廣東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院 陶 肖

基于Smart Panel的PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

廣東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院 陶 肖

隨著工業(yè)生產(chǎn)和制造過程可控性、可視性程度越來越高，可編程序控制器與人機(jī)界面的應(yīng)用日益廣泛。為適應(yīng)工控行業(yè)的發(fā)展，電氣控制與PLC課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)也需進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。本文將探討西門子Smart Panel人機(jī)界面在PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中的應(yīng)用，增強(qiáng)學(xué)生對人機(jī)界面及組態(tài)的了解，提高其實(shí)際動手能力。

PLC 組態(tài) 人機(jī)界面

電氣控制與PLC課程包括電氣控制技術(shù)和可編程序控制技術(shù)兩部分。電氣控制技術(shù)主要介紹常用低壓控制電器的類型、作用、典型控制線路等；可編程序控制技術(shù)主要介紹可編程序控制器（Programmable Logical Controller，PLC）的組成、指令系統(tǒng)、典型應(yīng)用等。該課程不僅具有一定的理論要求，而且具有較強(qiáng)的實(shí)踐性，實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)在課程教學(xué)中占有非常重要的位置。現(xiàn)有PLC實(shí)驗(yàn)主要以PLC編程及其簡單控制線路為主，甚少涉及人機(jī)界面（Human Machine Interface，HMI）的使用，而實(shí)際工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中HMI的應(yīng)用非常廣泛，為適應(yīng)社會需求需增加相關(guān)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生通過HMI及PLC進(jìn)行系統(tǒng)控制、監(jiān)測及維護(hù)的能力。

一、Smart Line人機(jī)界面介紹

我國低端人機(jī)界面用戶占有量較大，國產(chǎn)品牌在國內(nèi)占據(jù)了低端市場的優(yōu)勢地位，國際品牌也在逐漸研發(fā)其經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品，以搶占低端市場的份額。SIMATIC精彩系列面板（Smart Line）就是西門子公司順應(yīng)我國低端人機(jī)界面市場需求推出的，其不僅提供了人機(jī)界面的標(biāo)準(zhǔn)功能，而且經(jīng)濟(jì)適用性價(jià)比高，并可與S7-200 PLC組成完美的自動化控制與人機(jī)交互平臺。

Smart Line具有以下特點(diǎn)：①顯示屏分辨率高，并采用LED背光設(shè)計(jì)，節(jié)能降耗；②支持多種通訊方式；③處理器性能高、外部總線傳輸速度快；④ESD、RS等關(guān)鍵指標(biāo)比國際標(biāo)準(zhǔn)（IEC）提高了50%，并已通過CE認(rèn)證；⑤先進(jìn)的故障分析模式；⑥可靠的電源設(shè)計(jì)。

二、WinCC flexible軟件介紹

Smart Panel要求使用WinCC flexible 2008 SP4 CHINA版進(jìn)行組態(tài)。該軟件界面簡單直觀、功能強(qiáng)大、應(yīng)用靈活且智能高效，非常適合機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)線中人機(jī)界面的應(yīng)用。

隨著Smart Line的發(fā)布，WinCC flexible的軟件功能也得到了進(jìn)一步的加強(qiáng)：①可集中進(jìn)行變量的管理；②支持各類型報(bào)警；③豐富的畫面對象庫；④豐富的動畫效果簡單生成方式；⑤高效、智能的組態(tài)方式；⑥多語言組態(tài)；⑦輕松的項(xiàng)目更新與維護(hù)。

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革內(nèi)容

現(xiàn)有PLC實(shí)驗(yàn)室配置了編程電腦及帶有S7-200 PLC主體、按鈕、指示燈等的實(shí)驗(yàn)臺，可進(jìn)行PLC實(shí)際應(yīng)用模擬實(shí)驗(yàn)，但無法表現(xiàn)項(xiàng)目系統(tǒng)的運(yùn)行過程，缺乏直觀性。另，實(shí)際生產(chǎn)使用的設(shè)備往往價(jià)格高、占地面積大、操作單一、維護(hù)困難。由于資金、設(shè)備和場地受限，PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用還是有較大差距。增加HMI部分后，可通過組態(tài)進(jìn)行設(shè)備操作過程的模擬，觀察記錄數(shù)據(jù)變化情況，也可通過面板控制系統(tǒng)操作形式、改變參數(shù)設(shè)置等。具體實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容如下：

1.方案設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求分析系統(tǒng)控制過程，確定系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)，分配I/O地址等。

2.PLC程序設(shè)計(jì)

使用STEP7-Micro/WIN軟件進(jìn)行編程，編譯無誤后將程序下載至PLC中，連接控制線路并進(jìn)行調(diào)試。

3.組態(tài)設(shè)計(jì)

（1）創(chuàng)建項(xiàng)目。在WinCC flexible 2008 SP4中文版初始界面可通過向?qū)?chuàng)建項(xiàng)目，進(jìn)入項(xiàng)目設(shè)置及組件選型。

（2）定義變量。變量是PLC與HMI使用過程值的數(shù)據(jù)交換。在變量管理器界面創(chuàng)建指向特定PLC地址的變量，并設(shè)置屬性。Smart Panel可從已定義地址讀取該值并顯示出來，也可觸屏輸入要寫入PLC地址的值。

（3）制作畫面。將需要用于表示操作過程或需監(jiān)控的對象插入到畫面，并根據(jù)過程要求對其進(jìn)行組態(tài)。畫面包括靜態(tài)和動態(tài)元素：靜態(tài)元素在運(yùn)行時狀態(tài)不改變，而動態(tài)元素會根據(jù)過程改變它們的狀態(tài)。具體對象可通過工具欄選擇，并在屬性窗口設(shè)置外觀、動態(tài)顯示狀態(tài)、變量連接等。

（4）通訊連接。S7-200與Smart Panel通訊采用PPI網(wǎng)絡(luò)，Smart Panel設(shè)備作為主站分配地址為1， S7-200 為從站，地址為2。

（5）組態(tài)仿真。編譯組態(tài)畫面，編譯無問題后選擇 “使用仿真器啟動運(yùn)行系統(tǒng)”即可進(jìn)入一帶有變量表的模擬運(yùn)行界面進(jìn)行仿真。

（6）傳送項(xiàng)目。使用PPI線纜連接PC與Smart Panel，選擇Smart Panel為“Transfer”狀態(tài)，同時在WinCC中選擇傳送，兩端通訊成功即開始傳送項(xiàng)目，傳送完成后Smart Panel直接進(jìn)入組態(tài)畫面。

（7）聯(lián)機(jī)調(diào)試。Smart Panel與S7-200通訊同樣采用PPI線纜，啟動Smart Panel，并將S7-200置于運(yùn)行狀態(tài)，通過Smart Panel進(jìn)行系統(tǒng)控制，檢查是否符合要求。

基于Smart Panel的PLC實(shí)驗(yàn)更具有實(shí)用性，控制方式更為簡便，過程監(jiān)測更加智能化與可視化，系統(tǒng)可靠性、實(shí)時操作性更高，通過實(shí)驗(yàn)?zāi)苁箤W(xué)生對其所學(xué)的理論知識進(jìn)行強(qiáng)化、加深理解，并從中掌握HMI與PLC的使用方法，鍛煉其獨(dú)立探索能力。

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ISSN2095-6711/Z01-2015-04-0186