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重视安装
控制台人机界面选用非标准Windows风格，以实现用户个性化的要求。但考虑到大多数用户对于标准Windows系统较熟悉，在界面设计中尽量兼容标准Windows界面的特征。界面使用的功能按钮选用MFC类库提供的CBmpButton类动态创建自定义位图图标的按钮。因为位图按钮可在操作中实现高亮度、突起、凹陷等效果，使界面表现形式更灵活，同时可以方便用户对控件的识别。但是，界面里使用的对话框、编辑框、组合框等都选用Windows标准控件，对话框中的按钮也使用标准按钮。控件的大小和间距尽量符合Windows界面推荐值的要求。
PLC作为交付复杂的工业流程，钢铁行业的控制系统一般较大，经常多达数千点，小规模的子系统也在数百点。即主要是大中型PLC的市场。当然也有部分辅助机械或者小型系统会用到小型PLC，但比例极低只有将近2%，不能进入考量这个行业的战略视线。 需要注意的是，钢铁中使用的大型PLC占整个大型PLC市场的1/4(2011年大型PLC市场为1635百万)，中型的相关比例为10.3%(2011年中型PLC市场为2012百万)。这也可以充分说明钢铁在大型PLC市场的重要性，从某种意义上讲，钢铁行业的PLC格局和整个大型PLC市场是有相当强的映射关系的。 在工艺的段落上，铸轧、炼铁、和炼钢是最主要的需求方，其中铸轧段的高炉控制尤为突出，往往需要大量的大型PLC，其项目规模一般是比较大的（金额较大、点数较多）。 在钢铁行业，PLC的应用是比较充分的。在与DCS的竞争中，比例也趋于稳定，没有明显的增加。因此PLC市场的规模与钢铁行业的整体增长是比较契合的。也是诸多自动化产品中略低的一个（充分而成熟的应用
PLC的安装
在安装PLC时，要避开下列场所：①环境温度超过0~50摄氏度的范围。②相对湿度超过85%或者存在露水凝聚（由温度突变或其他因素所引起的）。③太阳光直接照射。④有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等。⑤有大量铁屑及灰尘。⑥频繁或连续的振动，振动频率为10~55赫兹、幅度为0.5毫米（峰—峰）。⑦超过10g（重力加速度）的冲击。
为了使控制系统工作可靠，通常把可编程控制器安装在有保护外壳的控制柜中，以防止灰尘、油污、水溅。为了保证其温度保持在规定环境温度范围内，安装机器应有足够的通风空间，基本单元和扩展单元之间要有30毫米以上间隔。如果周围环境超过55摄氏度，要安装电风扇，强迫通风。
为了避免其他外围设备的电干扰，可编程控制器应尽可能远离高压电源线和高压设备，可编程控制器与高压设备和电源线之间应留出至少200毫米的距离。
电源接线
PLC供电电源为50赫兹、220伏±10%的交流电。
如果电源发生故障，中断时间少于10毫秒，PLC工作不受影响。若电源中断超过10毫秒或电源下降超过允许值，则PLC停止工作，所有的输出点均同时断开。当电源恢复时，若RUN输入接通，则操作自动进行。
对于电源线来的干扰，PLC本身具有足够的抵制能力。如果电源干扰特别严重，可以安装一个变比为1∶1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。
接地
良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地线与机器的接地端相接，基本单元接地。如果要用扩展单元，其接地点应与基本单元的接地点接在一起。为了抑制加在电源及输入端、输出端的干扰，应给可编程控制器接上专用地线，接地点应与动力设备（如电机）的接地点分开。若达不到这种要求，也必须做到与其他设备公共接地，禁止与其他设备串联接地。接地点应尽可能靠近PLC。
直流24伏接线端
PLC上的24伏接线端子，还可以向外部传感器（如接近开关或光电开关）提供电流。24伏端子作传感器电源时，COM端子是直流24伏地端。如果采用扩展单元，则应将基本单元和扩展单元的24伏端连接起来。另外，任何外部电源不能接到这个端子上。
如果发生过载现象，电压将自动跌落，该点输入对可编程控制器不起作用。
每种型号的PLC的输入点数量是有规定的。对每一个尚未使用的输入点，它不耗电，因此在这种情况下，24伏电源端子向外供电流的能力可以增加。
输入接线
提高PLC控制系统可靠性是一项长期、持久的工作。首先，施工和安装是非常重要的环节，必须严格把关，这样可减少投产故障率。其次，要保证检修质量，特别是技改线路改动和系统改造，是目前的当务之急。否则，几年的系统改造后，大量线路的更换，线号丢失及程序变更，该记录备份的没有做记录等。致使维护工作量加大，可靠性得不到保证。这一项是人们极易疏忽的，必需引起高度重视。
2、老化筛选法
通常我们用“老化筛选”的方法，就是结束“早期”，延长“偶然期”，“损耗期”及时更换来提高PLC系统的可靠性。该方法主要用于不可修复元件。PLC控制系统的失效率是与时间有关。我们将设备元件的故障率y(t)随时间变化划分为三个时期进行分析，如图2所示。这种变化曲线通常称故障率曲线也称为浴盆曲线。
(1)早期故障较高(O～t0期间)。主要是由于系统内在设计错误、元器件质量、安装和工艺缺陷等不合理原因引起，但随时间的增加故障率迅速降低。这一时期的主要任务是尽早找出不可靠的因素使系统尽快稳定下来。
(2)偶然期故障期(t0～t1期间)比较稳定，也可称为随机故障期。此时期故障是随机发生的，系统的故障率最低而且稳定，可视为常数。这一时期是系统的最佳状态期，在运行中应以加强维护延长这段时期的时间，应做好定期检修和维护工作。
(3)损耗期(t1之后)故障率上升，这是因为常时间以来构成系统的某些零件已经老化耗损，寿命衰竭机械和电气磨损以及绝缘的老化所引起。在这段时期中大部分元件要开始失效。如能事先知道损耗开始的时间，事先更换元器件，延长系统的有效寿命。推迟耗损故障期的到来。
3、PLC控制系统的安全设计方法
尽管PLC的运行是安全、可靠的，作为一个系统来说，稳定可靠仍然是不可忽视的问题.系统安全设计要充分利用PLC的特点，使PLC的运行能真正达到安全、可靠。
(1)硬件保护。主要包括：联锁保护、限位保护和急停保护等。
(2)软件保护。主要包括：联锁保护、限位保护、限时保护和自检保护等。PLC是利用存储程序进行控制，用存储的程序进行安装保护，也可以使其只执行正确的操作，而拒绝错误的命令。软件保护主要利用自检信息及时发现隐患，清除故障;也可针对工程的特点，自编诊断程序而排除故障，以确保PLC可靠、稳定、安全运行。
4、PLC控制系统可靠性的管理
1。人的管理
随着科技的发展，自动化的科学含量不断的提高。这将对工作人员的素质提出更高的要求。工作人员不但要熟悉设备情况、检修、规划和设计等;而且还要懂得计算机以及具有一定技术水平。因此，必须从人员的培训力度、培训方式和培训内容等着手。不断提高工作人员的业务素质和思想素质，才能胜任其工作岗位。
2.维护管理
PLC控制系统的可靠性，其主要因素还是要做好后期的维护管理工作，维护设备主要部位：供电电源，外部环境、安装状态、电源(Ps)、中央处理单元(CPU)、信号模板(SM)及寿命元件输人、输出中间继电器等外围设备等。
界面默认窗体的颜色是亮灰色。因为灰色调在不同的光照条件下容易被识别，且避免了色盲用户在使用窗体时带来的不便。为了区分输入和输出，供用户输入的区域使用白色作为底色，能使用户容易看到这是窗体的活动区域；显示区域设为灰色（或窗体颜色），目的是告诉用户那是不可编辑区域。窗体中所有的控件依据Windows界面设计标准采用左对齐的排列方式。对于不同位置上多组控件，各组也是左对齐排列的。
图1典型的工控界
2．系统界面布局分析
人机界面的布局设计根据人体工程学的要求应该实现简洁、平衡和风格一致。典型的工控界面分为3部分：标题菜单部分、图形显示区以及按钮部分，如图1所示。该界面界面美观，在屏幕上的对象左右达到平衡、不堆挤在某一处，无杂乱无章的感觉。数据的过分拥挤会产生视觉疲劳和接收错误。界面的平衡原则推荐显示屏幕总体性覆盖度不超过40％，而分组中屏幕覆盖度不超过20％。控制台人机界面中包含着大量的图形显示信息，因此将图形显示区布置在屏幕长宽各占屏幕70％左右的范围内，以保证显示信息的清晰和全面。控制按钮组布置在显示区的右侧，一方面是考虑到绝大多数操作者是右手操作用户，按钮区布置在最右侧更加方便；另一方面是根据界面布局的主次原则，把用户注意力最集中的左上区域留给图形显示区。
根据一致性原则，保证屏幕上所有对象，如窗口、按钮、莱单等风格的一致。各级按钮的大孝凹凸效果和标注字体、字号都保持一致，按钮的颜色和界面底色保持一致。
3．打开界面的结构体系
选择界面的概念取决于多个界面。可将界面设计为循环或FIFO缓冲器，如图2所示。
图2?打开画面的结构体系
如果运行大量界面，必须设计一个合理的结构体系来打开界面。选择简单而永久的结构以便操作员能够快速了解如何打开界面。
用户一次处理的信息量是有限的，所以大量信息堆积在屏幕上会影响界面的友
好性。为了在提供足够的信息量的同时保证界面的简明，在设计上采用了控件分级和分层的布置方式。分级是指把控件按功能划分成多个组，每一组按照其逻辑关系细化成多个级别。用一级按钮控制二级按钮的弹出和隐藏保证了界面的简洁。分层是把不同级别的按钮纵向展开在不同的区域，区域之间有明显的分界线。在使用某个按钮弹出下级按钮的同时对其他同级的按钮实现隐藏，使逻辑关系更清晰。
通常要由3个层面组成。层面1是总览界面。该层面要包含不同系统部分在系统所显示的信息，以及如何使这些系统部分协同工作。层面2是过程界面。该层面包含指定过程部分的详细信息，并显示哪个设备对象属于该过程部分。该层面还显示了报警对应的设各对象。层面3是详细界面。该层面提供各个设备对象的信息?，例如控制器、控制阀、控制电机等，并显示消息、状态和过程值。如果合适的话，还包含与其他设备对象工作有关的信息。
4．文字的应用
界面设计中常用字体有中文的宋体、楷体，英文的扭钔等，因为这些字体容易辨认、可读性好考虑到一致性，控制台软件界面所有的文本都选用中文宋体，文字的大小根据控件的尺寸选用了大小两种字号，使显示信息清晰并保证风格统一。
人体工程学要求界面的文本用语简洁，尽量用肯定句和主动语态，英文词语避免缩写。控制台人机界面中应用的文本有两类：标注文本和交互文本。标注文本是写在按钮等控件上，表示控件功能的文字，所以尽量使用了描述操作的动词如“设各操作”、“系统设置”等。交互文本是人与计算机以及计算机与总控制台等系统交互信息所需要的文本，包括输人文本和输出文本。交互文本使用的语句为了在简洁的同时表达清晰，尽量采用用户熟悉的句子和礼貌的表达方式如“请检查交流电压”、“系统警告装置锁定”。对于信?息量大的情况，采用上下滚动而不用左右滚屏，因为这样更符合人的操作习惯。
5.色彩的选择
人机界面设计中色彩的选择也是非常重要的。人眼对颜色的反应比对文字的反应要快，所以不同的信息用颜色来区别比用文字区别的效果要好。不同色彩给人的生理和心理的感觉是不同的，所以色彩选择是否合理也会对操作者的工作效率产生影响。在特定的区域，不同颜色的使用效果是不同的。例如：前景颜色要鲜明一些使用户容易识别，而背景颜色要暗淡一些以避免对眼睛的刺激。所以，红色、**、草绿色等耀眼的色彩不能应用于背景色。蓝色和灰色是人眼不敏感的色彩，无论处在视觉的中间还是边缘位置，眼睛对它的敏感程度是相同的，作为人机界面的底色调是非常合适的。但是在小区域内的蓝色就不容易感知，而红色和**则很醒目。因此提示和警告等信息的标志宜采用红色、**。
使用颜色时应注意几点：
（1）限制同时显示的颜色数一般同一界面不宜超过4或5种，可用不同层次及形状来配合颜色增加的变化。
（2）界面中活动对象颜色应鲜明，而非活动对象应暗淡，对象颜色应不同，前景色宜鲜艳一些，背景则应暗淡。中性颜色（如浅灰色）往往是最好的背景颜色，浅色具有跳到面前的倾向，而黑色则使人感到退到了背景之中。
（3）避免不兼容的颜色放在一起（如黄与蓝，红与绿等），除非作对比时用。
6.图形和图标的使用
图形和图标能形象地传达信息，这是文本信息达不到的效果。控制台人机界面通过可视化技术将各种数据转换成图形、图像信息显示在图形区域。选择图标时力求简单化、标准化，并优先选用已经创建并普遍被大众认可的标准化图形和图标。
7.界面操作设计
（1）设置快捷键。把使用频率高和需要在紧急情况下使用的一些操作，如“电源控制”、“工作效能评估”等设计成快捷方式，以实现界面的简洁和高效。快捷键依靠相对位置和区域的底色和其他控制按钮区分开。
（2）设置操作提示。操作提示常用的方式是提示标签，即当鼠标移到某个按钮或其他控件上时，弹出小提示框对该控件的功能进行简要描述。在使用图标按钮的界面设计中使用提示标签可以避免因用户不熟悉界面设置而造成的误操作。提示标签用MFC类库提供的ToolT－Ip类实现。
（3）出错处理。由于操作者的个人原因，经常会产生误操作。因此在编写应用程序的时候加入错误判断机制，使程序能及时地检测错误操作。发现错误后，在界面上显示警告但应用系统的状态不发生变化，或者系统要提供错误恢复的指导。例如，对于有顺序要求的一系列操作，用设置和判断变量状态的方式实现其功能的连锁，如果用户不按照规程进行操作，程序就不执行下一步操作并显示出错信息。
（4）将用户界面操作化繁为简。简短的操作命令，便于快速输人和执行控制信息。简化人机交互对话步骤，如默认一些正常运行时的常用参数值。根据设各操作和运行规律，捆绑式输入各组控制参数。必要时屏蔽和捆绑一些在运行操作时进行的参数传递和对话细节，而在维护或诊断时可根据一定步骤解开或细查这些参数和对话细节。
（5）尽量将所控制的设各对象的重要参数信息直接反映在主界面上，并且按照人机交互频率及其重要性要求，排布它们在界面上的显示位置。对象的动态变化重要参数和实时采集的数据信息，宜以图表的形式显示在界面上，以便于直观地实时*和控制。
（6）减少和避免二级菜单操作和控制。现场控制的实时性要求很高，二级菜单不利于提高系统响应速率。在现场操作人员能够且较容易接受的情况下，适宜于以减少界面上图标的数量和大小来换取直接*对象的参数可能性及数量。
（7）对于突发事件设置界面显示或提示优先权，宜采用受事件激发弹出式对话窗口界面的交互方式，事件解决优先权的设置结合工艺重要性要求和顺序进行。
（8）协调操作界面的显示模式。在实际设各运行过程中，通常会出现的一种矛盾情况是：熟练操作人员（如岗位操作手）希望用多种控制语言输人方式，以求快捷和及时，而其他技术人员（如监管人员、维护人员或岗位新手）希望多用图标对话方式，以求直观方便和减少记忆指令。因此科学合理地协调上述两种界面操作方式的配合是非常重要的一环，必要时要设计以图标对话操作为主的交互界面与以控制命令语句输入为主的交互界面的二重用户界面，用户可以根据需要进行切换操作。
（9）设置安全操作保护措施。现场控制器直接面向生产和设备，通常为了快速启动、控制和运行，所设置的控制口令简短，访问权限和密码较少，因而容易产生误操作，直接危及生产安全和可靠性。为此连锁控制和保护诊断输人应在交互界面设计中得到重要体现。对于不符合正常运行操作或逻辑顺序的控制信息输入要给出提示或警告信息，按分类和级别拒绝执行或等待进一步确认后才执行。
（10）设置系统安全运行保护措施。现场控制中，要突出超驰控制的安全保护措施，根据事故发生的原因及类别执行自动切手动、优先减、禁止增和禁止减等逻辑操作，将该控制系统转换到预先设置好的一些安全状态上PLC主要功能 （1）逻辑控制功能。 （2）信号采集功能。
（3）输出控制功能。 （4）数据处理功能。 （5）定时计数功能。 （6）远程I/O功能。 （7）人机界面功能（HMI）。
（8）故障自诊断功能。 （9）通信联网功能。 （10）实时通信和冗余互备功能。 PLC主要有以下特点： 1．可靠性高 PLC用软件代替继电器控制系统中大量的中间继电器和时间继电器，接线可以减少到继电器控制系统的十分之一以下，大大减少了触点接触不良的可能性。 2．抗干扰能力强 I/O设计具有完善的通道保护和多种形式的滤波电路，以抑止高频干扰，削弱各模块之间的干扰影响。在系统的输入/输出回路中，采用光电隔离等措施可有效防止回路间的信号干扰。 3．编程简单、系统设计修改调试方便 PLC采用软件方法取代继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线大大简化。 4．模块化结构、通用性强，维护简单、维修方便 PLC产品系列化、标准化、模块化，用户可根据实际需求灵活选择，无需用户自己再进行设计和****硬件装置。
