PLC与HMI集成仿真实现优化方案

1.HMI仿真调试的方法

WinCC的运行系统（Runtime）用来在计算机上运行用WinCC的工程系统组态的项目，并查看进程。运行系统还可以用来在计算机上测试和模拟编译后的项目文件。

HMI的价格较高，初学者一般都没有条件用硬件来做实验。在编程计算机上安装了“仿真/运行系统”组件后，在没有HMI设备的情况下，可以用WinCC的运行系统来仿真HMI设备，用它来测试项目，调试已组态的HMI设备的功能。仿真调试也是学习HMI设备的组态方法和提高动手能力的重要途径。

有下列3种仿真调试的方法，本节主要介绍集成仿真。

（1）使用变量仿真器仿真

如果手中既没有HMI设备，也没有PLC，可以用变量仿真器来检查人机界面的部分功能。选中项目视图中的“HMI_1”，执行菜单命令“在线”→“仿真”→“使用变量仿真器”，将会打开变量仿真器。这种测试称为离线测试，可以模拟画面的切换和数据的输入过程，还可以用仿真器来改变输出域显示的变量的数值或指示灯显示的位变量的状态，或者用仿真器读取来自输入域的变量的数值和按钮控制的位变量的状态。因为没有运行PLC的用户程序，仿真系统与实际系统的性能有很大的差异。

（2）使用S7-PLCSIM和运行系统的集成仿真

如果将PLC和HMI集成在博途的同一个项目中，可以用WinCC的运行系统对HMI设备仿真，用PLC的仿真软件S7-PLCSIM对PLC仿真。同时还可以对仿真HMI和仿真PLC之间的通信和数据交换仿真。这种仿真不需要HMI设备和PLC的硬件，只用计算机也能很好地模拟PLC和HMI设备组成的实际控制系统的功能。

（3）连接硬件PLC的HMI仿真

设计好HMI设备的画面后，如果没有HMI设备，但是有硬件PLC，可以在建立起计算机和S7PLC通信连接的情况下，用计算机模拟HMI设备的功能。这种测试称为在线测试，这样可以减少调试时刷新HMI设备的闪存的次数，节约调试时间。这种仿真的效果与实际系统基本上相同。在7.3.2节已经介绍了这种仿真方法在系统诊断功能中的应用。

2.PLC与HMI的变量表

HMI（人机界面）的变量分为外部变量和内部变量。外部变量是HMI与PLC进行数据交换的桥梁，是PLC中定义的存储单元的映像，其值随PLC程序的执行而改变。可以在HMI设备和PLC中访问外部变量。HMI的内部变量存储在HMI设备的存储器中，与PLC没有连接关系，只有HMI设备能访问内部变量。内部变量用于HMI设备内部的计算或执行其他任务。内部变量只有名称，没有地址。

图8-16是PLC的默认变量表中的部分变量。“起动按钮”和“停止按钮”信号来自HMI画面上的按钮，用画面上的指示灯显示变量“电动机”的状态。

图8-16 PLC的默认变量表

图8-17是HMI默认变量表中的变量，可以用下拉式列表将访问模式由默认的“符号访问”改为“绝对访问”。将变量“电动机”和“当前值”的采集周期由1s改为100ms，以减少它们的显示延迟时间。可以单击空白行的“PLC变量”列，用打开的对话框将PLC变量表中的变量传送到HMI变量表。

图8-17 HMI的默认变量表

在组态画面上的元件（例如按钮）时，如果使用了PLC变量表中的某个变量，该变量将会自动地添加到HMI的变量表中。

3.PLC的程序(www.xing528.com)

图8-18是OB1中的程序，组态CPU属性时，设置MB1为系统存储器字节，首次循环时FirstScan（M1.0）的常开触点接通，MOVE指令将变量“预设值”设置为10s。变量“预设值”和“当前值”的数据类型为Time，在I/O域中被视为以ms为单位的双整数。

T1是TON的背景数据块的符号地址，定时器T1和“T1”.Q的常闭触点组成了一个锯齿波发生器（见图3-35），运行时其当前值在0和它的预设时间值PT之间反复变化。

4.PLC与HMI的集成仿真

将Windows 7的控制面板切换到“所有控制面板项”显示方式。双击其中的“设置PG/PC接口”，打开“设置PG/PC接口”对话框（见图8-19）。单击选中“为使用的接口分配参数”列表框中的“S7-PLCSIM S7-1200/S7-1500.TCPIP.1”，设置“应用程序访问点”为“S7ONLINE（STEP7）--＞S7-PLCSIM S7-1200/S7-1500.TCPIP.1”。最后单击“确定”按钮确认。

图8-18 OB1中的程序

图8-19 “设置PG/PC接口”对话框

选中项目树中的PLC_1，单击工具栏上的“开始仿真”按钮，打开S7-PLCSIM。将程序下载到仿真PLC，仿真PLC自动切换到RUN模式。

选中项目树中的HMI_1站点，单击工具栏上的“开始仿真”按钮，起动HMI的运行系统仿真。图8-20是仿真面板的根画面。

按下画面中的“起动”按钮，PLC中的变量“起动按钮”（M2.0）被置为1状态。由于图8-18中的梯形图程序的作用，变量“电动机”（Q0.0）变为1状态，画面上的指示灯亮。放开起动按钮，M2.0变为0状态。单击画面上的“停止”按钮，变量“停止按钮”（M2.1）变为1状态后又变为0状态，指示灯熄灭。

因为图8-18中PLC程序的运行，画面上定时器的当前值从0s开始不断增大，等于预设值时，又从0s开始增大。

单击画面上“预设值”右侧的输入/输出域，画面上出现一个数字键盘（见图8-21）。其中的＜ESC＞是取消键，单击它以后数字键盘消失，退出输入过程，输入的数字无效。是退格键，与计算机键盘上的＜Backspace＞键的功能相同，单击该键，将删除光标左侧的数字。和分别是光标左移键和光标右移键，是确认（回车）键，单击它使输入的数字有效（被确认），将在输入/输出域中显示，同时关闭键盘。＜Home＞键和＜End＞键分别使光标移动到输入的数字的最前面和最后面，＜Del＞是删除键。

图8-20 仿真HMI的根画面

图8-21 HMI的数字键盘

用弹出的小键盘输入数据6.0或6，按回车键后，画面上“预设值”右边的输入/输出域显示出“+6.000s”。画面上动态变化的“当前值”的上限变为6s。