段琰郑泓牛东冯显宗赵振邦
北京起重运输机械设计研究院有限公司北京100007
摘要:脱挂式客运索道人机界面是索道控制系统的重要组成部分,是索道运营中操作人员和索道设备对话交流的窗口,基于嵌入式FactoryTalk系统的人机界面的设计包括硬件设计和软件应用,为索道的使用、维护,以及设计者与使用者之间的良好沟通建立了平台,在国产脱挂索道项目中得到广泛应用。
关键词:索道;控制系统;模块化设计;FactoryTalk;人机交互
中图分类号:TH235文献标识码:A文章编号:1001-0785(2020)10-0021-05
0引言
1控制系统结构设计
脱挂式客运索道控制系统以Allen-Bradley的大型控制器ControlLogix系列为控制核心,整个结构采用模块化设计,所有模块支持热插拔(RIUP),方便用户快速维护。控制系统结构如图1所示。
各机架之间以EtherNet/IP开放式工业以太网进行网络,能够处理离散、安全、运动、过程和驱动控制应用。控制系统网络包括设备层网络、控制层网络和信息层网络,ControlNet位于控制层网络,可实现实时控制数据交换,用户可从多个ControlNet节点上采集I/O数据,并共享某个数据输入,即从一个设备输入的数据,可以被多个设备读取,便于用户在控制、组态、数据采集等方面对控制系统进行精确控制;为人机界面显示HMI、趋势分析、配方管理、系统维护及排查故障方面提供硬件保障。

图1控制系统结构

图2PanelView™Plus6硬件配置
2人机界面系统的硬件设计
2.1人机界面硬件配置
如图2所示,人机界面采用PanelView™Plus6(以下简称PVP6)系列终端。
机器级人机界面硬件配置为:基本配置带有显示和逻辑模块(LogicModule),逻辑模块内存RAM容量512Mb;FLASH容量512Mb;处理器为;DRAM带宽为DDR2@533MHz;支持通过Web浏览器对终端进行实时监视;防护等级IP67。
PVP6是一整套可视化解决方案中,功能最全面的操作员界面选件之一,其具备的机器性能,适合需要以动态方式监控和显示信息的应用,可为设计人员带来更广阔的OEM空间。内存的扩充增强了应用灵活性,而处理器速度的提升则加快了终端响应并优化了可控性,为操作人员带来了更好的体验。这两方面改进都有助于提升数据的可视化,为更好、更快地进行决策提供了平台。
2.2人机界面应用特征
1)EtherNet/IP适合任意用户的标准化网络。
2)如果因为一个意外事件,例如加载文件时发生停电,造成数据损坏,PVP6可以恢复至以前的数据,可恢复到出厂缺省设置。
3)该系列人机界面内存增至512MB,从而支持图形增强以及更大的应用运行时文件,显著提高了终端处理高要求、内存消耗高的图形密集型应用的能力。
4)处理器主频升至1GHz,可以使操作员更快速地访问所需的屏幕及数据,避免出错,提升了操作员的响应能力。
5)PVP6硬件已经包含一个客户端许可,FactoryTalkViewPoint软件为远程用户提供访问权限,远程远程用户只需要Web浏览器和Internet连接就可以查看人机界面画面,而不会影响就地用户的操作。
6)PVP6内置了用于远程访问数据的FTP文件服务器,使用DateStorePlus以通用的CSV文件格式记录数据,可转换为标准的xls文件,并将数据写到网络服务器或者保存到SD卡上,可供其他应用程序使用。
7)通过读取和写入配方到CSV文件,在控制器中通过标签来远程修改配方功能,以实现在终端之间负责配方的功能。
8)使用克隆功能复制输出,即直接从SD卡加载运行时文件来创建镜像终端,为维护人员可以尽快更换HMI终端提供了坚固耐用的固态存储介质。
3人机界面系统的软件应用
3.1软件构成
软件应用以嵌入式FactoryTalk系统为基础,即对于使用了FactoryTalk服务,集成了FactoryTalk产品和组件的自动化控制系统。其基础架构FactoryTalkServicesPlatform(服务平台),包含一组构建RockwellAutomation软件产品所用的服务,它可以提供常规服务(如诊断信息,工作状态监控服务和实时数据访问)并在自动化系统中共享现场资源(如标记和图形显示),允许一次定义现场资源,同时穿越产品边界访问资源。
应用软件使用FactoryTalkEdition,该软件是用于开发机器级应用项目的组态软件,支持一些特定功能的FactoryTalk服务,运行在MicrosoftWindowsCE6系统中,用于监控自动化生产过程和设备。该软件主要组成部分包含FactoryTalkStudio和FactoryTalkMEStation两个软件。其中,FactoryTalkViewStudio是用于开发或测试信息层人机交互界面(HMI)应用项目的组态软件。FactoryTalkMEStation则用于机器级应用项目的单机版运行环境,可以在PanelViewPlus6终端以及安装了MicrosoftWindowsCE6操作系统中运行机器级应用项目。另外该软件还包括多个相关附加软件,例如,RSLinxEnterprise,它使用了FactoryTalk技术的通讯服务器,用于开发FactoryTalkMachineEdition应用项目,对于与ControlLogix处理器进行的通讯,FactoryTalk
Studio通过RSLinxEnterprise提供了内置的支持;或再例如FactoryTalkAdministrationConsole,该软件允许用户设置RSAssetSecurity,即用来为多个Rockwell软件产品设置用户和计算机安全的方法,应用软件结构如表1所示。

3.2软件应用特征
1)采用MicrosoftCE6操作系统,可在封闭系统中实现更高的安全性并减少损坏,而不需要执行关机程序。内置了FactoryTalkViewMachineEdition,ViewStudio应用程序开发软件,可增强机器级操作员界面的性能和功能,同时保留了通用开发环境和集成架构。
2)FactoryTalkView组态软件包含了SymbolFactory图像,如电机和设备(见图3),仅用复制/粘帖功能,并通过颜色和阴影来反映状态的变化。
3)使用标签浏览器功能(见图4),可大大降低出错率,避免重复工作,减少与之相关的差错工作,提高开发人工效率。
图3SymbolFactory图像

图4标签浏览器功能
4人机界面功能设计
4.1建立通讯
组态应用项目使用RSLinxEnterprise建立通讯。在RSLinxEnterprise中创建一个设备的快捷方式,然后在FactoryTalkViewStudio中创建一个指向运行着RSLinxEnterprise计算机的RSLinxEnterprise数据服务器。步骤为:
1)新建一个或打开一个项目。
3)打开FactoryTalkViewStudio选择MachineEdition,在FactoryTalkViewStudio中建立RSLinx
Enterprise数据服务器。
4)在FactoryTalkViewStudio中为每一个要通讯的设备创建设备快捷方式。当浏览设备标签时,设备快捷方式就会出现在TagBrowser(标签浏览器)中,每一个快捷方式代表一个设备。
5)打开根目录RSlinxEnterprise的communicationsetup,使用CommunicationSetup(通讯设置)编辑器来添加驱动程序,添加设备,设置驱动程序和设备的属性,以及设置设备快捷方式。

图5添加设备
4.2软件编程举例
1)设置瞬时型按钮首先双击瞬时型按钮,然后在按钮Properties对话框中,完成各个选项卡中的选项,具体操作为:在General选项卡中,指定运行时按钮的外观,以及按钮更改状态的方式;在States选项卡中,指定按下和松开时按钮的动作;在Common选项卡中,指定按钮的空间属性、名称和可见性;在Connections选项卡中,指定按钮交换数据所用的标签或表达式。
2)创建图形对象动画在创建动画时使用标签名、标签占位符、表达式和命令,可以赋予给图形对象的各种动画类型,为对象和显示键创建动画。为创建动画,可使用Animation(动画)对话框(见图6)。

图6Animation(动画)对话框

图7AlarmSsetup(报警设置)编辑器
4)创建报警在编辑器中,指定要监视的标签或表达式,触发报警、报警设置等条件以及当报警发生时要执行的操作。具体步骤为:在浏览器窗口打开Alarms(创建报警)文件夹,双击AlarmSetup(报警设置)打开编辑器。然后在Message(触发器)打开编辑器,并最终单击确定保存变更。AlarmSsetup(报警设置)编辑器页面如图7所示。
5结语
基于FactoryTalk系统的人机界面在国产脱挂索道电控系统中扮演着非常重要的角色,该设计为索道设备的精确控制奠定了坚实基础。目前,人机界面设计成果正应用于全部国产脱挂索道。针对索道硬件设备的逐步升级,人机界面设计将进入功能完善和优化设计阶段。
参考文献
[1]系统概述[M].PublicationCNET-SO001A-ZHRockwellAutomation,2003.
[2][M].2010.