西門子6ES7517-3UP00-0AB0

人機界面產品的定義

連接可編程序控制器（PLC）、變頻器、直流調速器、儀表等工業(yè)控制設備，利用顯示屏顯示，通過輸入單元（如觸摸屏、鍵盤、鼠標等）寫入工作參數或輸入操作命令，實現人與機器信息交互的數字設備，由硬件和軟件兩部分組成。HMI為英文Human-Machine Interface的縮寫。

2. 人機界面（HMI）產品的組成及工作原理

人機界面產品由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分包括處理器、顯示單元、輸入單元、通訊接口、數據存貯單元等，其中處理器的性能決定了HMI產品的性能高低，是HMI的核心單元。根據HMI的產品等級不同，處理器可分別選用8位、16位、32位的處理器。HMI軟件一般分為兩部分，即運行于HMI硬件中的系統軟件和運行于PC機Windows操作系統下的畫面組態(tài)軟件（如JB－HMI畫面組態(tài)軟件）。使用者都必須先使用HMI的畫面組態(tài)軟件制作“工程文件"，再通過PC機和HMI 產品的串行通訊口，把編制好的“工程文件"下載到HMI的處理器中運行。

通過外部散熱片冷卻功率模塊，散熱效率高。
功率部分的散熱全部由外部散熱片來完成，電子部分的冷卻則通過系統對流，這使其可用于更加苛刻的氣候環(huán)境。電子部分增加西門子變頻器 編輯詞條
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西門子變頻器是由德國西門子公司研發(fā)、生產、銷售的變頻器品牌，主要用于控制和調節(jié)三相交流異步電機的速度。變頻器以其強大的品牌效應，打破了以前日本品牌變頻器在中國市場上的壟斷地位，據有關專業(yè)市場調研機構的統計，西門子的高低壓變西門子變頻器以其強大的品牌效應，打破了以前日本品牌變頻器在中國市場上的壟斷地位，據有關專業(yè)市場調研機構的統計，西門子的高低壓變頻器在中國市場上已位居*。

西門子變頻器在中國市場的使用zui早是在鋼鐵行業(yè)，
然而在當時電機調速還是以直流調速為主，變頻器的應用還是一個新興的市場，但隨著電子元器件的不斷發(fā)展以及控制理論的不斷成熟，變頻調速已逐步取代了直流調速，成為驅動產品的主流，西門子變頻器因其強大的品牌效應在這巨大的中國市場中取得了超規(guī)模的發(fā)展，西門子在中國變頻器市場的成功發(fā)展應該說是西門子品牌與技術的*結合。在中國市場上我們能碰到的早期的西門子變頻器主要有電流源的SIMOVERT A,以及電壓源的SIMOVERT P，這些變頻器也主要由于設備的引進而一起進入了中國的市場，目前仍有少量的使用，而其后在中國市場大量銷售的主要有MICRO MASTER和MIDI MASTER,以及西門子變頻器zui為成功的一個系列SIMOVERT MASTERDRIVE,也就是我們常說的6SE70系列。它不僅提供了通用場合使用的AC變頻器，也提供了在造紙，化纖等特殊行業(yè)要求使用的多電機傳動的直流母線方案。當然西門子也推出了在我個人看來技術上比較失敗然而在市場上卻相當成功的ECO變頻器，在技術上的失敗主要是由于它有太高的故障率，市場上的成功主要是因為它超越了富士變頻器成為中國市場的。現在西門子在中國市場上的主要機型就是MM420，MM440.6SE70系列

PROFIBUS和PROFINET總線標準——*將這兩種總線通訊直接集成在變頻器中。
更多節(jié)點，多種網絡拓撲，具有更高的性能PROFIBUS和PROFINET的優(yōu)點不見在于它是被眾多用戶廣泛使用的總線，而且表現在其優(yōu)化的工程和組態(tài)結構。它們使成熟的IT技術應用于工業(yè)領域，并使辦公工具應用在工業(yè)控制中。
應用：遠程控制生產機線和傳動設備（例如汽車工業(yè)）。
再生能量回饋能力：該輸出功率范圍內*。
節(jié)能，節(jié)省空間，無需制動電阻。采用創(chuàng)新的功率模塊，可實現優(yōu)化的能量回饋。全功率段都能實現換相整流，不產生任何系統干擾。而且所需線電流zui小，與常規(guī)變頻器相比，降低到80%。
應用：適用于車輛運輸、離心機以及其它具有高慣性矩的生產機器的驅動。
采用全新冷卻概念，魯棒性大大增強。
并且發(fā)布一些控制信息來指導現場系統的運行。因此，他們對人機界面的直觀性和友好性要求較高，人機界面設計應該考慮以下原則。

1.以用戶為中心的基本設計原則

在系統的設計過程中，設計人員要抓住用戶的特征，發(fā)現用戶的需求。在系統整個開發(fā)過程中要不斷征求用戶的意見，向用戶咨詢。系統的 設計決策要結合用戶的工作和應用環(huán)境，必須理解用戶對系統的要求。的方法就是讓真實的用戶參與開發(fā)，這樣開發(fā)人員就能正確地了解 用戶的需求和目標，系統就會更加成功。

2．順序原則

即按照處理事件順序、訪問查看順序（如由整體到單項，由大到小，由上層到下層等）與控制工藝流程等設計監(jiān)控管理和人機對話主界面及 其二級界面。

3．功能原則

即按照對象應用環(huán)境及場合具體使用功能要求，各種子系統控制類型、不同管理對象的同一界面并行處理要求和多項對話交互的同時性要求 等，設計分功能區(qū)分多級菜單、分層提示信息和多項對話欄并舉的窗口等的人機交互界面，從而使用戶易于分辨和掌握交互界面的使用規(guī)律和 特點，提高其友好性和易操作性。

4．*性原則

包括色彩的*，操作區(qū)域*，文字的*。即一方面界面顏色、形狀、字體與國家、或行業(yè)通用標準相*。另一方面界面顏色、 形狀、字體自成一體，不同設備及其相同設計狀態(tài)的顏色應保持*。界面細節(jié)美工設計的*性使運行人員看界面時感到舒適，從而不分散 他的注意力。對于新運行人員，或緊急情況下處理問題的運行人員來說，*性還能減少他們的操作失誤。

5．頻率原則

即按照管理對象的對話交互頻率高低設計人機界面的層次順序和對話窗口萊單的顯示位置等，提高監(jiān)控和訪問對話頻率。

6．重要性原則

即按照管理對象在控制系統中的重要性和全局性水平，設計人機界面的主次菜單和對話窗口的位置和突顯性，從而有助于管理人員把握好控 制系統的主次，實施好控制決策的順序，實現*調度和管理。

7．面向對象原則

即按照操作人員的身份特征和工作性質，設計與之相適應和友好的人機界面。根據其工作需要，宜以彈出式窗口顯示提示、引導和幫助信息 ，從而提高用戶的交互水平和效率。

人機交互界面，無論是面向現場控制器還是面向上位監(jiān)控管理，兩者是有密切內在的，他們監(jiān)控和管理的現場設各對象是相同的，因此 許多現場設備參數在他們之間是共享和相互傳遞的。人機界面的標準化設計應是未來的發(fā)展方向，因為它確實體現了易憧、簡單、實用的基木 原則，充分表達了以人為本的設計理念。各種工控組態(tài)軟件和編程工具為制作精美的人機交互界面提供了強大的支持手段，系統越大越復雜越 能體現其*性

應用

需要 IM 153-1 / IM 153-2 HF 接口模塊，以把模塊化的 I/O 設備 ET 200M 連接到 PROFIBUS DP 現場總線。

這些首部模塊可應用于許多場合。

PCS 7的特殊功能和模塊

IM 153-2 (銅) 配有特殊功能，如時鐘同步、時間戳或 I&M 功能。此外，考慮到在過程施工中不斷增加的診斷需求，還有一些可用的特殊模塊。例如，數字量輸入模板可連接 NAMUR 傳感器，具有斷線探測器，通過“0"和“1"信號，并具有整平監(jiān)控和脈沖展寬功能。為獲得一個合理的通道價格，可能會采用8-通道 HART 模塊。

容錯系統

高可用性系統可用于系統不允許出現停止或因意外停機后系統重啟等會造成高昂損失的應用場合。例如，典型的應用場合包括發(fā)電、配電、隧道系統、機場行李運輸系統、石油平臺、煉油廠、特種玻璃制造商、半導體行業(yè)等。

通過與高可用的 S7-400H（冗余 CPU）相結合，ET 200M 能夠以單通道模式（標準可用性）或開關模式（增強可用性）進行連接。

此外，IM 153-2 也可用于采用 S5-155H、S7-300 / S7-400的軟件冗余應用以及PNO標準化冗余應用。

面臨爆炸危險的范圍

在爆炸危險范圍內，不同信號和模擬量模板用作本安型版本。這意味著這些模塊本身可高性價比地安裝在Zone 2區(qū)域，但其傳感器和執(zhí)行器可安裝在Zone1區(qū)。例如，可用于化工和制藥行業(yè)、石油鉆探平臺、或普通制造工廠（如印刷工業(yè)或汽車工業(yè)的噴漆車間）?？梢园赐ǖ栏綦x處理 Ex zone 1區(qū)信號。對于非防爆區(qū)域，模塊通道隔離電壓為250 V AC。還有帶 HART 能力的模擬量模板。

安全型系統

產生錯誤時，故障安全型控制器進入安全狀態(tài)，并確保操作人員、機器和環(huán)境的安全，例如出現擠壓時的自動化系統或乘客運輸。不同的信號模板可用于連接故障安全信號和 S7-300F 或 S7-400F/FH，并根據連接類型提供SIL 2 或 SIL 3。

對于面向安全的 I/O 模塊的應用場合，必須使用 IM 153-2 HF 接口模塊。

高動態(tài)生產過程

在高精度生產和加工過程中，用于控制高速機械的分布式解決方案日益重要，例如用于驅動控制。在這種情況下，分布式 I/O 設備捕獲信號與執(zhí)行器作出相應反應之間的時間必須盡量縮短，并可精確復制。SIMATIC 自動化解決方案通過這種方式與同步PROFIBUS 的同步連接被稱作“時鐘同步"，并由不同的 ET 200M 信號模板提供支持。

設計

• IM 153-1/153-2 接口模塊被用作為 ET 200M 的首部模塊（IM；接口模塊）。 S7-300自動化系統的模塊產品系列中，多 8個或12個 I/O 模塊可以與該接口模塊相連。

• 接口模塊和必需的 I/ 模塊安裝在 S7?300 的 異型導軌上；在安裝期間，用總線連接器把 I/O模塊相互連接起來并與 IM 153 接口模塊連接。

• 在冗余模式中，兩個 IM 153-2 安裝在 BM IM/IM總線模塊上。 特種異型導軌可用來安放總線模塊。

• 在為 IM153 配備 S7-300 模塊時，不必考慮插槽規(guī)則。

用戶程序執(zhí)行
在用戶程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。
即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內的狀態(tài)和數據不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區(qū)或系統RAM存儲區(qū)內的狀態(tài)和數據都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數據只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。
在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程映像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程映像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。
輸出刷新
當掃描用戶程序結束后，可編程邏輯控制器就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內對應的狀態(tài)和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。
小結
根據上述過程的描述，可以對PLC工作過程的特點小結如下： [7]
①PLC采用集中采樣、集中輸出的工作方式，這種方式減少了外界干擾的影響。 [5]
②PLC的工作過程是循環(huán)掃描的過程，循環(huán)掃描時間的長短取決于指令執(zhí)行速度、用戶程序的長度等因素。 [5]
③輸出對輸入的影響有滯后現象。PLC采用集中采樣、集中輸出的工作方式，當采樣階段結束后，輸入狀態(tài)的變化將要等到下一個采樣周期才能被接收，因此這個滯后時間的長短又主要取決于循環(huán)周期的長短。此外，影響滯后時間的因素還有輸入濾波時間、輸出電路的滯后時間等

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