PLC编程与应用（西门子）电子教案 项目五任务3：HMI到PLC之间的通信

课题授课教案一、教案头序号：本次课题项目五、任务三：HMI到PLC之间的通信授课教师审阅授课时间课时授课班级知识目标1、学会HMI设备的相关知识。2、能根据网络通信控制要求设计电路，并分配I/O口地址。能力目标1、能熟练操作HMI编程软件及其使用方法。2、能按照网络通信控制电路要求连接电路，并编写软件程序。情感目标1、培养善于独立思考、交流沟通的协作能力；2、培养学习兴趣，树立积极乐观的学习态度；3、树立自信心，增强克服困难的意志，养成和谐和健康向上的品格。4、使学生养成“兵无将而不动”的良好习惯。教学重点、难点重点1、能理解西门子HMI设备的功能、结构和特点。2、能正确应用西门子HMI设备。难点1、西门子HMI设备的电路连接。2、西门子HMI设备的参数和程序编写。教学准备1、西门子S7-1200可编程控制器实训装置，主机模块2、电脑一台（具有PROTALV13软件平台）3、24V直流电源、交流220V电源4、实训连接导线若干5、Profilnet通讯电缆6、西门子TP700触摸屏实训装置二、教学设计步骤教学内容教师活动学生活动课前检查1、检查学生的劳保服装。2、检查学生的出勤情况并做好记录。3、强调实习安全。督导检查做好记录学生自检互检情景引入在某企业的自动化生产线上，实现多个生产制造环节的有序加工，需要对各个生产设备进行组态连接，组成一个可以将各种生产信息实现互联互通的加工制造网络。本次课，我们学习如何使用西门子HMI设备完成自动化系统控制，并掌握HMI设备的电路连接和功能应用。利用某自动化生产线视频演示学生观看视频任务资讯知识点：HMI人机界面设备功能及其使用1.HMI设备（1）基本功能1）定义：通常，HMI（HumanMachineInterface）设备又称为人机交互式界面设备，简称触摸屏，它主要是用于控制各种单元模块设备进行工作的，一般处于生产控制环节的上位机阶段。2）功能：HMI设备集成了显示器、数据信息采集与处理、网络通信、文字处理、动画显示等多种功能，采用触摸式屏幕支持人体的触控简易操作模式。一般来说，HMI的被控设备主要包括PLC、变频器等具有通信功能的智能设备。（2）结构HMI设备主要包括触摸屏、外壳、通信接口、处理器、电源等环节组成。其中，触摸屏是HMI设备的核心部件之一，它是人机交互的主要操作模块，现在常用的HMI触摸屏为TFT液晶显示器。（3）特点HMI设备由于采用可触控的画面形式，以及方便快捷的编程设计模式，多样化的通信协议模式，都极大的方便使用者的操作控制。2.西门子HMI设备西门子HMI设备主要包括SIMATIC精简系列面板、精彩系列面板、精智面板、多功能面板、移动式面板等多种不同系列。其中，精智面板系列具有较高的性能，且支持多种通信协议和多种接口模式。同时，西门子V13编程软件将HMI、PLC、PC和变频器等设备集成在一个软件系统平台内，极大的方便了设备设计者和使用者对各种控制设备进行组态控制的功能。利用多媒体设备进行授课学生观看课程内容，掌握基础知识步骤教学内容教师活动学生活动任务资讯3.西门子HMI设备应用（1）添加新的设备。在新创建的项目当中，添加新的设备为HMI，设备的型号为TP700精智面板。在添加HMI设备时还需要设定“设备向导”内容，包括PLC连接、画面布局、报警、画面、系统画面、按钮等功能界面。设定内容修改完成后可以点击“完成”按钮系统自动生成一个HMI设备的根画面。教师指导学生打开西门子PLC编程软件，并正确调用HMI模块通过理解教师授课内容，学生自主完成西门子PLC编程软件应用和HMI模块调用步骤教学内容教师活动学生活动任务资讯（2）添加HMI新画面。选择HMI设备的左侧设备项目树，在画面文件目录下，双击“添加新画面”后可以添加1个新画面。（3）设置HMI画面内容。在画面内可以选择画面右侧的“工具箱”设备，查找并调用工具箱内的各种图形符号，可以在当前画面内进行添加、编辑和设置各种图形符号的功能。◎添加文本内容。点击工具箱内的基本对象文件中的“A”图标，可以在画面当中添加文本框。通过文本框的属性界面，可以编辑和设定文本框的文本内容、字体样式、闪烁动画模式等多种功能。◎添加图形。点击工具箱内的基本对象文件中的“○”图标，可以在画面当中添加圆图形。通过圆的动画界面，在显示栏内，点击“添加新动画”内容，自动生产“外观”界面。在此界面内可以编辑和设定圆的显示颜色。当HMI设备与PLC设备组态后，通过添加对应PLC的变量名称，可以作为PLC的输出设备，反馈显示出PLC变量的当前状态功能。教师指导学生打开西门子PLC编程软件，并正确调用HMI模块通过理解教师授课内容，学生自主完成西门子PLC编程软件应用和HMI模块调用步骤教学内容教师活动学生活动任务资讯◎添加控制按钮。点击工具箱内的元素文件中的“□”按钮图标，可以在画面当中添加按钮。通过按钮的属性界面，可以编辑和设定按钮的文本内容、字体样式多种功能。同时，通过按钮的事件界面，可以设置按钮的动作功能。与PLC组态后，通过设置按钮的事件动作状态，添加对应PLC的变量名称，可以作为PLC的输入设备，向PLC发出控制指令，并完成PLC的程序控制内容。（4）编译下载HMI的画面程序。HMI设备的编译和下载流程内容与PLC的相关控制过程相同。点击西门子V13编程软件上面标题栏中的编辑图标后，可以完成编辑工作。若编辑的画面内容没有错误的话，软件系统会显示编译结果内容，此时可以准备向HMI设备下载画面内容。点击西门子V13编程软件上面标题栏中的下载到设备的图标后，可以完成下载工作。此时，软件显示设备搜索界面，当搜索到所需要的HMI设备后，点击下载按钮既可以完成画面下载工作。教师指导学生利用GET和PUT通信指令编写简单案例程序通过理解教师授课内容，学生自主完成通信指令案例的编写和调试工作步骤教学内容教师活动学生活动任务实施（1）任务分析HMI设备控制要求：1）向PLC发出控制命令，实现对PLC的启动和停止控制；2）显示PLC的工作运行状态，停止状态采用红色指示灯表示，运行状态采用绿色指示灯表示。PLC设备控制要求：1）接收并执行HMI发送的控制命令信息；2）完成对PLC输出继电器的启动和停止控制；3）将系统的运行状态信息反馈给HMI。（2）I/O地址分配表（略）（3）硬件接线图（4）编写梯形图程序1）建立新项目。打开西门子V13编程软件，创建新项目，项目名称为“HMI到PLC之间的通信”，点击“创建”，系统自动生成新的工程项目。2）添加两个新的设备。点击选择“打开项目视图”，进入项目主界面。在界面左侧的“项目树”内找到“添加新设备”，进入的“添加新设备”对话框里，找到本次任务所用PLC的CPU型号为S7-1214C，点击“确定”后自动生成新的PLC。同时，给系统添加一个HMI设备，HMI设备的型号为TP700精智面板。3）对设备进行组态连接。将HMI和PLC设备在“网络视图”界面进行组态连接，用鼠标选中PLC的DP接口，拖动鼠标至HMI的DP接口上，此时，系统会在两个设备之间自动生成一条“PN/IE_1”的通信联络线。4）在PLC主程序模块中编写下面程序。（略）5）在HMI中编写根画面内容，设置按钮的动作状态，以及状态指示灯的动画状态。教师布置本次学生实习任务，巡回指导学生编写任务程序通过理解教师授课内容，学生自主完成HMI任务内容的编写和调试工作步骤教学内容教师活动学生活动巡回指导在学生操作过程中，教师检查学生实习位置、操作姿势、操作方法、安全文明生产和元器件质量、数量等是否正确，如有不正确应及时纠正。认真做好个别指导、集体指导，同时做好过程评价。总结评价1、对当次实习操作的具体情况进行总结，对任务过程中学生普遍出现的问题进行讲解答疑。2、实习结束时，检查学生实习进度，是否按7S标准要求清扫现场和做好仪器仪表、工具的维修保养