SIEMENS MP 系列人机界面在国内烟草行业上的应用

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摘要：本文以自动盘纸接装机为例，根据产品中电控系统高性能、多功能以及兼容性要求，详细阐述西门子 mp377 15寸人机界面(HMI)在此产品中的应用。

关键词：人机界面(HMI)、Profibus通讯、组态软件Wincc Flexible、可编程逻辑控制器(PLC)

中图分类号：F768.29 文献标识码：A 文章编号：

自动盘纸接装机是为目前国内最快的高速卷接机组提供无限长纸带的机器，最大生产速度700米/分，能满足目前国内所有卷接机生产需求。其中电控系统以西门子CPU 317为中央控制器，驱动系统采用西门子SIMOTION D445 控制器，人机界面采用西门子MP377多功能触摸屏，通讯方式采用Profibus DP总线，整个系统稳定可靠，抗干扰能力强。

MP377多功能触摸屏在西门子HMI中属于高端产品，具有功能强大，操作方便，通讯接口多样化等特点，适合于现场级监控和控制，已经成为多数工业机械设备的标准配置，在整个烟草行业也应用广泛。

1. 硬件配置及通讯

MP377多功能触摸屏采用Profibus现场总线通讯，其通讯网络如下图一所示，此电控系统采用了2个控制器，逻辑控制任务交给CPU317完成，运动控制任务由D445处理，由此，作为DP从站，MP377通过与CPU317主从通讯，收发数据，又与D445从站之间互相通讯，这种与两种控制器同时通讯的方式并不多见，因此对人机界面的快速反应、处理能力有更高的要求。基于复杂控制任务需要，我们将伺服控制器的循环扫描周期设定为1ms,PLC控制器(CPU317)的扫描周期为3-5ms，因此，Profibus总线的传输速率也相应提高为3Mbps，为控制器与控制器之间，控制器与人机界面之间的快速通讯提供硬件支持。

图一 现场总线拓扑

2. 组态应用

为能设计出操作简便，人性化，用户友好的界面，西门子提供组态功能丰富的Wincc Flexible软件，Wincc Flexible简单直观，应用灵活且智能高效，非常适合机械设备或生产线中人机界面的应用。

2.1 趋势视图的应用

以产品中张紧电机为例，张紧电机在纸带拼接瞬间需要降低一定速度(相对生产速度)来使旧纸带脱离，这个降速值需要现场设定，不同生产速度下降速值是不一样的，为了直观的显示降速值与生产速度值的对应关系，我们通过在组态软件建立趋势视图模型来解决，具体做法如下：

2.1.1 建立输入变量

在西门子STEP7中，将生产速度设定为X轴， 取5个设定值curve_x1，curve_x2，curve_x3，curve_x4，curve_x5，降低的速度设定为Y轴，取5个设定值curve_y1，curve_y2，curve_y3，curve_y4，curve_y5。

建立Y与X轴的函数关系，将数据保留在DB数据块DB200中，数组长度为800。

打开Wincc Flexible，建立10个I/O域，选择输入模式，将过程变量curve_x1…curve_x5及curve_y1…curve_y5链接到PLC对应地址DB200.DBW0…DB200.DBW18。

在工具栏中，打开增强对象，建立趋势视图，双击属性框，在常规属性中，显示数值表一栏去掉√标记，在X轴属性中，设置模式为点，新值来源于居左，轴刻度点数800，在数值轴左边属性中，设置栏显示刻度和显示标签，刻度栏轴末端刻度设置为160，在轴属性中，设置X轴增量50，标记1，坐标轴标签勾上，设置左侧数值轴增量10，标记1，坐标轴标签勾上。

2.1.2 建立数据缓冲区

双击新建 趋势_1，在线类型中选择实线，采样点数选择800，这个要与DB200中数组数对应，若采样点数少于800则曲线显示不完全。在趋势类型中选择触发的缓冲区位，在源设置中，设置趋势缓冲区的地址读取范围，它存在于PLC的DB200.DBW480…DB200.DBW2078中，在项目变量表建立变量Curve_FirstValue,

设置起始地址为DB200.DBW480，数组计数设置800，采集周期100ms，这样做的目的是将趋势图采集的800个数据与PLC内部DB200.DBW480…DB200.DBW2078中的数据一一对应，如图二所示：

图二800个数据采集地址

2.1.3 设置趋势请求与使能

在趋势缓冲区添加变量Curve_FirstValue，趋势_1已经基本完成，接下来还需建一个趋势请求变量和趋势传送变量，如图三所示，变量名为Curve_Enable1和 Curve_Enable2，在源设置趋势请求添加变量Curve_Enable1，在趋势传送1添加变量Curve_Enable2，在Step7中编写程序，Curve_Enable1满足条件后触发趋势_1，Curve_Enable2每0.5S刷新趋势_1，如图三所示：

图三 趋势视图设置

整个趋势视图模型设计完毕，下载界面到MP377，连接到PLC，完整的趋势图如图四所示：

图四 张紧电机降速曲线关系图

改变图二中参数设置，可以得到新的张紧电机降速曲线图，这里将不再引出。

图四描述了各点X与Y的对应关系，而不是仅局限于5个设置点，这是MP377系列人机界面中的一个典型的趋势图应用，它将保存于PLC数据块中的数据通过图像来显示在人机界面上，从不可见到可见，用户操作起来更加清晰直观，简单易懂，这对减少设备调试时间，快速查找设备故障，提高设备运行率是非常有意义的。

3. 结语

综上所述，在硬件上，西门子MP系列人机界面，具有安装方便，简单实用，通讯方式多样等特点，

在组态软件上，MP人机界面更是功能丰富、组态灵活、操作方便，本文仅以一个案例浅谈Wincc Flexible之应用，更多实用功能难以一一论述，总之，西门子MP人机界面是一款实用性很强，性价比较高，技术已经很成熟的产品，最近，西门子即将推出MP系列的升级版，更多的功能值得期待。

参考文献：

(1) 廖常初.西门子人机界面(触摸屏组态与)应用技术. 北京:机械工业出版社,2008

(2) 廖常初.S7300/400 PLC应用技术. 北京:机械工业出版社,2005

(3) 崔坚.西门子工业网络通信指南[M].北京: 机械工业出版社,2004

(4) 田宇.伺服与运动控制系统设计[M].北京: 人民邮电大学出版社,2010