PLC編程與應(yīng)用（西門子）電子教案 項(xiàng)目五任務(wù)3：HMI到PLC之間的通信

課題授課教案一、教案頭序號：本次課題項(xiàng)目五、任務(wù)三：HMI到PLC之間的通信授課教師審閱授課時間課時授課班級知識目標(biāo)1、學(xué)會HMI設(shè)備的相關(guān)知識。2、能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信控制要求設(shè)計(jì)電路，并分配I/O口地址。能力目標(biāo)1、能熟練操作HMI編程軟件及其使用方法。2、能按照網(wǎng)絡(luò)通信控制電路要求連接電路，并編寫軟件程序。情感目標(biāo)1、培養(yǎng)善于獨(dú)立思考、交流溝通的協(xié)作能力；2、培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，樹立積極樂觀的學(xué)習(xí)態(tài)度；3、樹立自信心，增強(qiáng)克服困難的意志，養(yǎng)成和諧和健康向上的品格。4、使學(xué)生養(yǎng)成“兵無將而不動”的良好習(xí)慣。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)1、能理解西門子HMI設(shè)備的功能、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。2、能正確應(yīng)用西門子HMI設(shè)備。難點(diǎn)1、西門子HMI設(shè)備的電路連接。2、西門子HMI設(shè)備的參數(shù)和程序編寫。教學(xué)準(zhǔn)備1、西門子S7-1200可編程控制器實(shí)訓(xùn)裝置，主機(jī)模塊2、電腦一臺（具有PROTALV13軟件平臺）3、24V直流電源、交流220V電源4、實(shí)訓(xùn)連接導(dǎo)線若干5、Profilnet通訊電纜6、西門子TP700觸摸屏實(shí)訓(xùn)裝置二、教學(xué)設(shè)計(jì)步驟教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動課前檢查1、檢查學(xué)生的勞保服裝。2、檢查學(xué)生的出勤情況并做好記錄。3、強(qiáng)調(diào)實(shí)習(xí)安全。督導(dǎo)檢查做好記錄學(xué)生自檢互檢情景引入在某企業(yè)的自動化生產(chǎn)線上，實(shí)現(xiàn)多個生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的有序加工，需要對各個生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行組態(tài)連接，組成一個可以將各種生產(chǎn)信息實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的加工制造網(wǎng)絡(luò)。本次課，我們學(xué)習(xí)如何使用西門子HMI設(shè)備完成自動化系統(tǒng)控制，并掌握HMI設(shè)備的電路連接和功能應(yīng)用。利用某自動化生產(chǎn)線視頻演示學(xué)生觀看視頻任務(wù)資訊知識點(diǎn)：HMI人機(jī)界面設(shè)備功能及其使用1.HMI設(shè)備（1）基本功能1）定義：通常，HMI（HumanMachineInterface）設(shè)備又稱為人機(jī)交互式界面設(shè)備，簡稱觸摸屏，它主要是用于控制各種單元模塊設(shè)備進(jìn)行工作的，一般處于生產(chǎn)控制環(huán)節(jié)的上位機(jī)階段。2）功能：HMI設(shè)備集成了顯示器、數(shù)據(jù)信息采集與處理、網(wǎng)絡(luò)通信、文字處理、動畫顯示等多種功能，采用觸摸式屏幕支持人體的觸控簡易操作模式。一般來說，HMI的被控設(shè)備主要包括PLC、變頻器等具有通信功能的智能設(shè)備。（2）結(jié)構(gòu)HMI設(shè)備主要包括觸摸屏、外殼、通信接口、處理器、電源等環(huán)節(jié)組成。其中，觸摸屏是HMI設(shè)備的核心部件之一，它是人機(jī)交互的主要操作模塊，現(xiàn)在常用的HMI觸摸屏為TFT液晶顯示器。（3）特點(diǎn)HMI設(shè)備由于采用可觸控的畫面形式，以及方便快捷的編程設(shè)計(jì)模式，多樣化的通信協(xié)議模式，都極大的方便使用者的操作控制。2.西門子HMI設(shè)備西門子HMI設(shè)備主要包括SIMATIC精簡系列面板、精彩系列面板、精智面板、多功能面板、移動式面板等多種不同系列。其中，精智面板系列具有較高的性能，且支持多種通信協(xié)議和多種接口模式。同時，西門子V13編程軟件將HMI、PLC、PC和變頻器等設(shè)備集成在一個軟件系統(tǒng)平臺內(nèi)，極大的方便了設(shè)備設(shè)計(jì)者和使用者對各種控制設(shè)備進(jìn)行組態(tài)控制的功能。利用多媒體設(shè)備進(jìn)行授課學(xué)生觀看課程內(nèi)容，掌握基礎(chǔ)知識步驟教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動任務(wù)資訊3.西門子HMI設(shè)備應(yīng)用（1）添加新的設(shè)備。在新創(chuàng)建的項(xiàng)目當(dāng)中，添加新的設(shè)備為HMI，設(shè)備的型號為TP700精智面板。在添加HMI設(shè)備時還需要設(shè)定“設(shè)備向?qū)А眱?nèi)容，包括PLC連接、畫面布局、報警、畫面、系統(tǒng)畫面、按鈕等功能界面。設(shè)定內(nèi)容修改完成后可以點(diǎn)擊“完成”按鈕系統(tǒng)自動生成一個HMI設(shè)備的根畫面。教師指導(dǎo)學(xué)生打開西門子PLC編程軟件，并正確調(diào)用HMI模塊通過理解教師授課內(nèi)容，學(xué)生自主完成西門子PLC編程軟件應(yīng)用和HMI模塊調(diào)用步驟教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動任務(wù)資訊（2）添加HMI新畫面。選擇HMI設(shè)備的左側(cè)設(shè)備項(xiàng)目樹，在畫面文件目錄下，雙擊“添加新畫面”后可以添加1個新畫面。（3）設(shè)置HMI畫面內(nèi)容。在畫面內(nèi)可以選擇畫面右側(cè)的“工具箱”設(shè)備，查找并調(diào)用工具箱內(nèi)的各種圖形符號，可以在當(dāng)前畫面內(nèi)進(jìn)行添加、編輯和設(shè)置各種圖形符號的功能。◎添加文本內(nèi)容。點(diǎn)擊工具箱內(nèi)的基本對象文件中的“A”圖標(biāo)，可以在畫面當(dāng)中添加文本框。通過文本框的屬性界面，可以編輯和設(shè)定文本框的文本內(nèi)容、字體樣式、閃爍動畫模式等多種功能?！蛱砑訄D形。點(diǎn)擊工具箱內(nèi)的基本對象文件中的“○”圖標(biāo)，可以在畫面當(dāng)中添加圓圖形。通過圓的動畫界面，在顯示欄內(nèi)，點(diǎn)擊“添加新動畫”內(nèi)容，自動生產(chǎn)“外觀”界面。在此界面內(nèi)可以編輯和設(shè)定圓的顯示顏色。當(dāng)HMI設(shè)備與PLC設(shè)備組態(tài)后，通過添加對應(yīng)PLC的變量名稱，可以作為PLC的輸出設(shè)備，反饋顯示出PLC變量的當(dāng)前狀態(tài)功能。教師指導(dǎo)學(xué)生打開西門子PLC編程軟件，并正確調(diào)用HMI模塊通過理解教師授課內(nèi)容，學(xué)生自主完成西門子PLC編程軟件應(yīng)用和HMI模塊調(diào)用步驟教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動任務(wù)資訊◎添加控制按鈕。點(diǎn)擊工具箱內(nèi)的元素文件中的“□”按鈕圖標(biāo)，可以在畫面當(dāng)中添加按鈕。通過按鈕的屬性界面，可以編輯和設(shè)定按鈕的文本內(nèi)容、字體樣式多種功能。同時，通過按鈕的事件界面，可以設(shè)置按鈕的動作功能。與PLC組態(tài)后，通過設(shè)置按鈕的事件動作狀態(tài)，添加對應(yīng)PLC的變量名稱，可以作為PLC的輸入設(shè)備，向PLC發(fā)出控制指令，并完成PLC的程序控制內(nèi)容。（4）編譯下載HMI的畫面程序。HMI設(shè)備的編譯和下載流程內(nèi)容與PLC的相關(guān)控制過程相同。點(diǎn)擊西門子V13編程軟件上面標(biāo)題欄中的編輯圖標(biāo)后，可以完成編輯工作。若編輯的畫面內(nèi)容沒有錯誤的話，軟件系統(tǒng)會顯示編譯結(jié)果內(nèi)容，此時可以準(zhǔn)備向HMI設(shè)備下載畫面內(nèi)容。點(diǎn)擊西門子V13編程軟件上面標(biāo)題欄中的下載到設(shè)備的圖標(biāo)后，可以完成下載工作。此時，軟件顯示設(shè)備搜索界面，當(dāng)搜索到所需要的HMI設(shè)備后，點(diǎn)擊下載按鈕既可以完成畫面下載工作。教師指導(dǎo)學(xué)生利用GET和PUT通信指令編寫簡單案例程序通過理解教師授課內(nèi)容，學(xué)生自主完成通信指令案例的編寫和調(diào)試工作步驟教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動任務(wù)實(shí)施（1）任務(wù)分析HMI設(shè)備控制要求：1）向PLC發(fā)出控制命令，實(shí)現(xiàn)對PLC的啟動和停止控制；2）顯示PLC的工作運(yùn)行狀態(tài)，停止?fàn)顟B(tài)采用紅色指示燈表示，運(yùn)行狀態(tài)采用綠色指示燈表示。PLC設(shè)備控制要求：1）接收并執(zhí)行HMI發(fā)送的控制命令信息；2）完成對PLC輸出繼電器的啟動和停止控制；3）將系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)信息反饋給HMI。（2）I/O地址分配表（略）（3）硬件接線圖（4）編寫梯形圖程序1）建立新項(xiàng)目。打開西門子V13編程軟件，創(chuàng)建新項(xiàng)目，項(xiàng)目名稱為“HMI到PLC之間的通信”，點(diǎn)擊“創(chuàng)建”，系統(tǒng)自動生成新的工程項(xiàng)目。2）添加兩個新的設(shè)備。點(diǎn)擊選擇“打開項(xiàng)目視圖”，進(jìn)入項(xiàng)目主界面。在界面左側(cè)的“項(xiàng)目樹”內(nèi)找到“添加新設(shè)備”，進(jìn)入的“添加新設(shè)備”對話框里，找到本次任務(wù)所用PLC的CPU型號為S7-1214C，點(diǎn)擊“確定”后自動生成新的PLC。同時，給系統(tǒng)添加一個HMI設(shè)備，HMI設(shè)備的型號為TP700精智面板。3）對設(shè)備進(jìn)行組態(tài)連接。將HMI和PLC設(shè)備在“網(wǎng)絡(luò)視圖”界面進(jìn)行組態(tài)連接，用鼠標(biāo)選中PLC的DP接口，拖動鼠標(biāo)至HMI的DP接口上，此時，系統(tǒng)會在兩個設(shè)備之間自動生成一條“PN/IE_1”的通信聯(lián)絡(luò)線。4）在PLC主程序模塊中編寫下面程序。（略）5）在HMI中編寫根畫面內(nèi)容，設(shè)置按鈕的動作狀態(tài)，以及狀態(tài)指示燈的動畫狀態(tài)。教師布置本次學(xué)生實(shí)習(xí)任務(wù)，巡回指導(dǎo)學(xué)生編寫任務(wù)程序通過理解教師授課內(nèi)容，學(xué)生自主完成HMI任務(wù)內(nèi)容的編寫和調(diào)試工作步驟教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動巡回指導(dǎo)在學(xué)生操作過程中，教師檢查學(xué)生實(shí)習(xí)位置、操作姿勢、操作方法、安全文明生產(chǎn)和元器件質(zhì)量、數(shù)量等是否正確，如有不正確應(yīng)及時糾正。認(rèn)真做好個別指導(dǎo)、集體指導(dǎo)，同時做好過程評價?？偨Y(jié)評價1、對當(dāng)次實(shí)習(xí)操作的具體情況進(jìn)行總結(jié)，對任務(wù)過程中學(xué)生普遍出現(xiàn)的問題進(jìn)行講解答疑。2、實(shí)習(xí)結(jié)束時，檢查學(xué)生實(shí)習(xí)進(jìn)度，是否按7S標(biāo)準(zhǔn)要求清掃現(xiàn)場和做好儀器儀表、工具的維修保養(yǎng)