HMI在煙草行業(yè)能源管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　1 引 言

　　在現(xiàn)代化的生產(chǎn)企業(yè)中，動(dòng)力能源系統(tǒng)(包括水、電、汽、暖通等環(huán)節(jié)1負(fù)責(zé)為生產(chǎn)部門提供長期穩(wěn)定的、滿足工藝要求的生產(chǎn)環(huán)境。正因?yàn)槿绱?，?dòng)力能源系統(tǒng)也占據(jù)了企業(yè)最重要的運(yùn)營能耗成本，動(dòng)力能源系統(tǒng)的持久穩(wěn)定和效率高低直接關(guān)系到企業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益．以往企業(yè)常常投入大量人力物力來保障其正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為有效提高企業(yè)的綜合管理水平。

　　在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)場總線及數(shù)據(jù)庫技術(shù)基礎(chǔ)之上專門針對(duì)煙草企業(yè)的特點(diǎn)開發(fā)出能源管理系統(tǒng)。

　　利用觸摸屏可以對(duì)能源控制系統(tǒng)迸行現(xiàn)場監(jiān)控且不用過多考慮與PLC的通信問題。由于觸摸屏體積小，重量輕，故使用觸摸屏進(jìn)行監(jiān)控，雖不能完全替代PC機(jī)，但可以彌補(bǔ)Pc機(jī)移動(dòng)性差的弱點(diǎn)．這能為工程師在現(xiàn)場調(diào)控提供極大的便利，并且觸摸屏特殊的操作方式會(huì)使得監(jiān)控更加的直觀。

　　WinCC Flexible 2005軟件是WinCC組態(tài)軟件的一個(gè)組件，利用它，我們可以在觸摸屏上進(jìn)行人機(jī)界面的設(shè)計(jì)。無論是從PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，或是對(duì)PLC進(jìn)行控制，都能夠按照用戶的實(shí)際需要進(jìn)行“量身定做”。

　　2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　 整個(gè)能源管理系統(tǒng)分為上位機(jī)和下位機(jī)兩個(gè)部分：

　　上位機(jī)，即監(jiān)控子站由HMI及Pc機(jī)組成，負(fù)責(zé)顯示人機(jī)交互界面，實(shí)時(shí)反映生產(chǎn)過程的各種數(shù)據(jù)．接受操作人員的控制命令；下位機(jī)，即控制主站由西門子PLC組成，負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)及控制硬件設(shè)備。上位機(jī)與下位機(jī)通過工業(yè)以太網(wǎng)與兩臺(tái)冗余結(jié)構(gòu)的SCADA服務(wù)器相連，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC及HMI交換信息及指令。

　　2.1 PLC介紹

　　PLC(Programmable logic Controller)，即可編程邏輯控制器，是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)和通信技術(shù)而發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置。本系統(tǒng)中使用了西門子公司的S7-300系列PLC，它采用模塊結(jié)構(gòu)，其可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。具有高速計(jì)算能力，適用于及其快速的過程處理及對(duì)數(shù)據(jù)處理能力有特別要求的中小型自動(dòng)化控制系統(tǒng)。不過，西門子300系列PLC自帶的組態(tài)功能可視化效果較差，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到客戶的需求。因此，常使用與之匹配的組態(tài)軟件(本項(xiàng)工程中使用西門子公司W(wǎng)inCC Flexible系列軟件)來實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能。

　　 2.2 HMI介紹

　　 HMI是Human Machine Interface的縮寫，即人機(jī)界面(人機(jī)接口)。人機(jī)界面產(chǎn)品則是一種包含硬件和軟件的人機(jī)交互設(shè)備。它已經(jīng)從用于監(jiān)視活動(dòng)的簡單設(shè)備發(fā)展成用來監(jiān)控、分析過程與系統(tǒng)的復(fù)雜而成熟的工具。基于嵌入式技術(shù)的工業(yè)人機(jī)界面能夠理想、生動(dòng)地顯示PLC，單片機(jī)等工業(yè)設(shè)備上的數(shù)據(jù)信息，功能強(qiáng)大，使用方便。它作為PLC等控制設(shè)備的上端設(shè)備在用戶和機(jī)器之間架設(shè)了一條橋梁，其硬件為嵌入式智能人機(jī)界面：其軟件為嵌入式操作系統(tǒng)。另加自己開發(fā)的應(yīng)用程序。本系統(tǒng)中采用西門子公司MP 370觸摸屏，嵌入式系統(tǒng)為WinCE，使用為某煙草企業(yè)所開發(fā)的能源管理系統(tǒng)進(jìn)行控制。

　　2.3 硬件配置

　　在S7-300機(jī)架上安裝電源模塊PS 307 5A、CPU 315-2 DP、數(shù)／模輸入輸出模塊、CP343—1 Lean；觸摸屏采用西門子公司的MP 370 Touch；以太網(wǎng)交換機(jī)。

　　2.4 軟件配置

　　軟件采用STEP V5.3，Wincc Flexible 2005。

　　3 HMI與PLC的通信

　　 3.1 PLC的配置

　　首先搭建PLC平臺(tái)，然后通過CP 341-1 Lean，交換機(jī)以及工業(yè)以太網(wǎng)將PLC與上位機(jī)連接，并對(duì)其進(jìn)行配置。

　　3.1.1 PLC硬件配置

　　打開SIMATIC Manager，新建一個(gè)項(xiàng)目，在新建的項(xiàng)目總插入一個(gè)SIMATIC 300的站點(diǎn)，然后將其重命名為STATION1。雙擊STATION1中的Hardware，進(jìn)入HW Config界面。在界面右側(cè)的目錄中選擇PLC的各種模塊，首先插入S7-300的支架RAIL，然后在1號(hào)插槽插入電源模塊。在2號(hào)插槽插入CPU314C-2DP模塊，在4號(hào)插槽插入CP341-1 Lean通信模塊。雙擊CP341-1 Lean通信模塊，CP341-1 Lean屬性窗體中新建網(wǎng)絡(luò)連接并設(shè)置IP地址，例如192.168.1.21，最后編譯并保存。

　　3.1.2 DB塊的建立

　　在SIMATIC Manager中選中STATION1中的Blocks，在里面插入一個(gè)Data Block，命名為DB1。雙擊DB1，設(shè)置一個(gè)一定大小的數(shù)據(jù)，作為以后通信的數(shù)據(jù)源。根據(jù)需要可以添加多個(gè)DB塊使用。

　　3.1.3 下載組態(tài)信息

　　為了下載相關(guān)的數(shù)據(jù)下載到PLC中，先要設(shè)置下載方式。在Set PG/PC Interface窗體中選擇PC Adapter（MPI），并在其屬性窗口的本地連接中選擇USB方式。將西門子PC適配器分別與PLC的MPI接口和計(jì)算機(jī)的USB接口連接起來，SIMATIC Manager中選擇STATION1，然后點(diǎn)擊Download按鈕，完成下載。

　　3.2 WinCC Flexible 2005的配置

　　首先，選擇Project菜單下New選項(xiàng)，新建一個(gè)項(xiàng)目。在Device selection界面中選擇使用的觸摸屏型號(hào)，這個(gè)項(xiàng)目中所使用的觸摸屏型號(hào)為“MP 370 12”Touch”。在communication選項(xiàng)下connections界面中設(shè)置觸摸屏與PLC的連接方式為Ethernet”，觸摸屏IP地址為“192.168.1.137”；PLC IP地址為“192.168.1.21”，expansion slot設(shè)為“2”。在communication選項(xiàng)下Tags界面中添加在PLC中所劃分好的系統(tǒng)內(nèi)外標(biāo)簽，以備編輯人機(jī)界面時(shí)使用。在Device setting下Languages and Fonts界面中，設(shè)置好所需使用的中英文字體。使用管理員編輯器設(shè)定管理操作權(quán)限，系統(tǒng)共設(shè)有三種權(quán)限，管理員和操作員和一般用戶。管理員可進(jìn)行包括系統(tǒng)管理的任何餐桌。操作員是可進(jìn)行畫面監(jiān)視、操作參數(shù)的設(shè)定、退出系統(tǒng)等操作。操作員是可進(jìn)行畫面監(jiān)視、操作參數(shù)的設(shè)定、退出系統(tǒng)等操作，但不允許對(duì)工程參數(shù)，如冷卻水壓力等參數(shù)進(jìn)行更改。一般用戶只能進(jìn)行畫面的監(jiān)視等操作。

　　3.3 HMI的配置

　　 MP 370采用Windows CE操作系統(tǒng)，為了使其與WinCC Flexible的版本匹配，首先應(yīng)進(jìn)入MP 370系統(tǒng)控制面板，設(shè)置其IP地址為“192.168.1.137”，連接方式為“Ethernet”。然后使用Prosave工具更新MP 370操作系統(tǒng)。打開Prosave工具，在“常規(guī)”選項(xiàng)下選擇設(shè)備類型為“MP 370 Touch”，連接方式“Ethernet”，IP地址為“192.168.1.137”，然后在“OS更新”選項(xiàng)下選擇讀?。∕P370_V7_1_1_0.img）鏡像文件（此鏡像在Wincc Flexible 2005）的WinCC Flexible Images文件夾下），連接成功后便可更新操作操作系統(tǒng)。

　　在操作系統(tǒng)更新后，進(jìn)入Windows CE控制面板，再次設(shè)置IP地址和連接方式為上述值，并更改區(qū)域設(shè)置為英國或美國，默認(rèn)為德國，否則小數(shù)點(diǎn)會(huì)以逗號(hào)表示，不符合常用習(xí)慣。