THJDQG-1型光机电气一体化人机界面的探讨研究

引言

THJDQG-1型光机电气一体化控制实训系统是是河南省第三届职工技术运动会维修电工指定的典型机电一体化专业产品，是天煌教仪为职业院校、职业教育培训机构而研制的，包含上料机构、皮带输送线、搬运机械手、分类仓储和各种传感器等组成，它在接近工业生产制造现场的基础上又针对教学及实训目的进行了专门设计，强化了机电一体化的安装与调试能力，适合机电一体化、电气自动化等相关专业的教学和培训。我院2010年采购2台此设备，有幸参与河南省第三届职工竞赛，因厂家给的人机界面画面单一，仅有启动和停止，不能完全反映设备性能，通过与同事探讨研究，设计出实用画面。通过使用功能键元件、位状态切换开关元件、位状态指示灯元件、数值输入及显示元件，完善THJDQG-1型光机电气一体化控制实训系统人机界面设计，就可以更好的完成机电设备运动部件控制，反映工业现场环境，如PLC控制、变频调速、步进调速、传感检测、气动系统调试等内容，满足实训教学或技能竞赛需求，为培养可持续发展的机电一体化高技能人才提供一个良好的平台。

1.人机界面介绍

MT5000,MT4000系列工业嵌入式人机界面产品是在操作人员和机器设备之间做双向沟通的桥梁，用户可以自由的组合文字、按钮、图形、数字等来处理或监控管理及应付随时可能变化信息的多功能显示屏幕。随着机械设备的飞速发展，以往的操作界面需由熟练的操作员才能操作，而且操作困难，无法提高工作效率。但是使用人机界面能够明确指示并告知操作员机器设备目前的状况，使操作变的简单生动，并且可以减少操作上的失误，即使是新手也可以很轻松的操作整个机器设备。使用人机界面还可以使机器的配线标准化、简单化，同时也能减少PLC控制器所需的I/O点数，降低生产的成本同时由于面板控制的小型化及高性能，相对的提高了整套设备的附加价值。

触摸屏作为一种新型的人机界面，从一出现就受到关注，简单易用，强大的功能及优异的稳定性使它非常适合用于工业环境，甚至可以用于日常生活之中，应用非常广泛，比如：

银行叫号机、移动电话自动无人缴费业务、自动化停车设备、自动洗车机、天车升降控制、生产线监控等，甚至可用于智能大厦管理、会议室声光控制、温度调整。

2.eview软件使用

（1）安装好EV5000软件后，在[开始]/[程序]/[eview]/[EV5000_UNICODE_CHS]下找到相应的可执行程序点击，打开触摸屏软件，或双击桌面上“EV5000_Unicode_CHS.EXE”图标。

如图1所示：

（2）点击菜单[文件]里的[新建工程],这时将弹出如下对话框，输入所建工程的名称。

也可以点“》”来选择所建文件的存放路径。

在这里我们命名为“THJDQG-1型光机电气一体化人机界面制作”.点击[建立]即可。如图2所示：

（3）选择所需的通讯连接方式，MT5000支持串口、以太网连接，点击元件库窗口里的通讯连接，选中您所需的连接方式拖入工程结构窗口中即可，一般选择“串口”.如图3所示：

（4）选择所需的触摸屏型号“MT4300C”,将其拖入工程结构窗口。

（5）选择需要连线的PLC类型，拖入工程结构窗口里。如图4所示：适当移动HMI和PLC的位置，将连接端口靠近连接线的任意一端，就可以顺利把它们连接起来。

注意：连接使用的端口号要与实际的物理连接一致。这样就成功的在PLC与HMI之间建立了连接。拉动HMI或者PLC检查连接线是否断开，如果不断开就表示连接成功。

（6）然后双击HMI0图标，就会弹出下图所示的对话框：在此对话框中需要设置触摸屏的端口号。在弹出的[HMI属性]框里切换到[串口1设置]里修改串口1的参数（如果PLC连接在COM1,请在[串口1设置]里修改串口1的参数），连接三菱FX2N PLC,请将图5通讯类型改为“RS485-4”:

（7）在工程结构窗口中，选中HMI图标，点击右键里的[编辑组态],进入了组态窗口。如图6所示：

（8）在工程结构窗口中，选中Frame0图标，点击右键里的[设置组态],进入了窗口属性设置，更改窗口名称及背景，或直接双击组态窗口界面进入组态窗口属性设置。

（9）在左边的PLC元件窗口里，轻轻点击图标，将其拖入组态窗口中放置，这时将弹出位控制元件[基本属性]对话框，设置位控制元件的输入/输出地址。如图7所示：

（10）切换到[位状态切换开关]页，设定开关类型，这里设定为切换开关。

（11）切换到[标签]页，选中[使用标签],分别在[内容]里输入状态0、状态1相应的标签，并选择标签的颜色。（您可以修改标签的对齐方式，字号，颜色）（12）切换到[图形]页，选中[使用向量图]

复选框，选择一个您想要的图形，这里选择了图8所示的开关。

（13）最后点确定关闭对话框，放置好的元件如图8所示：

（14）选择工具条上的[保存],接着选择菜单[工具]/[编译].如果编译没有错误，那么这个工程就做好了。

（15）选择菜单[工具]/[离线模拟]/[仿真].可以看到设置的开关在点击它时将可以来回切换状态，和真正的开关一模一样！如图9所示：

3.画面设计

画面由5个界面构成，分别为系统画面、监控画面、手动画面、料仓画面、参数画面，其中功能键元件可以实现画面切换，系统画面为主界面，可以切换到另外4个画面并可以返回到系统画面；位状态切换开关元件是指示灯和位设定元件的组合，表示了PLC位地址的开/关状态，并定义了一块触控区域，当启用时它可以把相应的位地址置为开或关；位状态指示灯显示一个指定的PLC的位地址的开或关状态。如果状态为0,将显示图形状态为0的图形，如果状态为1,将显示图形状态为1的图形。如果选中了“使用标签”的话，可设置并显示不同状态时对应的标签值；数值输入元件可以显示PLC寄存器数据的当前值并可以通过小键盘输入数据来改变该寄存器数据。如果启动了[触发地址],那么当被触控的时候，数值输入的值就会作为寄存器数据输入到相应的由[输入地址]指定的PLC地址；数值显示元件用来显示指定的PLC寄存器的数据。

（1）系统界面用于控制THJDQG-1型光机电气一体化控制系统的运行，由4个功能键元件、4个位状态切换开关元件以及4个位状态指示灯元件构成，实现启停控制及画面切换。如图10所示：

（2）监控画面用于显示物料运行位置，由1个功能键元件和13个位状态指示灯元件构成，监控设备运行。如图11所示：

（3）手动画面用于调试设备，由1个功能键元件、14个位状态指示灯元件和12个位状态切换开关构成，可以自动实现对传感器检测，并对气缸、电动机和指示灯进行手动调试。如图12所示：

（4）料仓画面用于显示6个仓位的物料存储情况，由1个功能键元件、12个数值显示元件构成（6个计数器和6个数据寄存器），实现仓储显示。如图13所示：

（5）参数画面用于设置仓间距、第一仓距离和物料在输送带上的停止位置，由1个功能键元件、3个数值输入元件和一个位状态切换开关构成构成，可以方便进行物料输送，仓储调试。如图14所示：

随着科技的飞速发展，越来越多的机器与现场操作都趋向于使用人机界面，PLC控制器强大的功能及复杂的数据处理也呼唤一种功能与之匹配而操作又简便的人机的出现，触摸屏的应运而生无疑是21世纪自动化领域里的一个巨大的革新。