摘要：在生产过程中，机械设备难免会产生各种各样的故障，如何快速找出故障点，减少设备的维护时间，一直以来是困扰工程技术人员的主要难题。采用PLC与触摸屏控制系统将生产设备的故障通过人机界面显示出来，能让工程技术人员迅速找出故障点，对设备进行维修维护。
关键词：HMI;PLC；故障显示
0引言
现在企业为了节约人工成本，采用了大量的自动化生产设备以提高生产率，并且还要求减少设备的维护时间，提高产能[1]，从而提高企业的竞争力。但这些生产设备的自动化程度越高，它的结构及控制系统就复杂。在生产过程中，机械设备难免会产生各种各样的故障。生产设备产生故障后，如何快速找出故障点，一直以来是困扰工程技术人员的主要难题。本文就是探讨如何将生产设备的故障通过人机界面显示出来，让工程技术人员迅速找出故障点，对设备进行维修维护。
1人机界面HMI
人机界面HMI是人与机器之间传递、交换信息的媒介和对话接口，能够方便对电气设备实施控制和获取各种状态信息数据[2]，现在自动化生产设备普遍采用HMI人机界面作为可视化窗口。HMI能反映出设备的实时运行状态，并能通过视觉和感觉给用户带来更直观的感受［3］。如果生产设备发生了故障，我们通过人机界面将该故障点或故障原因，通过人机界面显示出来，这就方便工程技术进行快速检修。
工业人机界面（HMI）触摸屏主要应用在 PLC 工业控制领域[4]，本系统选用昆仑通态TPC1061Ti触摸屏及三菱的FX3U-48MR的PLC组成硬件系统，来研究生产设备故障信息如何通过PLC检测到，然后在HMI人机界面上进行显示。该触摸屏的性能是分辨率为1024 X 600, 10.2" TFT液晶屏, ARM CPU,主频600MHz, 128M DDR2,128M NAND Flash。MCGS可视化的图形功能可以方便地建立所设计的各种画面[5]。
在故障信息显示控制系统中，当生产设备发生了某个故障。该故障会产生一个信号的变化，该变化的信号被PLC控制系统采集到，然后PLC进行运算输出，将这个运算的结果输送给HMI。人机界面预先设置好一些故障提示信息，根据PLC输送的数值进行显示。即人机界面在正常运行窗口下工作时，如果某个故障信息的条件满足，应自动输出一个故障提示窗口，窗口上有相关的故障提示信息，提醒技术人员进行相关的处理。处理完成时，该提示窗口自动关闭。
2标签动画组态控制
在正常运行父窗口上制作一些故障提示的标签。如某一标签动画组态属性设置：一是将特殊动画连接设置“可见度”为有效。二是在标签扩展属性的文本内容输入窗口输入生产设备故障的提示信息，如“SQ1限位开关被按下，请检查1号机。”三是标签可见度的表达式设置为M1，设置当表达式非零时“对应图符可见”。在PLC系统中，如SQ1的信号由X1输入，由X1的信号驱动M1。当SQ1=0时，X1=0，M1=0，因SQ1没有被按下，故障标签不可见。当SQ1=1时，X1=1，M1=1，因SQ1被按下，故障标签可见。工程技术人员可以在人机界面上获得生产设备的故障信息，能迅速排除故障，故障排除后M1=0，标签不可见，运行窗口恢复正常。
3报警条动画组态控制
MCGS的触摸屏提供了报警滚动条的构件，如果要显示的信息量不大，为了更加生动醒目地将故障信息显示出来，也可采用报警滚动条的构件来实现。如某一报警滚动条动画组态属性设置：一是先在实时数据库中新增一个对象。
二是进行数据对象属性设置，在基本属性中如对象名称设置为M2，对象类型设置为开关型，在报警属性中设置“允许进行报警处理”有效，报警的优先级设为“0”，子显示内容输入要显示的报警信息如“FR1动作，请检电动机M1。”报警设置将“开关量报警”设置有效。报警注释的内容设置要与子显示内容相同。报警值设置为“1”。三是绘制大小合适的报警条。四是进行走马灯报警属性设置，显示报警对象的变量选择“M2”，报警的字体、前景色及滚动设置可根据客户的喜好，背景色最好选择与运行界面的颜色一致，这样设置是在系统没有发生故障时，报警条是不可见的。根据HMI的设置，在PLC系统中，如FR1的信号由X2输入，由X2的信号驱动M2。当FR1=0时，X2=0，M2=0，因FR1没有动作，报警条不显示报警信息。当FR1=1时，X2=1，M2=1，因FR1有动作，报警条会显示报警信息。故障排除后M2=0，报警条不显示报警信息。运行窗口恢复正常。
4运行策略控制
MCGS的触摸屏提供了丰富的运行策略功能，如果要显示的报警信息量较大时，可先将故障信息制作在一个故障窗口内。当设备产生了对应的故障时，采用运行策略来打开或关闭报警信息的窗口。如某运行策略打开或关闭窗口动画组态属性设置：一是先在运行策略中新建一个事件策略。二是进行事件策略属性设置，将策略名称设置为“故障报警”，关联数据对象设置为“M3”，事件内容选择“数据对象的值有改变时，执行一次”。三是在该故障报警事件策略下面增加两条策略行，都是选择窗口操作构件。一个用于打开报警信息窗口，另一个用于关闭报警信息窗口。四是在一条策略行条件属性设置表达式为“M3”，条件设置选择“表达的值非0时条件成立”。窗口基本操作打开窗口选择“报警信息窗口”。五是在另一条策略行条件属性设置表达式为“M3”，条件设置选择“表达的值为0时条件成立”。窗口基本操作关闭窗口选择“报警信息窗口”。根据HMI的设置，在PLC系统中，如FR2的信号由X3输入，由X3的信号驱动M3。当FR2=0时，X3=0，M3=0，因FR2没有动作，报警事件策略关闭报警信息窗口。当FR2=1时，X3=1，M3=1，因FR2有动作，报警事件策略打开报警信息窗口。故障排除后M3=0，报警事件策略再关闭报警信息窗口。运行窗口恢复正常。
5结语
通过企业生产实践，采用PLC与HMI人机界面的控制系统，PLC能够将输入端采集到的一些故障信号，传送给触摸屏。触摸屏根据PLC传送来的数据，进行故障信息显示。工程技术人员通过人机界面上的信息能够迅速找出设备的故障点，及时对设备进行维修维护，节省了设备的停机时间，节约了人工成本，提高了企业的竞争力，创造了可观的经济效益。
参考文献：
[1]俞晨.人机界面的技术应用[J].国内外机电一体化技术,2020,23(03):12-18+20.
[2]黄戈里,李翠翠.MCGS组态的应用技巧探讨[J].电工技术,2019(10):6-8.
[3]曹利刚,郭改琴.基于HMI的变频恒压供水电气控制系统设计[J].自动化与仪器仪表,2017(08):29-31.
[4]刘晖,李多山.基于工业人机界面(HMI)触摸屏的应急电源监控器[J].电气技术,2018,19(09):107-110.
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