大多數(shù)控制系統(tǒng)入門級培訓(xùn)包括可編程邏輯控制器 （PLC） —梯形圖編程、接線輸入和輸出，以及標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫和各種數(shù)據(jù)類型。人機(jī)界面 （HMI）編程是 PLC 知識之上的一個層次，但了解各種 PLC 中的那些標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫可以簡化 HMI 設(shè)計過程。

在我自己的控制系統(tǒng)設(shè)置中，我最喜歡的“實(shí)驗”項目之一是找到一個新設(shè)備并弄清楚如何將它連接到一個更大的系統(tǒng)中。顯然，這些設(shè)備來自各種各樣的供應(yīng)商，并且都必須協(xié)同工作。

大多數(shù)常見的觸摸屏HMI 專為此類應(yīng)用而設(shè)計，允許多個系統(tǒng)同時操作并在中央操作員屏幕上顯示數(shù)據(jù)。

圖 1.多個 PLC 與單個 HMI 聯(lián)網(wǎng)

對 HMI 進(jìn)行編程涉及兩個主要組件。首先，也許是最關(guān)鍵的，是理解圖形對象，例如按鈕、數(shù)字和文本輸入字段、圖形數(shù)據(jù)顯示等。遵循此步驟的在線教程通常相當(dāng)簡單。

另一個步驟是我們可能稱之為“幕后”的步驟，屏幕上的對象實(shí)際讀取或操作 PLC 內(nèi)部的標(biāo)簽。這可能不是那么簡單，因為每個 PLC 都有不同的標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。

HMI 數(shù)據(jù)類型

每個 PLC 都可以訪問主要的“原子”數(shù)據(jù)類型，但它們的外觀可能不同。

從布爾值或 BOOL 類型開始。這是單個位，通常是內(nèi)部狀態(tài)，可能是定時器或計數(shù)器終止位，或輸入/輸出標(biāo)簽。

離散數(shù)據(jù)類型只是一個布爾值，不需要控制器進(jìn)一步尋址。如果這個 bool 被稱為“Temp_Alarm_Status”，它只能是 ON 或 OFF。但是，任何整數(shù)也可以描述布爾數(shù)據(jù)位。在這種情況下，我們不僅必須指定整數(shù)的名稱（或內(nèi)存位置），而且還必須指定整數(shù)的哪些位是必需的。

盡管每個整數(shù)都可以分解為其組成位，但并非所有整數(shù)都應(yīng)以這種方式使用?？紤]這種差異的一種方法是整數(shù)是否代表一個值，例如模擬溫度或壓力。如果是這樣，則沒有理由在其布爾組件中使用此整數(shù)。但是，如果整數(shù)是一串離散的信息位，例如來自網(wǎng)絡(luò)連接的數(shù)據(jù)，或者由許多布爾值組成的 I/O 模塊，那么考慮每個離散位的重要性是有意義的。

圖 2.在 HMI 軟件（左）中定義的名為“Current_Temp”的 32 位 DINT，在 RSLogix 控制器標(biāo)簽中定義類似（右）

浮點(diǎn)（實(shí)數(shù)）和字符（字符串）值不能表示為單獨(dú)的位。盡管它們在技術(shù)上是由 32 位或 8 位構(gòu)成的，但它們不再將每個位用作單獨(dú)的二進(jìn)制位值，就像在整數(shù)中一樣。不會從這些數(shù)據(jù)類型的布爾值中提取任何有意義的信息。

自然地，這些整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)和字符串在 HMI 程序中隨處使用，貢獻(xiàn)值。

PLC 通信注意事項

在一篇文章的范圍內(nèi)，我無法為每個 HMI 環(huán)境和每個主題 PLC 提供教程。但是，無論您使用哪種軟件，都有許多類似的注意事項。

第一：通訊協(xié)議。HMI 設(shè)計有各種各樣的網(wǎng)絡(luò)接口——標(biāo)準(zhǔn)是以太網(wǎng)、RS-232 或 RS-485，但通常帶有用于其他幾個的適配器。您必須能夠選擇自己的 PLC 并了解其網(wǎng)絡(luò)連接協(xié)議。最后，大多數(shù)屏幕都限制了同時連接的數(shù)量，但它們通常允許不止一個。

目標(biāo) PLC 將使用各種方法描述其標(biāo)簽。標(biāo)簽（在 PLC 中創(chuàng)建的變量）存儲在編號的寄存器地址中，并且可能是該寄存器中的單個位。一些 PLC 品種要求您知道這個特定的地址編號。

西門子就是一個例子。要指向單個布爾值，您需要指定輸入、輸出或內(nèi)存，然后是寄存器地址（可能是 15），然后是該寄存器中的位（如 3）。在本例中，布爾值為 M15.3。整數(shù)不包括位本身，因此它可能只是 M15。

某些 PLC 可能具有為每個新創(chuàng)建的標(biāo)簽分配數(shù)值的有序方法。它們可能都有一個前綴來表示數(shù)據(jù)類型。此類結(jié)構(gòu)的一個示例來自Automation Direct Productivity PLC系列，其中第一個創(chuàng)建的布爾值將是 C-000001（C 是布爾值的指示符）。一個 32 位整數(shù)可能是 S32-000001 等。

在 Allen Bradley Compact/ControlLogix 體系結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)是按標(biāo)簽名稱。用戶創(chuàng)建的每個標(biāo)簽都有一個唯一的名稱，而不是一個數(shù)字。這可以簡化流程，只要 PLC 設(shè)計者為標(biāo)簽分配邏輯名稱。圖 2 說明了這種標(biāo)簽名稱方法的一個示例。

圖 4.網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)允許多臺機(jī)器通過一個以太網(wǎng)端口連接到 HMI