HMI软件驱动诊断

关键字 人机界面 人机界面软件 控制软件 统计过程控制

电话铃响了。午夜时分，工厂维修工头在线路上，30号操作系统又瘫痪了。没关系。只需启动笔记本电脑，通过互联网登录到公司网络，足不出户就能发现问题所在。这一未来愿景已经成为现实。

但是为什么要被唤醒呢?如果操作员不叫工程师就把机器修好了，因为机器先拨传呼机，先显示出哪里出了问题，然后再显示如何修理呢?HMI(人机界面)软件的功能，如ActiveX对象、声卡支持、视频文件和浏览器支持，使这种情况变得生动起来。

逻辑、HMI和万维网的日益集成使得监控和排除流程故障变得更加容易。制造商使用事实上的如微软Windows操作系统、OPC (OLE表示进程控制)、COM(通用对象模型)、COM+和DCOM(分布式COM)通信标准，以及大多数程序员和用户所熟悉的微软Internet Explorer或Netscape浏览器标准。许多供应商现在为逻辑和HMI构建了一个公共数据库，以减少因重新输入标记名而引起的错误。

逻辑编码诊断

在中继阶梯逻辑(RLL)编程中，将文件中的一个字块分配给诊断是很常见的，这样HMI软件中的标签就可以很容易地访问它。计时器可以在一行代码中设置。如果代码没有在分配的时间内执行，则存在错误。计时器完成位将走高，在诊断字中设置一个位。HMI软件标签将看到位变化并采取行动。

图形语言提供了一些放置这些计时器的明显位置。顺序功能图(SFC)是IEC 61131-3的图形组织“语言”，国际编程语言标准(见1998年12月)CE，第42页)。SFC由步骤、操作和转换组成。动作和转换的代码可以是中继梯形图(RLD, IEC对RLL的名称)、结构化文本或指令列表。Step block是放置计时器的理想位置。如果转换代码没有变为“true”，则计时器超时并设置诊断位。由于程序在一个已知的位置，诊断消息可以链接到一个消息，指向机器或进程的特定部分。

流程图编程作为一种基于pc的控制语言越来越受欢迎。部分原因是许多人在学校学习一般的流程图，所以阅读流程图程序并不完全陌生。附带的例子——由stemplechase Software (Ann Arbor, michigan)提供——展示了流程图如何容易地链接到诊断信息或HMI软件。

流程图，像sfc一样，是由各种块组成的程序的图形表示。示例中只出现了一个动作块和一个决策块。动作块包含导致钻头缩回的代码。决策块正在等待操作的完成。如果在钻头收缩位置的接近开关为“on”(Retracted_Prox= on)，则该决定为true或“Yes”。一个定时器是由预先设定的3秒收回命令启动的。如果定时器超时，处理器就会寻找其他可能是故障原因的输入。

进一步的操作可能是调用一个HTML页面来显示，在这种情况下，显示在本地PC的硬盘驱动器上，向操作员解释错误。如果PC处于网络中，则诊断页面可能位于网络中的任何位置。

图形诊断表示

Xycom Automation (Saline, michigan)的应用工程经理Tom LeBay指出，对于维护技术人员来说，一个流行的工具是在SFC视图中观察程序的执行。鼠标点击卡住的块，技术人员就可以直接找到问题代码，或者指示要集中注意力的机器区域。

另一个流行的工具是显示led闪烁的I/O机架的图形表示。操作人员可以在不打开电气柜门的情况下监控情况。一些应用程序已经设计了工艺原理图，而不是图片图形，以帮助疑难解答人员更快地定位问题区域。

Cutler-Hammer/Eaton (Westerville, O.)的工程副总裁米拉•吉尔哈特(Mira Gearhart)说:“用户希望在无纸化的环境中进行诊断。”他们希望通过在人机界面诊断中增加更多的功能和灵活性，来摆脱粘在机器周围的笔记和粗略的接触流程图。人机界面软件可以自动通知那些需要知道的人。小型逻辑和网络分析工具可以改善故障排除。”她确认了当诊断与流程图编程中的逻辑紧密耦合时的好处。

紧密耦合的逻辑-人机界面诊断并不局限于流程图。施耐德电气公司(Schneider Electric)Smart Machine Suite包含一项专利技术，可以修改PLC逻辑求解器，通过标记逻辑和保存数据来执行诊断。转发到HMI的告警和提示信息是实时运行的逻辑注释，并自动更新。施耐德自动化业务工业应用集团副总裁Mike Mellish表示:“该软件降低了编写逻辑、列出监控变量、检测故障、将这些变量链接到警报处理程序以及创建警报消息所需的难度和时间。分析工具可以访问该数据库，以识别趋势并检测开始超出容忍度的过程。”

Action Monitor是Smart Machine Suite的一部分，允许操作员深入到PLC硬件中记录故障。未来的设计将把这一功能扩展到传感器级别。

Total Control Products (GE Fanuc Automation, Melrose Park, Ill.)的fXView HMI包类似地与其fXControl机器逻辑软件集成。普通数据库允许在fXControl中创建的变量自动出现在HMI中。例如，如果屏幕上出现电机警报或提示，单击鼠标将调用相关逻辑。Tool Chest允许开发OLE(对象链接和嵌入)对象。一个对象定义一次，然后在逻辑和HMI中使用多次。因此，在对象类中所做的更改会自动反映在所有调用它的应用程序中。

对象提供灵活性

对象编程在流行和强大方面持续增长。一旦定义了对象的属性，就可以在许多地方使用它。如果需要更改，则在程序中使用该对象的任何地方，所做的修改都将保持有效。在Microsoft Windows世界中，最常见的对象是OLE和ActiveX。Internet上现成的ActiveX对象库几乎可以放到任何接受它们的应用程序中。Sun Microsystems的Java世界中的对象集被称为Java bean。它们还可以被放入任何接受对象的应用程序中，并且通常比英特尔支持更多的处理器。

Object-Factory(南卡罗来纳州格林维尔)使用Java Beans技术开发逻辑和HMI应用程序。HMI是一个带有Java Beans对象的标准web浏览器。操作员或维护技术人员可以通过将对象拖放到浏览器中来创建个性化的屏幕。通过这种方式，在正常窗口中只查看需要的区域。Object-Factory还提供了一个“跟踪缓冲区”，其中包含机器运行时间的最后两到三分钟。技术人员可以浏览到机器故障的缓冲区，并回顾生命的最后几分钟，实际上能够通过图形对象观察机器是如何运行的。由于这是标准的浏览器技术，因此可以在任何地方通过电话线完成此操作。

DataViews Corp. (Northampton, Mass.)没有在一个屏幕上放置多个对象，而是将整个屏幕变成一个对象。长期以来，作为可视化应用程序供应商的工具开发人员，其HMI- go for Visio技术将Visio绘图转换为HMI界面。与多个对象相比，HMI-Go的一个对象占用的计算机开销更少，加载速度更快。HMI-Go对象与规则和操作相关联。规则是“如果……那么”的逻辑。动作元素可以打开公共广播的音频、视频、拨号寻呼机等文件，或者将信息传递给正确的人所需的任何文件。

根据产品经理Craig Thorsland的说法，视频也是GE发那科自动化公司Cimplicity HMI的一种选择。Cimplicity hmi -第一个ActiveX容器(一个接受ActiveX对象的程序)-集成了下拉的声音文件，向操作人员提供指令，并提供实时视频，以便操作人员可以从远程位置观察。

统计过程控制(SPC)是一种日益增长的诊断应用。SPC使用统计公式对过程进行监控。操作员可以知道一个过程何时即将失控，并做出适当的预防性改变。WebView自动将源屏幕转换为web标准的HTML页面，这样标准浏览器就可以显示图形化的Cimplicity屏幕。PocketView是一款手掌大小的微软Windows CE电脑，带有Cimplicity版本，在3月份的全国制造周期间通过无线局域网监控控制器。

趋势、预防性诊断

SPC和趋势已经成为制造管理的基本要素(参见相关封面故事)。甚至早期的人机界面软件包也有一些流行元素。一个好的数据库对于提供信息进行分析至关重要。一个常用的关系数据库是微软的SQL Server。SQL数据库的一个问题是将信息快速移动到数据库中。Wonderware Corp. (Irvine, california)开发了带有DDE服务器和压缩算法的inql，以处理大量快速变化的数据。然后InSQL将数据移动到Microsoft SQL Server，以便在Microsoft Excel或自定义报告中进行分析。这些信息也可用于业务应用程序，将诊断信息提升到更高的业务级别。

西门子能源与自动化(Siemens Energy & Automation, Ga.)集成商Axis Inc.的工程经理史密斯(Mark Smith)说，警报记录和管理是诊断的基本要求。他使用西门子的WinCC来监控各种模拟输入的设定值。通常监测的点是压力或温度，但模拟设定值即使在加工应用中也是有价值的。电机转矩通常可以作为电压输入进行监测。如果钻头或铣刀磨损，扭矩值将上升。警报可以根据操作经验确定的设定值跳闸。因为WinCC接受用C编写脚本，所以可以编写一个警报来调用另一个程序。例如，在钻井工具的例子中，可以调用音频文件通过本地PA系统或拨入寻呼机播放，以通知操作人员是时候更换工具了。

罗克韦尔自动化公司(Rockwell Automation)罗克韦尔软件RSView32是另一个早期ActiveX技术的采用者。认识到对远程通知的需求，它在核心产品中添加了一项名为Add-On Architecture (AOA)的技术。AOA技术允许开发人员添加与RSView32集成的应用程序。首先使用AOA的应用程序是TrendX、RecipePro和SPC。刚刚宣布的是RSView32 Messenger。Messenger使用字母数字寻呼机、电子邮件、传真、声卡和对话电话卡。对于批处理应用程序，它可以发出批处理结束运行的信号。PocketLogix带有“RSViewLite”，是一款手掌大小的Windows CE计算机，为操作员和技术人员提供了一个移动诊断终端。它在自动化博览会和国家制造周上进行了演示，但在1999年6月1日还没有上市销售。

美国国家仪器公司(National Instruments, Austin, Tex.)的BridgeView高级架构师Audrey Harvey表示，NI已经将其核心数据采集技术与BridgeView HMI结合使用，以提供诊断趋势分析。使用高速数据采集硬件，BridgeView捕获数据并执行FFT(快速傅里叶变换)和其他信号分析。添加事实上的标准通信驱动程序OPC，使BridgeView能够发布数据供其他应用程序使用。NI还看到了对远程通知的需求，并支持拨出、万维网接口和分页。

推动信息

使用浏览器“浏览”数据的一个恼人的事情是操作员必须发起通信。一条重要的消息可能正在队列中等待“命中”。商业网络公司已经解决了这种情况，并开发了推送技术。当订阅的页面更改时，服务器将其发送到订阅的浏览器。PointCast是一个著名的商业应用程序。Intellution公司(诺伍德，马萨诸塞州)已经将这项技术应用到工厂。“iWebCast”使用可定制的PointCast接口将相关数据直接推送到计算机。

InduSoft (Hilton Head Island, S.C.)已经将其基于Windows nt的人机界面移植到Windows CE上。提供即时开机、无磁盘操作和小型设备的好处，CEView为各种SCADA应用程序提供HMI接口。诊断功能包括数学能力、历史数据记录、x-y图表和趋势。

用不了多久，“我不知道”这样的借口就会成为历史。现在有许多创造性的方法可以及时向最需要的人提供关键的机器或过程信息。

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