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.
