人機界面的功能及工作原理

人機界面最基本的功能是顯示現(xiàn)場設備（通常是plc）中的開關量狀態(tài)和存儲器中數(shù)字變量的值，用監(jiān)控畫面向 PLC 發(fā)出開關量命令，以及修改 PLC 存儲器中的參數(shù)。

1. 對畫面組態(tài)

“組態(tài)” （Configuration） 一詞有配置和參數(shù)設置的意思。 人機界面用個人計算機上運行的組態(tài)軟件來生成滿足用戶要求的監(jiān)控畫面， 用畫面中的圖形對象來實現(xiàn)其功能， 用項目來管理這些畫面。

使用組態(tài)軟件可以很容易地生成人機界面的畫面， 用文字或圖形動態(tài)地顯示 PLC 中的開關量的狀態(tài)和數(shù)字量的數(shù)值。 通過各種輸入方式， 將操作人員的開關量命令和數(shù)字量設定值傳送到 PLC。 畫面的生成是可視化的， 一般不需要用戶編程， 組態(tài)軟件的使用簡單方便，很容易掌握。

在畫面中生成圖形對象后， 只需要將圖形對象與 PLC 中的存儲器地址聯(lián)系起來， 就可以實現(xiàn)控制系統(tǒng)運行時 PLC 與人機界面之間的自動數(shù)據(jù)交換。

畫面由組成背景的靜態(tài)對象和動態(tài)對象組成。 靜態(tài)對象包括靜態(tài)文字、 數(shù)字、 符號和靜態(tài)圖形， 圖形可以在組態(tài)軟件中生成， 也可以用其他繪圖軟件生成。

動態(tài)對象用與 PLC 內(nèi)的變量相連的數(shù)字、 圖形符號、 條形圖或趨勢圖等方式顯示出來。在運行時， 可以用功能鍵來切換畫面。 還可以組態(tài)人機界面監(jiān)視 PLC 的報警條件和報警畫面， 以及報警發(fā)生時需要打印的信息。

2. 人機界面的通信功能

人機界面具有很強的通信功能， 有的配備有多個通信接口。 使用各種通信接口和通信協(xié)議， 人機界面能與各主要生產(chǎn)廠家的 PLC 通信， 以及與運行組態(tài)軟件的計算機通信。 通信接口的個數(shù)和種類與人機界面的型號有關。 西門子現(xiàn)在的人機界面設備基本上都有以太網(wǎng)接口， 此外有的還有 RS-485 串行通信接口 （簡稱串口） 和 USB 接口。 串口可以使用 MPI/PROFIBUS-DP 通信協(xié)議。 可以實現(xiàn)一臺觸摸屏與多臺 PLC 通信， 或者多臺觸摸屏與一臺PLC通信。

3. 編譯和下載項目文件

編譯項目文件是指將建立的畫面和設置的信息轉換成人機界面可以執(zhí)行的文件。 編譯成功后， 需要將組態(tài)計算機中的可執(zhí)行文件下載到人機界面的 Flash EPROM （閃存） 中， 這種數(shù)據(jù)傳送稱為下載 （見圖）。 為此首先應在組態(tài)軟件中選擇通信協(xié)議， 設置計算機側的通信參數(shù)， 同時還應通過人機界面的控制面板設置人機界面的通信參數(shù)。

4. 運行階段

在控制系統(tǒng)運行時， 人機界面和 PLC 之間通過通信來交換信息， 從而實現(xiàn)人機界面的各種功能。 不用為 PLC 或人機界面的通信編程， 只需要在組態(tài)軟件中和人機界面中設置通信參數(shù)， 就可以實現(xiàn)人機界面與 PLC 之間的通信。

5. 人機界面的操作與維護

只能用手指或觸摸筆觸摸 hmi 設備的觸摸屏， 只能使用手指操作 HMI 設備的薄膜按鍵。 使用堅硬、 鋒利或尖銳的東西， 或采取粗重的方式操作觸摸屏和按鍵， 可能大大降低其使用壽命， 甚至導致完全毀壞。

HMI 設備是為免維護操作而設計的。 盡管如此， 觸摸屏或鍵盤保護膜和顯示器都必須定期清潔。 在清潔前， 應關閉 HMI 設備， 以避免意外觸發(fā)功能。

可以使用有清潔劑的濕潤的布來清潔設備， 只能使用少量液體皂水或屏幕清潔劑， 不要將清潔劑直接噴在 HMI 設備上， 要用布蘸上使用。 不要使用有腐蝕性的溶劑或去污粉， 清潔時不要使用壓縮空氣或噴氣鼓風機。

為了在 HMI 設備通電和運行項目時也可進行清潔， 組態(tài)工程師可以組態(tài)一個操作員控制對象 （例如按鈕）， 來調用 “清潔屏幕” 功能。 “清潔屏幕” 功能被激活之后， 在組態(tài)的時段內(nèi)， 將鎖定觸摸屏操作和功能鍵操作。 組態(tài)工程師可以將操作鎖定5～30s。 用進度條指示到操作鎖定結束時剩余的時間。

HMI 設備本身一般不提供屏幕使用的保護膜， 可以訂購 HMI 設備的保護膜。 保護膜是一種自粘膜， 可以防止刮擦和弄臟屏幕， 取下保護膜時屏幕上不會留下任何粘留物。禁止使用鋒利或尖銳的工具 （例如刀等） 取下保護膜， 這可能會損壞觸摸屏。