
EBPro配置：
1. 新建工程
文件 → 新建工程
选择HMI型号
2. 系统参数设置
编辑 → 系统参数 → 设备列表
3. 添加PLC设备
┌────────────────────────────────┐
│ 设备类型： │
│ - SIEMENS S7-1200 (以太网) │
│ - Mitsubishi FX (串口) │
│ - Modbus RTU/TCP │
│ │
│ 连接参数： │
│ IP：192.168.0.1 │
│ 端口：102 (S7) │
│ 超时：3000ms │
└────────────────────────────────┘三、变量映射与数据交换
3.1 变量类型
HMI变量分类：
┌─────────────────────────────────────────┐
│ 外部变量（PLC变量） │
│ - 直接读写PLC数据 │
│ - 需要通信连接 │
│ - 如：DB1.DBW0、M0.0、VD100 │
├─────────────────────────────────────────┤
│ 内部变量（HMI变量） │
│ - 存储在HMI本地 │
│ - 不占用通信资源 │
│ - 用于画面内部数据 │
├─────────────────────────────────────────┤
│ 系统变量 │
│ - HMI系统提供 │
│ - 如：日期时间、画面编号 │
└─────────────────────────────────────────┘3.2 变量地址映射
西门子S7变量映射：
| HMI变量类型 | PLC地址示例 | 说明 |
|---|---|---|
| Bool | DB1.DBX0.0 | DB1第0字节第0位 |
| Int | DB1.DBW10 | DB1第10字节开始的字 |
| DInt | DB1.DBD20 | DB1第20字节开始的双字 |
| Real | DB1.DBD30 | 浮点数 |
| String | DB1.DBB40 | 字符串 |
| M位 | M100.0 | M区位地址 |
| MW | MW200 | M区字地址 |
三菱PLC变量映射：
| HMI变量类型 | PLC地址示例 | 说明 |
|---|---|---|
| Bit | M100 | M继电器 |
| Bit | X0 | 输入继电器 |
| Bit | Y0 | 输出继电器 |
| Word | D100 | 数据寄存器 |
| DWord | D200 | 双字(D200-D201) |
| Float | D300 | 浮点数(D300-D301) |
3.3 采集周期设置
变量采集周期建议：
┌────────────────────────────────────────────┐
│ 采集周期 │ 应用场景 │
├──────────┼──────────────────────────────────┤
│ 100ms │ 实时状态显示、动画 │
│ 250ms │ 数值显示、趋势曲线 │
│ 500ms │ 一般监控数据 │
│ 1s │ 非关键参数 │
│ 按需 │ 报警触发、事件驱动 │
└────────────────────────────────────────────┘
注意事项：
- 采集周期过短会增加通信负担
- 根据数据重要性分级设置
- 报警变量建议使用快速采集3.4 数据格式转换
常用数据转换：
1. 模拟量标定
工程值 = (原始值 - 原始下限) × (工程上限 - 工程下限)
─────────────────────────────────────
(原始上限 - 原始下限)
+ 工程下限
示例：0-27648 → 0-100%
百分比 = 原始值 × 100 / 27648
2. BCD转换
BCD码(16进制) → 十进制显示
0x1234 → 1234
3. 位组合/分解
字节 = Bit7×128 + Bit6×64 + ... + Bit0×1四、画面设计基础
4.1 画面类型
典型HMI画面结构：
┌─────────────────────────────────────────┐
│ 系统导航画面 │
│ (主画面，含导航按钮) │
└─────────────────────────────────────────┘
│
┌──────┼──────┐
│ │ │
┌───┴───┐┌─┴──┐┌──┴───┐
│工艺流程││参数 ││报警 │
│ 画面 ││设置 ││画面 │
└────────┘└────┘└──────┘
│
┌───┴───┐
│设备详情│
│ 弹出窗 │
└────────┘常用画面类型：
| 画面类型 | 功能说明 | 示例内容 |
|---|---|---|
| 总览画面 | 系统概览 | 设备状态、产量、运行状态 |
| 工艺画面 | 流程显示 | 管道、阀门、设备动画 |
| 参数画面 | 设定参数 | 温度设定、速度调整 |
| 趋势画面 | 历史曲线 | 温度、压力变化趋势 |
| 报警画面 | 报警列表 | 当前报警、历史报警 |
| 配方画面 | 配方管理 | 配方选择、编辑 |
| 用户画面 | 权限管理 | 登录、注销、权限设置 |
4.2 画面元素
常用画面对象：
┌─────────────────────────────────────────────────┐
│ 显示类 │
│ 文本框、数值显示、状态指示灯 │
│ 棒图、仪表盘、趋势曲线 │
├─────────────────────────────────────────────────┤
│ 操作类 │
│ 按钮、开关、滑块 │
│ 数值输入、选择列表 │
├─────────────────────────────────────────────────┤
│ 动画类 │
│ 管道流动、设备运转 │
│ 填充动画、位置移动 │
├─────────────────────────────────────────────────┤
│ 导航类 │
│ 画面切换按钮 │
│ 弹出窗口、下拉菜单 │
└─────────────────────────────────────────────────┘4.3 动画效果
常用动画类型：
1. 可见性动画
条件：PLC位变量
效果：显示/隐藏
应用：故障指示灯
IF Motor_Running THEN
显示运行图标
ELSE
显示停止图标
END_IF
2. 填充动画
变量：液位值(0-100%)
效果：从下到上填充
应用：液位显示
填充高度 = 容器高度 × 液位值 / 100
3. 位置动画
变量：位置值
效果：对象移动
应用：传送带上物料
X坐标 = 起始位置 + 位置值 × 像素/单位
4. 旋转动画
变量：角度/速度
效果：对象旋转
应用：电机、风扇
旋转角度 = 旋转角度 + 速度 × 周期4.4 画面设计示例
电机控制画面布局：
┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│ [标题栏] 电机控制画面 2024-01-15 │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ ┌──────────┐ 状态: [●] 运行中 │
│ │ │ │
│ │ 电机 │ 速度: [ 1500 ] RPM │
│ │ 动画 │ │
│ │ │ 电流: [ 12.5 ] A │
│ │ M │ │
│ │ │ 温度: [ 45.2 ] ℃ │
│ └──────────┘ │
│ │
│ ┌─────┐ ┌─────┐ ┌─────┐ │
│ │启动 │ │停止 │ │复位 │ │
│ └─────┘ └─────┘ └─────┘ │
│ │
│ 速度设定: [________] RPM [确认] │
│ │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│ [主画面] [参数] [报警] [趋势] [返回] │
└─────────────────────────────────────────────────────┘4.5 画面设计规范
HMI画面设计原则：
┌─────────────────────────────────────────────────┐
│ 1. 布局规范 │
│ - 重要信息放在显眼位置 │
│ - 操作按钮大小适中(≥40×40像素) │
│ - 保持画面简洁，避免过度拥挤 │
├─────────────────────────────────────────────────┤
│ 2. 颜色规范 │
│ - 红色：报警、停止、故障 │
│ - 绿色：运行、正常、启动 │
│ - 黄色：警告、注意 │
│ - 蓝色：信息、手动 │
│ - 灰色：未激活、禁用 │
├─────────────────────────────────────────────────┤
│ 3. 文字规范 │
│ - 字体大小≥12pt │
│ - 使用清晰易读的字体 │
│ - 标签与数值对齐 │
├─────────────────────────────────────────────────┤
│ 4. 交互规范 │
│ - 重要操作需二次确认 │
│ - 提供明确的操作反馈 │
│ - 导航结构清晰，层级不超过3层 │
└─────────────────────────────────────────────────┘五、报警系统配置
5.1 报警类型
| 报警类型 | 触发方式 | 应用场景 |
|---|---|---|
| 位报警 | Bool变量=1 | 开关量故障 |
| 模拟量报警 | 超上下限 | 温度、压力越限 |
| 事件报警 | 状态变化 | 启停、模式切换 |
| 系统报警 | HMI内部 | 通信故障 |
5.2 报警配置
西门子TIA Portal报警配置：
报警参数设置：
┌────────────────────────────────────────────┐
│ 报警类：自定义报警类 │
│ │
│ 报警1： │
│ 触发变量：DB100.DBX0.0 │
│ 报警文本：电机过载保护动作 │
│ 报警类别：故障 │
│ 优先级：高 │
│ │
│ 报警2： │
│ 触发变量：DB100.DBD10 │
│ 报警方式：高限报警 │
│ 上限值：100.0 │
│ 报警文本：温度过高 当前值:%f℃ │
│ 报警类别：警告 │
└────────────────────────────────────────────┘5.3 报警画面设计
报警画面布局：
┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│ 当前报警 [确认] [确认全部] [筛选▼] │
├───┬────────┬──────────────────────┬────────┬───────┤
│ # │ 时间 │ 报警信息 │ 状态 │ 操作 │
├───┼────────┼──────────────────────┼────────┼───────┤
│ 1 │ 10:25 │ 电机M1过载 │ ● 活动 │ [确认]│
│ 2 │ 10:20 │ 温度传感器T1故障 │ ● 活动 │ [确认]│
│ 3 │ 09:45 │ 压力过高报警 │ ○ 已确认│ │
│ 4 │ 09:30 │ 液位低报警 │ ○ 已恢复│ │
└───┴────────┴──────────────────────┴────────┴───────┘
│ │
│ 报警统计：活动:2 已确认:1 已恢复:1 │
└─────────────────────────────────────────────────────┘
报警状态图标：
● 红色闪烁 - 未确认活动报警
● 红色常亮 - 已确认活动报警
○ 黄色 - 已恢复未确认
○ 绿色 - 已恢复已确认5.4 报警记录与查询
报警历史功能：
┌────────────────────────────────────────────┐
│ 存储方式： │
│ - HMI内部存储（CF卡/U盘） │
│ - 数据库存储（SQL Server） │
│ │
│ 查询条件： │
│ - 时间范围 │
│ - 报警类别 │
│ - 报警级别 │
│ - 设备区域 │
│ │
│ 导出格式： │
│ - CSV文件 │
│ - Excel表格 │
│ - PDF报表 │
└────────────────────────────────────────────┘六、历史趋势与数据记录
6.1 趋势曲线配置
趋势曲线参数：
┌────────────────────────────────────────────┐
│ 变量配置： │
│ 变量1：温度PV（红色） │
│ 变量2：温度SP（蓝色） │
│ 变量3：加热输出（绿色） │
│ │
│ 时间设置： │
│ 采集周期：1秒 │
│ 显示范围：10分钟 │
│ 存储周期：5秒 │
│ │
│ 显示设置： │
│ Y轴范围：0-150 │
│ 网格显示：开 │
│ 标尺显示：开 │
└────────────────────────────────────────────┘6.2 趋势画面示例
趋势曲线画面：
┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│ 温度趋势曲线 [实时] [历史] [导出] │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│ 150│ │
│ │ ╱╲ │
│ 100│ ╱──╲╱ ╲────────── ← 温度PV │
│ │ ╱ │
│ 50│──╱───────────────────── ← 温度SP │
│ │ │
│ 0└───────────────────────────────────────────── │
│ 10:00 10:02 10:04 10:06 10:08 10:10 │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│ ■温度PV: 85.5℃ ■温度SP: 80.0℃ ■输出: 45% │
└─────────────────────────────────────────────────────┘6.3 数据归档配置
数据归档设置：
┌────────────────────────────────────────────────────┐
│ 归档变量： │
│ - 温度1 (每5秒记录) │
│ - 压力1 (每10秒记录) │
│ - 流量1 (每5秒记录) │
│ - 产量 (每分钟记录) │
│ │
│ 存储位置： │
│ - 内部存储：1GB │
│ - 外部存储：USB/CF卡 │
│ - 网络存储：共享文件夹 │
│ │
│ 存储策略： │
│ - 循环覆盖：存满后覆盖最旧数据 │
│ - 自动备份：每天00:00备份 │
│ - 保留天数：30天 │
└────────────────────────────────────────────────────┘七、用户权限管理
7.1 用户等级
典型权限等级设置：
┌──────┬────────────────────────────────────────────┐
│ 等级 │ 权限范围 │
├──────┼────────────────────────────────────────────┤
│ 操作员│ 查看画面、基本操作 │
│ (1级) │ 启停设备、查看报警 │
├──────┼────────────────────────────────────────────┤
│ 班长 │ 操作员权限 + │
│ (2级) │ 参数修改、报警确认 │
├──────┼────────────────────────────────────────────┤
│ 工程师│ 班长权限 + │
│ (3级) │ 配方修改、系统参数 │
├──────┼────────────────────────────────────────────┤
│ 管理员│ 全部权限 │
│ (4级) │ 用户管理、系统配置 │
└──────┴────────────────────────────────────────────┘7.2 登录界面设计
登录弹窗：
┌───────────────────────────────┐
│ 用户登录 │
├───────────────────────────────┤
│ │
│ 用户名: [______________] │
│ │
│ 密 码: [**************] │
│ │
│ [登录] [取消] │
│ │
│ 当前用户: 访客 │
│ 登录时间: -- │
└───────────────────────────────┘
安全设置：
- 密码长度≥6位
- 错误次数限制（3次锁定）
- 自动注销时间（15分钟无操作）
- 操作日志记录八、配方管理
8.1 配方结构
配方系统结构：
┌─────────────────────────────────────────────────┐
│ 配方表 │
├──────────┬─────────┬─────────┬─────────────────┤
│ 配方名称 │ 参数1 │ 参数2 │ 参数3 │
├──────────┼─────────┼─────────┼─────────────────┤
│ 产品A │ 100 │ 50.0 │ 1200 │
│ 产品B │ 150 │ 60.0 │ 1500 │
│ 产品C │ 200 │ 70.0 │ 1800 │
└──────────┴─────────┴─────────┴─────────────────┘
配方操作：
1. 选择配方
2. 下载到PLC
3. 从PLC上传
4. 保存配方
5. 删除配方8.2 配方画面示例
配方管理画面：
┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│ 配方管理 │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│ 配方列表： 配方参数： │
│ ┌──────────────┐ ┌────────────────────┐ │
│ │► 产品A │ │ 温度设定: [100] ℃ │ │
│ │ 产品B │ │ 压力设定: [50.0]Bar│ │
│ │ 产品C │ │ 速度设定: [1200]RPM│ │
│ │ │ │ 时间设定: [30] min │ │
│ └──────────────┘ └────────────────────┘ │
│ │
│ [新建] [删除] [重命名] [下载] [上传] [保存] │
│ │
│ 当前配方: 产品A 状态: 已下载 │
└─────────────────────────────────────────────────────┘九、HMI项目实例
9.1 项目需求
设计一个水处理系统HMI：
系统组成：
┌─────────────────────────────────────────────────┐
│ 设备清单： │
│ - 进水泵 P1 │
│ - 出水泵 P2 │
│ - 加药泵 P3 │
│ - 液位传感器 LT1、LT2 │
│ - 流量计 FT1 │
│ - pH传感器 AIT1 │
│ │
│ 功能需求： │
│ - 工艺流程监控 │
│ - 设备手动/自动控制 │
│ - 参数设定与显示 │
│ - 报警管理 │
│ - 历史趋势 │
└─────────────────────────────────────────────────┘9.2 画面规划
画面结构：
┌─────────────────────────────────────────────────┐
│ 主画面 │
│ (系统概览导航) │
└─────────────────────────────────────────────────┘
│
┌──────┼──────┬──────┐
│ │ │ │
┌───┴───┐┌─┴──┐┌──┴──┐┌──┴───┐
│工艺流程││参数 ││报警 ││趋势 │
│ 画面 ││设定 ││画面 ││画面 │
└───────┘└────┘└─────┘└──────┘
画面编号分配：
- 画面1: 主画面
- 画面2: 工艺流程
- 画面3: 参数设定
- 画面4: 报警列表
- 画面5: 历史趋势
- 画面10-19: 弹出窗口9.3 变量表设计
PLC-HMI变量映射表：
┌───────────────┬──────────────┬──────────────────┐
│ HMI变量名 │ PLC地址 │ 说明 │
├───────────────┼──────────────┼──────────────────┤
│ P1_Run │ DB1.DBX0.0 │ 进水泵运行状态 │
│ P1_Fault │ DB1.DBX0.1 │ 进水泵故障 │
│ P1_Start_Cmd │ DB1.DBX1.0 │ 进水泵启动命令 │
│ P1_Stop_Cmd │ DB1.DBX1.1 │ 进水泵停止命令 │
│ LT1_Value │ DB1.DBD10 │ 水池1液位 (%) │
│ LT2_Value │ DB1.DBD14 │ 水池2液位 (%) │
│ FT1_Value │ DB1.DBD18 │ 流量 (m³/h) │
│ AIT1_Value │ DB1.DBD22 │ pH值 │
│ LT1_High_SP │ DB1.DBD30 │ 液位高限设定 │
│ LT1_Low_SP │ DB1.DBD34 │ 液位低限设定 │
│ Mode_Auto │ DB1.DBX2.0 │ 自动模式 │
└───────────────┴──────────────┴──────────────────┘9.4 报警配置表
报警定义表：
┌────┬────────────────┬────────────┬──────┬──────┐
│ ID │ 报警文本 │ 触发条件 │ 级别 │ 类别 │
├────┼────────────────┼────────────┼──────┼──────┤
│ 1 │ 进水泵P1故障 │ P1_Fault=1│ 高 │ 故障 │
│ 2 │ 出水泵P2故障 │ P2_Fault=1│ 高 │ 故障 │
│ 3 │ 水池1液位过高 │ LT1>90% │ 高 │ 报警 │
│ 4 │ 水池1液位过低 │ LT1<10% │ 中 │ 警告 │
│ 5 │ pH值异常 │ pH<6或>9 │ 中 │ 警告 │
│ 6 │ 通信故障 │ 系统检测 │ 高 │ 故障 │
└────┴────────────────┴────────────┴──────┴──────┘十、调试与维护
10.1 HMI在线调试
调试方法：
┌────────────────────────────────────────────────────┐
│ 1. 模拟器调试 │
│ - 使用软件自带模拟功能 │
│ - 无需实际PLC和HMI硬件 │
│ - 快速验证画面逻辑 │
│ │
│ 2. 在线监控 │
│ - 连接实际设备 │
│ - 监视变量实时值 │
│ - 修改变量进行测试 │
│ │
│ 3. 交叉引用 │
│ - 检查变量使用情况 │
│ - 发现未使用的变量 │
│ - 排查地址冲突 │
└────────────────────────────────────────────────────┘10.2 常见问题处理
| 问题 | 可能原因 | 解决方法 |
|---|---|---|
| 无法通信 | 参数不匹配 | 检查IP、端口、协议 |
| 线缆故障 | 检查网线/串口线 | |
| 显示###### | 变量地址错误 | 核对PLC地址 |
| 数据类型不匹配 | 检查数据格式 | |
| 画面卡顿 | 变量过多 | 减少采集变量 |
| 采集周期过短 | 延长采集周期 | |
| 报警不触发 | 触发条件错误 | 检查报警配置 |
十一、实践练习
练习1：HMI通信配置
配置威纶通HMI与西门子S7-1200的以太网通信：
- HMI IP: 192.168.0.2
- PLC IP: 192.168.0.1
- 读取DB1中的10个Word数据
练习2：画面设计
设计一个电机控制画面，包含：
- 电机运行状态指示（动画）
- 启动/停止按钮
- 速度显示和设定
- 电流、温度显示
- 故障报警指示
练习3：报警系统
为练习2的电机控制系统配置报警：
- 过载报警（电流>额定值120%）
- 过温报警（温度>80℃）
- 通信故障报警
- 设计报警列表画面
本节小结
- HMI是自动化系统人机交互的重要组成部分
- 通信配置是HMI应用的基础，需正确设置协议和参数
- 变量映射将PLC数据与HMI画面元素关联
- 画面设计应遵循规范，注重实用性和易用性
- 报警系统是保障生产安全的重要功能
- 权限管理确保系统操作安全可控
思考题
- HMI与PLC通信有哪些常用方式？各有什么特点？
- 变量采集周期如何设置才合理？
- 画面设计时颜色使用有什么规范？
- 如何设计一个完善的报警系统？
- HMI调试过程中常见问题有哪些？如何解决？
下一章预告：第七章 实战项目案例 - 通过实际案例综合运用所学知识