西门子CPU控制器模块SR40 西门子CPU控制器模块SR40
ST40的全称是"CPU ST40 DC/DC/DC"，其名称遵循S7-200Smart系列PLC的命名规则：字母“S”表示“标准型”；字母“T”表示“晶体管输出”；“40”表示该模块总共有40个数字量输入/输出（IO）通道。由于输入/输出通道的比例关系为3:2，因此ST40有24个数字量输入（DI）通道，16个数字量输出（DO）通道；名称中个“DC”表示其供电方式为直流电（DC24V）；第二个“DC”表示输入方式为直流电；第三个“DC”表示输出方式为直流电；ST40的外观如下图：
CPUST40模块的上部分也有一个端盖，掀开后可以看到两个接线端子，左边编号X10，右边编号为X11，这是数字量输入和电源供电的地方。其中X11的18号端子为24V供电的正极，19号为负极，20号为功能性接地。具体的针脚定义见下面的表格：
工业人机界面Human Machine Interface，简称HMI，又称触摸屏监控器，是一种智能化操作控制显示装置。工业人机界面由特殊设计的计算机系统32位RISCCPU芯片 为核心，在STN、TFT液晶显示屏或EL电发光 显示器上罩盖有透明的电阻网络式触摸屏。触动屏幕时，电阻网络上的电阻和电压发生变化并由软件计算出触摸位置。
HMI的主要功能有：数据的输入与显示；系统或设备的操作状态方面的实时信息显示；在HMI上设置触摸控件可把HMI作为操作面板进行控制操作；报警处理及打印；此外，新一代工业人机界面还具有简单的编程、对输入的数据进行处理、数据登录及配方等智能化控制功能。
3 HMI在PLC工控系统上的应用
下面以国内某大型浮法玻璃生产线冷端切割区主控系统为例，介绍HMI在PLC工控系统上的应用。
3．1 系统概述
切割区为浮法玻璃生产线中一个重要工段，其中包括测量发讯、纵切、横切、掰断加速、掰边、纵掰纵分、输送辊道等众多生产控制设备。系统硬件上主要由主控制器PLC，现场设备控制装置包括伺服控制器、变频器、模拟量信号及脉冲信号处理器等 和HMI构成。作为整个控制系统的核心，切割区主控系统在正常生产时根据生产工艺要求协调各个单机控制子系统的工作，制定切割计划，实现整个生产过程全自动化。整个系统的核心控制部分由美国GEFanuc 90－30PLC完成此部分内容本文略 ，而系统的监控和交互式操作界面等任务将由HMI承担。主要有以下内容：参数的设定；动态画面的显示；故障报警与诊断以及报表打印。其中HMI选用日本Digital公司的GP－577。
3．2 HMI与PLC之间的通讯
当HMI用于PLC控制系统时，HMI与PLC之间通过串口以DirectLink直接连接 方式进行通讯。在该方式下，HMI根据要求直接读入PLC的数据或把数据写入PLC相应的地址中。由于内装通讯协议，因此无须编制通讯程序，只要用PLC类型即通讯协议 ，运行时便可实现通讯。因此大大减少了PLC用户程序的负担。在系统设计时，直接控制部件与其对应PLC的输入输出％I／O 、寄存器％R 、中间寄存器％M 的地址，运行时HMI就能自动和PLC进行数据交换。直接读取或改写PLC相应地址的内容，并据此改变画面上显示内容。同时通过对HMI的触摸操作，可向PLC相应的地址输入数据。
3．3 HMI监控主面
整个HMI监控系统采用树型结构，由监控主画面见图2 及相应功能子画面组成。在监控主画面下端设有控制功能键，按动功能键可以依次进入相应子画面，执行需的功能。在每一个子画面中可通过上一页 、 下一页 功能键在同一功能组中进行画面切换，在任一子画面都可以通过 主画面功能键退回到监控主画面。系统自动采集相关数据，将切割计划、测量脉冲、辊道速度等一些重要生产工艺参数显示在主画面上，便于操作人员的观察。监控主画面上还有生产过程的动态画面显示，在动态画面上以各种形式模拟出主要控制设备的运行情况，例如光电开关的动作、电磁阀的吸合、电机的运行停止等，直观、生动的反映出现场的过程，方便操作人员对生产情况、设备工况的了解。DIGITAL公司的HMI编程软件ProPB3Win提供了丰富的控制部件，例如按钮部件、画面切换部件、指示灯部件、数据文本显示部件等等，实现上述功能只要根据需要选择相应的控制部件，定义好其属性即可。ProPB3Win采用通用模式，有控制部件的属性通过组态形式完成，以实现相应控制功能。使用ProPB3Win内附的图库及作图工具来构造生产现场的模拟画面，简便易行。内容丰富的作图工具库，使得画面生动、丰富多彩。
此外，充分利用HMI的优势将原先布置在控制柜上的开关、指示灯尽可能地用HMI中的控制部件替代，这样做减少硬件设备，简化了现场设备间的接线，更重要的是给设计和调试带来诸多方便。
3．4 HMI参数设置功能
主控系统中有多达近百个参数需要设置，根据控制功能将其分为联锁、横切、横掰、速度、掰边、纵掰及设备参数组，使整个系统的结构更加合理。同时利用HMI触摸操作的特性使参数设置变得极为直观和简便。在参数设定时，利用其内带的数字键盘，将此数字键盘设计为弹出式，在操作人员要设定参数时，按动设定键，弹出数字键盘进行操作见图3 。每个参数在部件属性中定义并分配了相应的PLC地址，当确认后输入的数据将存入PLC的地址中。操作完成后，按动一键，可消去数字键盘见图4 。此种设计模式可较大化地利用画面的有效面积。同时每个参数都设有上下限限制，当输入数值限时，系统拒绝接受并向操作者发出限音响报警。