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人機界面（HMI）產品常識

1、人機界面產品的定義

連接可編程序控制器（PLC）、變頻器、直流調速器、儀表等工業控制設備，利用顯示屏顯示，通過輸入單元（如觸摸屏、鍵盤、鼠標等）寫入工作參數或輸入操作命令，實現人與機器信息交互的數字設備,由硬件和軟件兩部分組成。

2、人機界面（HMI）產品的組成及工作原理

人機界面產品由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分包括處理器、顯示單元、輸入單元、通訊接口、數據存貯單元等，其中處理器的性能決定了HMI產品的性能高低，是HMI的核心單元。根據HMI的產品等級不同，處理器可分別選用8位、16位、32位的處理器。HMI軟件一般分為兩部分，即運行于HMI硬件中的系統軟件和運行于PC機Windows操作系統下的畫面組態軟件（如JB－HMI畫面組態軟件）。使用者都必須先使用HMI的畫面組態軟件制作“工程文件"，再通過PC機和HMI 產品的串行通訊口，把編制好的“工程文件"下載到HMI的處理器中運行。

3、人機界面產品的基本功能及選型指標

基本功能：

設備工作狀態顯示，如指示燈、按鈕、文字、圖形、曲線等

數據、文字輸入操作，打印輸出

生產配方存儲，設備生產數據記錄

簡單的邏輯和數值運算

可連接多種工業控制設備組網

一．PROFINET 通信口：

S7-1200CPU本體上集成了一個PROFINET通信口，支持以太網和基于TCP/IP和UDP的通信標準。這個PROFINET物理接口是支持10/100Mb/s的RJ45口，支持電纜交叉自適應，因此一個標準的或是交叉的以太網線都可以用于這個接口。使用這個通信口可以實現S7-1200CPU與編程設備的通信，與HMI觸摸屏的通信，以及與其它CPU之間的通信。

二．支持的協議和大的連接資源

S7-1200 CPU 的PROFINET 通信口支持以下通信協議及服務

· TCP

· ISO on TCP ( RCF 1006 )

· UDP(V1.0 不支持）

· S7 通信

三．硬件版本 V4.1 支持的協議和大的連接資源：

S7-1200的連接資源分配給每個類別的預留連接資源數為固定值；您無法更改這些值。 但可組態 6個"可用自由連接"以按照應用要求增加任意類別的連接數。

可連接資源

示例1: 1 個 PG 具有 3 個可用連接資源。 根據當前使用的 PG 功能，該 PG 實際可能使用其可用連接資源的 1、2 或 3。 在 S7-1200 中，始終保證至少有 1 個 PG，但不允許超過 1 個 PG。

在CPU屬性>常規>連接資源顯示:

連接資源顯示

四．HMI連接資源

示例2：HMI 具有 12 個可用連接資源。

根據您擁有的 HMI 類型或型號以及使用的 HMI 功能，每個 HMI 實際可能使用其可用連接資源中的 1 個、2 個或 3 個。 考慮到正在使用的可用連接資源數，可以同時使用 4 個以上的 HMI

通訊測試

由于“ModbusTCP CP V4.3"選項包支持功能碼FC1，2，3，4，5，6，15，16，不同的功能碼測試過程中類似，因此下面同樣以FC03(讀寫保持寄存器)為例來說明通訊測試的整個過程，對于其他功能碼的測試將不再重復描述。

需要說明的是由于客戶端功能塊需要定義具體的功能碼，而主功能塊FB108 “MODBUSCP"并沒有直接的管腳來定義功能碼，而是由其中的兩個參數“DATA_TYPE"和“single-write"共同決定(參見后面的管腳參數說明)，詳細情況如下圖20所示：

圖20 S7-400單站系統做客戶端時不同的功能碼的參數定義

由于客戶端和服務器均使用相同的功能塊FB108“MODBUSCP "的參數需要初始化，因此分別在OB100及OB1中調用FB108，在OB100中調用FB108完成相關參數的初始化，FB108的管腳分布參見3.3章節中的圖10說明。

打開ModSim32軟件，在“Connection--->connect"中打開連接屬性對話框，連接接口選擇“Modbus/TCP svr"，TCP/IP Server Port為本地服務器的端口502，如下圖21所示：

圖21 ModSim32中設置端口號

下載硬件組態及程序到CPU中，給參數ENQ_ENR發送脈沖信號；在打開的ModSim32軟件窗口設置寄存器連接類型、起始地址、長度等，如下圖22所示：

圖22 ModSim32中Modbus數據參數定義

關于SIMATIC中DB偏移量、Modbus物理編址、應用層編址對應關系請參考本文中2.3章節圖14的說明

之后在CP443-1 Client就可以建立和遠程ModSim32 Server的連接了，在Netpro中可以看到連接已經建立起來，如下圖23所示：

圖23 Modscan32激活與S7-400的連接

在Step7的項目程序中新建一個變量監控表，插入需要監控的參數和數據區變量，可以看到ModSim32軟件與S7-400的數據通訊已經建立起來了，雙方可以進行正常的保持寄存器數據讀寫操作，如下圖24所示：

圖24 S7-400單站系統作為客戶端與ModSim32軟件通訊

CPU的組態編程
S7-300帶PN接口的CPU支持ISO on TCP通信功能，通過該集成以太網接口組態ISO on TCP通信時，只能使用開放式通信的功能塊，這些的功能塊可以在STEP7 “ 通訊塊"的 “標準庫 "中找到，如圖13所示。

圖13 S7-300 CPU通信指令庫

庫中提供了下列通信功能塊：
′> FB 65 "TCON"，用于建立連接，連接時需要UDT65來提供參數
> FB 66 "TDISCON"，用于終止連接
> FB 63 "TSEND"，用于發送數據到S7站點、S5站點、PC站或者第三方設備
> FB 64 "TRCV" 用于從S7站點、S5站點、PC站或者第三方設備接收數據

要通過CPU 的 集成PN 接口實現開放的ISO on TCP通信，不能在Netpro網絡組態中直接建立連接，必須通過程序每個連接的參數。用于通信的FB標準功能塊，請參見附件提供的例程 "Sample_1 ( 50 KB ) " 或參考下載中心文檔《A0284 使用西門子PLC集成的PN口實現S5 兼容通信使用入門》提供的例程。下載鏈接：80490650

從附件提供的例程 "Sample_1 ( 50 KB ) " 中將把需要的程序塊拷貝到新建的項目中，包括：
> UDT 65 "TCON_PAR"，存放用戶通信參數
> FB420 "SET_ISO_ENDPOINT" ，用于修改UDT65內通信對象參數
> FC21， 被FB420調用
隨后，使用通信功能塊 FB65 "TCON"、FB66 "TDISCON"、FB63 "TSEND" 和 FB64 "TRCV" 完成程序的編寫。

4.1創建新項目

1、打開STEP7，新建一個項目
2、在項目中插入一個SIMATIC 300的站
3、組態硬件，插入一個CPU317-2PN/DP的CPU，并為PN接口分配IP地址“192.168.0.3"，如圖14所示。同時，在CPU的“Cycle/Clock Memory"屬性頁中MB0為時鐘存儲器，在程序中可以使用M0.3（2Hz 的時鐘脈沖）去自動激活發送任務，如圖15所示。

圖14為PN接口分配IP地址

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