基于Smart Panel的PLC实验教学改革

广东技术师范学院天河学院 陶 肖

基于Smart Panel的PLC实验教学改革

广东技术师范学院天河学院 陶 肖

随着工业生产和制造过程可控性、可视性程度越来越高，可编程序控制器与人机界面的应用日益广泛。为适应工控行业的发展，电气控制与PLC课程的实验教学环节也需进行相应的调整。本文将探讨西门子Smart Panel人机界面在PLC实验教学过程中的应用，增强学生对人机界面及组态的了解，提高其实际动手能力。

PLC 组态 人机界面

电气控制与PLC课程包括电气控制技术和可编程序控制技术两部分。电气控制技术主要介绍常用低压控制电器的类型、作用、典型控制线路等；可编程序控制技术主要介绍可编程序控制器（Programmable Logical Controller，PLC）的组成、指令系统、典型应用等。该课程不仅具有一定的理论要求，而且具有较强的实践性，实验及课程设计等实践环节在课程教学中占有非常重要的位置。现有PLC实验主要以PLC编程及其简单控制线路为主，甚少涉及人机界面（Human Machine Interface，HMI）的使用，而实际工业自动化控制系统中HMI的应用非常广泛，为适应社会需求需增加相关内容，培养学生通过HMI及PLC进行系统控制、监测及维护的能力。

一、Smart Line人机界面介绍

我国低端人机界面用户占有量较大，国产品牌在国内占据了低端市场的优势地位，国际品牌也在逐渐研发其经济型产品，以抢占低端市场的份额。SIMATIC精彩系列面板（Smart Line）就是西门子公司顺应我国低端人机界面市场需求推出的，其不仅提供了人机界面的标准功能，而且经济适用性价比高，并可与S7-200 PLC组成完美的自动化控制与人机交互平台。

Smart Line具有以下特点：①显示屏分辨率高，并采用LED背光设计，节能降耗；②支持多种通讯方式；③处理器性能高、外部总线传输速度快；④ESD、RS等关键指标比国际标准（IEC）提高了50%，并已通过CE认证；⑤先进的故障分析模式；⑥可靠的电源设计。

二、WinCC flexible软件介绍

Smart Panel要求使用WinCC flexible 2008 SP4 CHINA版进行组态。该软件界面简单直观、功能强大、应用灵活且智能高效，非常适合机械设备或生产线中人机界面的应用。

随着Smart Line的发布，WinCC flexible的软件功能也得到了进一步的加强：①可集中进行变量的管理；②支持各类型报警；③丰富的画面对象库；④丰富的动画效果简单生成方式；⑤高效、智能的组态方式；⑥多语言组态；⑦轻松的项目更新与维护。

三、实验教学改革内容

现有PLC实验室配置了编程电脑及带有S7-200 PLC主体、按钮、指示灯等的实验台，可进行PLC实际应用模拟实验，但无法表现项目系统的运行过程，缺乏直观性。另，实际生产使用的设备往往价格高、占地面积大、操作单一、维护困难。由于资金、设备和场地受限，PLC实验教学与实际应用还是有较大差距。增加HMI部分后，可通过组态进行设备操作过程的模拟，观察记录数据变化情况，也可通过面板控制系统操作形式、改变参数设置等。具体实验步骤及内容如下：

1.方案设计

根据实验要求分析系统控制过程，确定系统控制结构，分配I/O地址等。

2.PLC程序设计

使用STEP7-Micro/WIN软件进行编程，编译无误后将程序下载至PLC中，连接控制线路并进行调试。

3.组态设计

（1）创建项目。在WinCC flexible 2008 SP4中文版初始界面可通过向导创建项目，进入项目设置及组件选型。

（2）定义变量。变量是PLC与HMI使用过程值的数据交换。在变量管理器界面创建指向特定PLC地址的变量，并设置属性。Smart Panel可从已定义地址读取该值并显示出来，也可触屏输入要写入PLC地址的值。

（3）制作画面。将需要用于表示操作过程或需监控的对象插入到画面，并根据过程要求对其进行组态。画面包括静态和动态元素：静态元素在运行时状态不改变，而动态元素会根据过程改变它们的状态。具体对象可通过工具栏选择，并在属性窗口设置外观、动态显示状态、变量连接等。

（4）通讯连接。S7-200与Smart Panel通讯采用PPI网络，Smart Panel设备作为主站分配地址为1， S7-200 为从站，地址为2。

（5）组态仿真。编译组态画面，编译无问题后选择 “使用仿真器启动运行系统”即可进入一带有变量表的模拟运行界面进行仿真。

（6）传送项目。使用PPI线缆连接PC与Smart Panel，选择Smart Panel为“Transfer”状态，同时在WinCC中选择传送，两端通讯成功即开始传送项目，传送完成后Smart Panel直接进入组态画面。

（7）联机调试。Smart Panel与S7-200通讯同样采用PPI线缆，启动Smart Panel，并将S7-200置于运行状态，通过Smart Panel进行系统控制，检查是否符合要求。

基于Smart Panel的PLC实验更具有实用性，控制方式更为简便，过程监测更加智能化与可视化，系统可靠性、实时操作性更高，通过实验能使学生对其所学的理论知识进行强化、加深理解，并从中掌握HMI与PLC的使用方法，锻炼其独立探索能力。

[1]陈建明．电气控制与PLC应用[M]．北京:电子工业出版社，2010

[2]张万英．精彩触屏明智之选[J]．电气时代，2011

[3]西门子公司．Smart 700 IE、Smart 1000 IE操作说明[Z]，2013

[4]西门子公司．WinCC flexible 2008软件手册[Z]，2008

ISSN2095-6711/Z01-2015-04-0186