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人机界面（HMI）产品常识

1、人机界面产品的定义

连接可编程序控制器（PLC）、变频器、直流调速器、仪表等工业控制设备，利用显示屏显示，通过输入单元（如触摸屏、键盘、鼠标等）写入工作参数或输入操作命令，实现人与机器信息交互的数字设备,由硬件和软件两部分组成。

2、人机界面（HMI）产品的组成及工作原理

人机界面产品由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口、数据存贮单元等，其中处理器的性能决定了HMI产品的性能高低，是HMI的核心单元。根据HMI的产品等级不同，处理器可分别选用8位、16位、32位的处理器。HMI软件一般分为两部分，即运行于HMI硬件中的系统软件和运行于PC机Windows操作系统下的画面组态软件（如JB－HMI画面组态软件）。使用者都必须先使用HMI的画面组态软件制作“工程文件"，再通过PC机和HMI 产品的串行通讯口，把编制好的“工程文件"下载到HMI的处理器中运行。

3、人机界面产品的基本功能及选型指标

基本功能：

设备工作状态显示，如指示灯、按钮、文字、图形、曲线等

数据、文字输入操作，打印输出

生产配方存储，设备生产数据记录

简单的逻辑和数值运算

可连接多种工业控制设备组网

一．PROFINET 通信口：

S7-1200CPU本体上集成了一个PROFINET通信口，支持以太网和基于TCP/IP和UDP的通信标准。这个PROFINET物理接口是支持10/100Mb/s的RJ45口，支持电缆交叉自适应，因此一个标准的或是交叉的以太网线都可以用于这个接口。使用这个通信口可以实现S7-1200CPU与编程设备的通信，与HMI触摸屏的通信，以及与其它CPU之间的通信。

二．支持的协议和大的连接资源

S7-1200 CPU 的PROFINET 通信口支持以下通信协议及服务

· TCP

· ISO on TCP ( RCF 1006 )

· UDP(V1.0 不支持）

· S7 通信

三．硬件版本 V4.1 支持的协议和大的连接资源：

S7-1200的连接资源分配给每个类别的预留连接资源数为固定值；您无法更改这些值。 但可组态 6个"可用自由连接"以按照应用要求增加任意类别的连接数。

可连接资源

示例1: 1 个 PG 具有 3 个可用连接资源。 根据当前使用的 PG 功能，该 PG 实际可能使用其可用连接资源的 1、2 或 3。 在 S7-1200 中，始终保证至少有 1 个 PG，但不允许超过 1 个 PG。

在CPU属性>常规>连接资源显示:

连接资源显示

四．HMI连接资源

示例2：HMI 具有 12 个可用连接资源。

根据您拥有的 HMI 类型或型号以及使用的 HMI 功能，每个 HMI 实际可能使用其可用连接资源中的 1 个、2 个或 3 个。 考虑到正在使用的可用连接资源数，可以同时使用 4 个以上的 HMI

通讯测试

由于“ModbusTCP CP V4.3"选项包支持功能码FC1，2，3，4，5，6，15，16，不同的功能码测试过程中类似，因此下面同样以FC03(读写保持寄存器)为例来说明通讯测试的整个过程，对于其他功能码的测试将不再重复描述。

需要说明的是由于客户端功能块需要定义具体的功能码，而主功能块FB108 “MODBUSCP"并没有直接的管脚来定义功能码，而是由其中的两个参数“DATA_TYPE"和“single-write"共同决定(参见后面的管脚参数说明)，详细情况如下图20所示：

图20 S7-400单站系统做客户端时不同的功能码的参数定义

由于客户端和服务器均使用相同的功能块FB108“MODBUSCP "的参数需要初始化，因此分别在OB100及OB1中调用FB108，在OB100中调用FB108完成相关参数的初始化，FB108的管脚分布参见3.3章节中的图10说明。

打开ModSim32软件，在“Connection--->connect"中打开连接属性对话框，连接接口选择“Modbus/TCP svr"，TCP/IP Server Port为本地服务器的端口502，如下图21所示：

图21 ModSim32中设置端口号

下载硬件组态及程序到CPU中，给参数ENQ_ENR发送脉冲信号；在打开的ModSim32软件窗口设置寄存器连接类型、起始地址、长度等，如下图22所示：

图22 ModSim32中Modbus数据参数定义

关于SIMATIC中DB偏移量、Modbus物理编址、应用层编址对应关系请参考本文中2.3章节图14的说明

之后在CP443-1 Client就可以建立和远程ModSim32 Server的连接了，在Netpro中可以看到连接已经建立起来，如下图23所示：

图23 Modscan32激活与S7-400的连接

在Step7的项目程序中新建一个变量监控表，插入需要监控的参数和数据区变量，可以看到ModSim32软件与S7-400的数据通讯已经建立起来了，双方可以进行正常的保持寄存器数据读写操作，如下图24所示：

图24 S7-400单站系统作为客户端与ModSim32软件通讯

CPU的组态编程
S7-300带PN接口的CPU支持ISO on TCP通信功能，通过该集成以太网接口组态ISO on TCP通信时，只能使用开放式通信的功能块，这些的功能块可以在STEP7 “ 通讯块"的 “标准库 "中找到，如图13所示。

图13 S7-300 CPU通信指令库

库中提供了下列通信功能块：
´> FB 65 "TCON"，用于建立连接，连接时需要UDT65来提供参数
> FB 66 "TDISCON"，用于终止连接
> FB 63 "TSEND"，用于发送数据到S7站点、S5站点、PC站或者第三方设备
> FB 64 "TRCV" 用于从S7站点、S5站点、PC站或者第三方设备接收数据

要通过CPU 的 集成PN 接口实现开放的ISO on TCP通信，不能在Netpro网络组态中直接建立连接，必须通过程序每个连接的参数。用于通信的FB标准功能块，请参见附件提供的例程 "Sample_1 ( 50 KB ) " 或参考下载中心文档《A0284 使用西门子PLC集成的PN口实现S5 兼容通信使用入门》提供的例程。下载链接：80490650

从附件提供的例程 "Sample_1 ( 50 KB ) " 中将把需要的程序块拷贝到新建的项目中，包括：
> UDT 65 "TCON_PAR"，存放用户通信参数
> FB420 "SET_ISO_ENDPOINT" ，用于修改UDT65内通信对象参数
> FC21， 被FB420调用
随后，使用通信功能块 FB65 "TCON"、FB66 "TDISCON"、FB63 "TSEND" 和 FB64 "TRCV" 完成程序的编写。

4.1创建新项目

1、打开STEP7，新建一个项目
2、在项目中插入一个SIMATIC 300的站
3、组态硬件，插入一个CPU317-2PN/DP的CPU，并为PN接口分配IP地址“192.168.0.3"，如图14所示。同时，在CPU的“Cycle/Clock Memory"属性页中MB0为时钟存储器，在程序中可以使用M0.3（2Hz 的时钟脉冲）去自动激活发送任务，如图15所示。

图14为PN接口分配IP地址

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