LEODO人机界面在液压马达综合性能试验台中的应用

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  摘要：本文介绍了基于LEODO人机界面的液压马达试验台监控系统，使用ET组态软件进行监控画面的编制，实现液压马达试验台的实时监控、数据采集与处理,系统结构简单，应用性强。
关键字：人机界面（HIM），液压试验台，ET组态软件，数据采集
一、行业背景：
    液压马达作为整个液压系统的执行元件，其性能的好坏直接影响着液压系统的可靠性，进而影响生产设备的正常运行。根据液压马达型式试验标准其系统简图如图1所示。

                图1 液压马达试验台系统简图
  在工业测控软件中,组态软件能充分利用Windows的图形编辑功能,方便地构成监控画面,以动画方式显示控制设备的状态,具有报警窗口,实时趋势曲线等功能。并可运用PC机丰富的软硬件资源进行二次开发,方便地生成各种报表,为应用程序的开发提供了十分方便的平台，因此它在工业控制中运用越来越广泛。
  LEODO人机界面是由32位嵌入式微处理器、WinCE.net操作系统和组态软件构成的新颖的人机界面产品，适用于工业现场环境，安全可靠，可广泛应用于生产过程设备的操作和数据显示，与传统的人机界面相比具有信息处理和网络功能等特点。
  在液压马达综合测试系统中，利用ET组态软件构成监控画面。通过串行口与PLC和数据采集模块进行通信,这样可实现对各个开关量的控制以及试验数据的采集和处理。
二、系统配置：
  本液压马达试验台控制系统由32路开关量和7路模拟量组成，开关量的控制由人机界面与三菱FX2N系列PLC通过人机界面上的串口COM1口连接实现通信，模拟量由人机界面与研华智能模块ADAM4017+通过人机界面上的COM2口连接实现通信。系统整体配置如图2所示。
  ADAM4017+是16位8通道双端模拟量输入模块，本测试系统共有七路模拟量信号需要采集，来自压力变送器和转速转矩仪的模拟量信号为0～5V直流电压信号，来自流量变送器的模拟量信号为4～20mA电流信号，利用相应软件将其中两路通道设置为电流量输入，另外四路通道设置为电压量输入，然后在ADAM4000模块设置程序中设置好模块的地址、校验和、波特率及各通道的模拟量输入范围。

                       图2 系统配置简图
  在ET组态软件中定义两个串口类设备FXNPLC和P4017，分别代表三菱FX2N系列PLC和ADAM4017+模块，串口号为COM1和COM2。设备定义结束后，定义七个I/O实型变量，分别与设备P4017智能模块的模拟量输入寄存器AI连接，实现模拟量的采集。定义32个I/O离散变量，分别与设备FXNPLC的输出寄存器Y连接，实现开关量的控制。
三、系统特点
  本系统具有实时数据采集与监控显示功能。对来自现场试验台的马达压力、马达流量、马达转速、转矩、温度和操作控制开关信号等进行实时监控，通过数值或图形来实时反映生产现场的信号变化情况，并通过相应处理可存储于数据库，利用网络开发送到其它站点。
  本系统具有数据运算、保存及打印等功能。可将结果按照制定的格式保存到ET组态软件的内部数据库中，也可以将数据传送到外部通用数据库中。用户可利用历史曲线形式查询数据，并打印查询结果。
本系统可通过加密、设定用户权限等形式对一些操作进行限制，系统将自动记录操作员的操作过程。
四、画面功能介绍：
  在ET组态软件中编制本测试系统的组态界面。根据本测试系统的特点及实际使用情况，试验台由左右两套完全相同的系统组成，界面设计由系统登陆画面、左系统监控画面、右系统监控画面三部分组成。
登陆画面如图3所示，画面中设置用户登陆权限，加强系统的安全性。左右监控画面如图4所示，主要由历史趋势曲线、实时趋势曲线、泵及阀的开关按键及各个模拟量输出窗口构成。历史趋势曲线显示系统当前运行前一个小时六路模拟量数据的变化趋势，以便于了解系统的历史运行情况。实时趋势曲线显示了系统运行时各个模拟量数据的变化趋势，并可与历史趋势曲线进行对比。设置画面转换按键，可进行左右系统的同时监控。

                      图3系统登陆画面
  在系统开始运行后，ET组态软件读取PLC和智能模块监测到的设备运行状态、模拟量采样数据等信息，根据这些实时数据，在屏幕上动态显示整个液压系统的运行情况、包括整个系统的泵及阀门的开关状态、模拟量示值、历史趋势曲线及实时趋势曲线等，系统以数值及曲线两种方式反映数据的变化，LEODO人机界面内置硬盘，使得触摸屏在画面显示的同时还可以保存历史数据，方便了现场应用，并可以定时、实时打印数据或者整个画面。

                  图4监控系统主画面(左)
五、使用前后的情况：
  使用了本系统后，由于采用了计算机进行数据的采集和处理，提高了测试速度和测试的自动化程度，提高了测试数据的精度。ET组态软件能方便的实现复杂友好图形界面的编制，其本身与I/O设备通讯程序构成一个完整的系统，不需工程人员自行编制设备的通讯程序，这种方式既保证了运行系统的高效率，也方便了工程应用，是一种简便高效的工程应用系统。本测试监控系统大大改善了实时监控性差，测试的可靠性和精度均难以保证，测试后的数据处理、测试分析报告及曲线的绘制均靠手工完成的问题。