目录

一、HMI变量与连接

1.1 概述

1.2 HMI变量的类型：PLC变量与自主变量

二、HMI变量映射

2.1 场景映射方式

2.2 映射示例

2.3 映射步骤

2.4 如何为HMI添加映射关系

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一、HMI变量与连接

1.1 概述

HMI只是显示设备，并非控制设备，因此，要显示PLC的状态或控制PLC，需要通过本地的变量完成，至于如何实现本地变量与远程PLC的通信，就不是HMI编程要解决的问题了，西门子的平台软件会解决此问题。当然，为了简化应用程序的开发，西门子提供了一套把HMI变量映射到PLC变量的方法和机制，HMI界面程序可以方便地获取PLC的变量信息，也可以通过界面程序方便控制PLC的状态，至于如何HMI程序是如何基于西门子的上述机制进行用户界面编程。

1.2 HMI变量的类型：PLC变量与自主变量

在HMI编程中，常常涉及到与PLC（可编程逻辑控制器）和自主变量的操作和交互。

下面来详细解释一下PLC变量和自主变量：

1. PLC变量：PLC变量是与PLC控制器连接并与其通信的变量。它们通常用于与PLC进行数据交换和控制操作。PLC变量包括PLC输入变量（Input Variable），PLC输出变量（Output Variable）和PLC内部变量（Internal Variable）。

   • 输入变量（Input Variable）：这些变量用于接收来自PLC的输入信号，例如传感器数据、按钮状态等。HMI可以读取和显示输入变量的状态，并根据其值进行操作或显示。

   • 输出变量（Output Variable）：这些变量用于向PLC发送输出信号，并控制外部设备，如驱动器、开关、执行器等。通过HMI，可以修改和设置输出变量的值，以控制相关设备的状态和行为。

   • 内部变量（Internal Variable）：这些变量是PLC内部操作和逻辑运算过程中使用的中间变量。它们通常不直接与外部设备交互，而是用于PLC程序的内部计算和控制逻辑。

2. 自主变量：自主变量是在HMI设备上自主创建和使用的变量，不直接与PLC通信。自主变量主要用于在HMI界面中存储和操作一些临时或计算相关的数据。

   • 人机交互的显示变量（Display Variable）：这些变量用于在HMI界面中显示和呈现特定的数据。例如，温度、计数、状态等。显示变量通常由HMI的图形元素（如文本框、数字显示等）使用，并可以手动或自动修改其值。

   • 人机交互的控制变量（Control Variable）：这些变量用于支持HMI上的控制操作。例如，按钮状态、开关状态等。控制变量可以与HMI上的控制元素（如按钮、开关、选择器等）关联，用于响应用户输入和触发特定的操作或事件。

   • 人机交互的逻辑变量（Logical Variable）：这些变量用于支持编程逻辑和条件运算。例如，布尔逻辑变量（True/False）或枚举类型的变量（如模式选择）。逻辑变量通常用于条件判断和状态管理。

        PLC变量和自主变量在HMI编程中扮演不同的角色，对于与PLC通信和控制系统集成的应用来说，PLC变量是非常重要的。而对于一些独立于PLC的本地控制和显示功能，自主变量则起到更为关键的作用。具体选择何种变量类型取决于您的应用需求和系统架构。

二、HMI变量映射

2.1 场景映射方式

在PLC和HMI的集成中，变量映射是将PLC变量与HMI变量相互关联的过程。

通过变量映射，HMI可以读取和写入PLC的数据，实现数据交换和控制操作。

下面是常见的PLC和HMI变量映射的方式：

1. 直接映射（Direct Mapping）：这是最简单和最常用的映射方式。通过直接映射，HMI变量与PLC变量一一对应。当一个变量在PLC中发生变化时，相应的HMI变量也会更新。这种映射方式可以实现数据的实时同步。

2. 间接映射（Indirect Mapping）：在某些情况下，HMI和PLC之间的变量结构可能不完全相同。通过间接映射，可以在HMI和PLC之间进行数据格式和数据结构的转换。通过编写适当的逻辑和转换表达式，可以实现不同数据类型、数据结构的变量之间的映射。

3. 手动映射（Manual Mapping）：在一些特殊的情况下，PLC和HMI之间的变量映射可能需要手动配置。这涉及到手工设置HMI和PLC变量之间的关联关系，通常在配置软件或集成环境中进行操作。手动映射需要确保正确的变量名称、数据类型和地址等信息配置。

4. 标签映射（Tag Mapping）：标签映射是一种基于标签的映射方式。标签是为PLC和HMI中的变量提供的唯一标识符。通过在PLC和HMI中创建相应的标签，并将它们关联起来，可以实现更灵活的变量映射和重用。标签映射提供了更好的可维护性和可扩展性。

具体的变量映射方式取决于所使用的PLC和HMI品牌、型号以及配置软件。对于某些集成环境，可能提供图形化的工具来帮助配置变量映射。建议参考PLC和HMI的用户手册、编程手册或厂商文档，以了解具体的映射方式和配置方法。

2.2 映射示例

以下是一个将PLC变量映射到HMI的案例示例：

1. 假设我们有一个温度控制系统，PLC用于接收和处理温度传感器的数据，并控制加热器的输出。

2. 在PLC中创建一个名为"Temperature"的变量，用于存储当前温度值。

3. 在HMI软件中创建一个数字显示元素，用于显示当前温度值。

4. 在HMI软件中与PLC建立通信，并设置PLC变量和HMI变量的映射。

5. 在映射配置中，将HMI的数字显示元素与PLC的"Temperature"变量进行映射。这样，HMI将从PLC获取温度值，并显示在数字显示元素上。

6. 保存并上传HMI程序到HMI设备。

7. 运行HMI程序并连接到PLC，即可在HMI上实时显示从PLC获取的温度值。

通过此映射示例，HMI将能够获取PLC中的温度数据，并将其显示在界面上，实现对温度值的实时监控。此外，在HMI中还可以添加控制元素，如按钮或滑块，用于手动控制加热器的输出，并通过HMI向PLC发送控制信号。

请注意，在实际应用中，变量映射的配置方法和软件界面可能因HMI品牌和型号而有所不同。具体的步骤和操作请参考相关的HMI软件文档和用户手册。

2.3 映射步骤

设置PLC变量和HMI变量的映射通常涉及以下步骤：

1. 找到并打开HMI软件：使用适用于您的HMI品牌和型号的软件，例如Siemens WinCC，Rockwell FactoryTalk View，或Schneider Electric Vijeo Designer。

2. 创建HMI变量：在HMI软件中创建要与PLC变量关联的HMI变量。这些变量可以是数字、布尔、字符串等不同类型。

3. 建立PLC和HMI之间的通信连接：通过HMI软件设置PLC和HMI之间的通信连接。这通常涉及指定PLC型号、通信接口、连接参数、PLC地址等。

4. 打开变量映射配置：在HMI软件中，找到变量映射或标签映射配置的界面。具体的配置界面名称和位置取决于使用的HMI软件。

5. 添加映射关系：在变量映射配置界面中，将PLC变量和HMI变量关联起来。可以使用图形化界面或文本编辑器手动添加映射关系。

6. 配置映射规则和数据类型：根据PLC和HMI变量的数据类型和格式，配置适当的映射规则。这包括数据类型转换、映射地址、数据长度等。

7. 验证映射设置：在HMI软件中，提供测试或仿真功能以验证映射设置的正确性。可以模拟PLC数据的变化，观察HMI界面上对应变量的反应。

8. 保存和上传配置：在完成变量映射配置后，保存配置并将HMI程序上传到HMI设备中。

重要提示：具体的变量映射设置步骤和操作方式会因HMI软件品牌、型号和版本而有所不同。请参考相应的HMI软件文档、用户手册或厂商提供的指南，以获取准确的配置示例和操作指导。

2.4 如何为HMI添加映射关系

在西门子PLC中，为HMI（Human Machine Interface）添加映射关系通常通过编写控制表达式来实现。控制表达式定义了HMI中的变量，并将其映射到PLC中的变量或标记。以下是添加HMI映射关系的一般步骤：

1. 在Step 7软件中创建并编程PLC控制逻辑。确保您定义了所有必要的变量和标记，这些变量和标记在HMI中需要进行映射。

2. 创建HMI项目并将HMI连接到PLC。在WinCC软件中创建HMI项目，并确保已配置好与PLC连接的通信设置。这样，HMI和PLC之间就可以进行数据交换。

3. 在WinCC软件中添加控制表达式。打开WinCC软件，并在HMI项目中添加控制表达式。在这里，您需要为每个需要映射的变量和标记定义一个控制表达式。例如，您可以为PLC中的一个标记定义一个控制表达式，并将其映射到HMI上面的一个文本框。当PLC中的标记值发生更改时，将自动刷新HMI文本框以反映这个变化。

4. 配置HMI中的控件属性。在HMI中，您需要为每个映射到的控件配置相应的属性。例如，在上面的例子中，您需要为文本框控件配置其显示文本和对应的控制表达式。

5. 编译和加载HMI项目。编译HMI项目，并将其加载到目标HMI设备中。在编译时，WinCC将生成对应的控制表达式，并将其映射到PLC上相应的变量和标记。

以上是添加HMI映射关系的一般步骤。请注意，具体的步骤可能因不同的HMI软件版本而有所不同。因此，在进行任何修改之前，请确保阅读相关的文档或咨询相关的技术支持，以确保正确地添加映射关系。