Jste zde

TEST – Dotykový HMI panel Fatek pro PLC – 2. programování panelu

Antonín Vojáček, 2. Září 2009 - 20:28

V zatímco v prvním díle jsme si představili HMI panel Fatek FV-035ST-C10 společně s PLC FBs-10MA stejného výrobce, tento článek se věnuje pouze samotnému programování uvedeného panelu, který však i bez PLC dokáže díky vestavěnému procesoru velmi zajímavé věci. Není problém v něm mimo vizualizace naprogramovat různé výpočty či práce s daty v souborech.

V prvním díle ("TEST – HMI panel Fatek pro PLC – 1. představení") jsem stručně představil samotný HMI panel FV-035ST-C10 společnosti Fatek, který je nabízen jako grafické inteligentní vizualizační a ovládací rozhraní pro PLC stejného výrobce. Tyto dotykové displeje však není hned nevyhnutelně nutné připojovat k automatům a lze je pro některé aplikace použít i samostatně. Mají totiž vlastní procesorovou jednotku i paměť, takže samotné ovládací a zobrazovací rozhraní běží přímo uvnitř panelu nezávisle na okolí. Dotykový displej lze tak pro informační i výpočetní účely naprogramovat a používat zcela samostatně. Jak se to provede, tzn. jak se HMI panel prakticky programuje a jaké jsou v tomto směru možnosti, si stručně ukážeme v tomto článku. Ve 3. díle již panel připojíme k PLC, využijeme jeho služeb pro aplikace automatizace, měření a regulace.

Jak jsem již naznačil v 1. díle, HMI panel se programuje prostřednictvím speciálního PC softwaru pro OS Windows, který lze zdarma stáhnout na webových stránkách českého prodejce / zastoupení, společnosti SEA PRAHA (www.seapraha.cz/download/10121216-pm.rar). Protože se všechny ovládací a grafické prvky programu prakticky vytváří „klikáním na ikony a nastavováním různých položek“, není k tomuto účelu nutné znát žádný programovací jazyk a troufám si říct, že i uživatel bez programátorských zkušeností dokáže po pár hodinách „hraní si“ a listování pdf manuálem, vytvořit základní grafické prostředí a vizualizace, které budou vypadat velmi pěkně a budou plně funkční. Pouze pokud chcete vytvořit nějaké složitější aplikace vyžadující výpočty a manipulace s daty, pak je nutné již nasadit tzv. makra, což není nic jiného než krátké naprogramované utility, které se spustí při stisku prvku / bloku, který je k nim přiřazený. Ale ani zde není nutné propadat panice. I když makra jsou tvořena posloupností příkazů, ty lze snadno nalistovat a vkládat z otevřené nabídky a dopisovat je adresy v paměti odkazující se na data. Takto lze snadno třeba vytvořit krásnou grafickou kalkulačku (viz obrázek vedle).

Příklady skutečných obrazovek hodin a kalkulačky naprogramovaného příkladu popsaného níže.

Práce s programovacím softwarem PM Designer

I když hned po zapnutí tohoto vývojového programu pro HMI panely Fatek se zobrazí trošku na první pohled chaoticky uspořádané prostředí, po chvilce jsem mu přišel na chuť a ani ho neměl potřebu moc upravovat k obrazu svému (přesouvat výběrové lišty apod.)

Na úvod stačí si jen založit nový projekt (Files -> New), kde si definujte název a konkrétní typ HMI panelu, pro který má být program určen. Pak se již objeví uprostřed programu šedivý obdélníček, který představuje plochu obrazovky a kam se vkládají jednotlivé objekty, které chceme zobrazit nebo mají provádět nějakou funkci.

Těmi například mohou být bloky:

času, data a dne v týdnu
zobrazení obrázků, včetně fotografie (jpg, gif, png, bmp)
vložení textu v podobě ASCII znaků
vložení čísel (hodnoty)
posuvníky a tahové voliče
zobrazení textu
zobrazení hodnoty, včetně tabulek
různá tlačítka a volící dotyková místa
vložení jednoduchých GIF animací
bloky ručkového měřidla
zobrazení klasického grafu, bargrafu
a další prvky a objekty

Každý blok se na plochu displeje vloží tak, že se klikne na příslušnou ikonu dané funkce / bloku a poté klikne a onen šedivý obdélníček představující vymezenou plochu displeje, která se celá beze zbytku ve výsledku zobrazí i na samotném HMI panelu. Poté se na přidaný objekt klikne pravou packou myši a ve výběru klikne na položku „Object Properties“, tedy vlastnosti. Pak se otevře volící okno vlastností daného objektu, někdy obsahující i několik záložek (třeba grafy a ručková měřidla jich mají i čtyři poskytující nastavení vstupního rozsahu, zobrazovaného rozsahu, dělení stupnice = dílky atd.). Zde se kompletně nastavuje požadovaná funkce, vzhled i přístup do paměti jak samotného HMI panelu, tak v případě plánovaného připojení k PLC i do jeho paměti prostřednictvím propojení sériovým kabelem (volba Link1). Například u jednoduchého dotykového tlačítka lze mimo jiné nastavit jeho vzhled, zda se po dotyku sepne či rozepne, zda se sepne na určitou dobu či jeho hodnota invertuje atd., kam do paměti se uloží jeho stav. Z hlediska vizuálního vzezření je možné nastavit grafické provedení typu čtverec, kruh, ovál apod., jeho barvu či zda jej má tvořit obrázek / ikona a odkaz na ni na disku vašeho PC. Obrázek se při nahrávání samozřejmě natáhne celý do paměti panelu, takže je nutné dát pozor na velikost zvolené grafiky, zvláště v případě fotografie. Pokud je její velikost hodně velká, tak minimálně vám nahrávání programu do HMI panelu zabere i mnoho desítek sekund. Pokud však chcete načítat hodně fotografií, lze využít slotu pro MicroSD kartu. Z pohledu funkčnosti je nutné přiradit místo v paměti, kam se stav 1 nebo 0 (stisk / nestisk) ukládá a odkud si jej čtou další bloky, který stav pořád monitorují a reagují na něj. Například nejjednodušší aplikace je změna zobrazované fotografie podle dotykového stisku tlačítka. K tomu stačí na programovací plochu dát objekt tlačítka a zobrazení obrázku, který ve svém nastavovacím okně umožňuje načíst více fotografií a jejich zobrazení přepínat podle čísla uloženého na určitém (definovaném) paměťovém místě v paměti panelu. Na toto místo pak nastavíte v bloku tlačítka a zvolíte u něj například funkci invertování stavu po každém stisku. Tím se do paměti bude střídavě ukládat hodnota 1 či 0 a blok obrázku pak zobrazí fotografii přiřazenou právě číslo 0 nebo 1. Tak lze třeba vytvořit jednoduchý elektronický prohlížeč fotografií a to za cca pár minut práce s PM Designerem.

Ukázka zadání odkazů na dvě fotografie, které poté bude možné přepínat stiskem tlačítka.

Program pak uložíte na disk PC a přeložíte do strojového kódu pro procesor panelu. Pak lze provést buď přímo nahrání do displeje nebo spustit jej v simulátoru, kdy se na obrazovce PC zobrazí okno podobné čelní straně displeje a v něm se vše děje jako na reálném displeji. Jen samozřejmě místo prstu využíváte myš. HMI panel k PC pro účely programování připojíte buď přímo do RS-232 počítače nebo u notebooků nepřímo přes USB-RS232 převodníku, který není součástí dodávky, ale koupíte jej v každé prodejně s PC produkty za cenu několika stokorun. Tak jsem to prováděl i já u svého notebooku a není s tím vůbec žádný problém. Program se pak buď sám spustí (první nahrání programu do prázdné paměti) nebo jej spustíte stisk tlačítka „Run“, pokud máte na displeji zobrazenou ovládací obrazovku hardwaru samotného panelu. Ten totiž má v sobě malý firmware, který je natvrdo nahraný uvnitř a umožňuje nastavit základní funkční vlastnosti. Také jej potřebujete vyvolat vždy, kdy chcete přehrát stávající běžící program. Pokud totiž již jednou něco na displeji běží, přepne se sériový výstup panelu z komunikace s PC do komunikace s případně připojeným PLC.

POZOR: To v praxi znamená, že jak jednou běží nějaký program, nemůžete z PC s displejem již komunikovat. To lze pouze tehdy, kdy běh programu zastavíte, což se provede právě když přejdete na obrazovku firmwaru HMI panelu. To se kdykoliv provede následující trojhmatem:

stiskněte levý horní kout dotykové obrazovky
hned poté pravý horní kout dotykové obrazovky
a hned poté opět levý horní kout dotykové obrazovky

Ve všech případech úspěšný stisk je indikován kraťoučkým zobrazením zrnitého čtverečku v příslušném stisknutém rohu, což pokud máte větší prsty ani přes ně moc neuvidíte. Pokud jednotlivé stisky za sebou provedete dostatečně rychle, přejde se z běžícího programu na šedivou obrazovku firmwaru HMI displeje, kde můžete restartovat / spustit program, nastavit hodiny apod. Též po celou dobu zobrazení těchto voleb je sériový výstup přepnutý do komunikace s PC a lze tedy ze softwaru PM Designer nahrát nový program či stávající program z displeje vymazat atd.

Ukázka spuštění a provozování PC simulátoru s přeloženým a běžící programem pro HMI panel Fatek (zde program popsaný níže).

Skutečné programování displeje posloupností příkazů

Jak již bylo zmíněno v úvodu, mimo vkládání různých ovládacích a vizualizačních bloků, lze HMI panel "donutit" i k provádění výpočtů, řešení logických operací, vytvářet různé podmíněné strukturování běhu programu či dokonce zpracovávat textové, grafické či jiné soubory. Tyto složitější operace realizuje tzv. Macro, což není nic jiného než klasický zápis posloupností instrukcí podobný směsi příkazů BASICu a Asembleru. Každé Makro má svůj název a je to z programátorského hlediska procedura, která se volá daným blokem, ke kterému je přiřazena. Například v níže popsané obrazovce realizující jednoduchou kalkulačku se stiskem tlačítka "=" spustí Makro vykonávající výpočet výsledku na základě do paměti zadaných hodnot od objektů vložení čísla a stisku tlačítka s konkrétní operací "+", "-", "*", "/". Ty v paměti nahodí příslušný rozlišovací bit, které si makro přečte. Ale i zde vás vývojové prostředí nenechá na pospas a umožňuje jednotlivé příkazy vybírat z nabídky strukturované přehledně do menu se záložkami (viz obrázek níže).

Napsané Macro realizující jednoduchou kalkulačku. Příkazy lze psát nebo vybírat myší z databáze příkazů.

Jednoduchý program s několika „obrazovkami“

V případě využití několika „obrazovek“ nejde o to využít více HMI panelů, ale více „zobrazovacích stránek, mezi nimiž se bude přecházet na základě vyhodnocení nějakého stavu. Například stisku přepínacího tlačítka. Například lze navrhnout 4 obrazovky, kde každá bude mít jinou funkci nebo bude zobrazovat jiné informace, třeba jedna bude určena pro zadávání informací a druhá je bude zobrazovat. Program pro panel s více „obrazovkami“ se vytváří v PM Designeru velmi snadno. Prostě se jen přidá další položka „Screen“ a na obrazovce PC se objeví další šedivá plocha představující další „obrazovku“. Zde opět naskládáme prvky a bloky dle potřeby. Vzájemně se lze mezi ni navzájem odkazovat, prostě vzájemnému propojení prvků se meze nekladou.

Konečné provedení programu v softwaru PM Designer a průběh překladu, kdy se na jeho konci mimo případných chyb zobrazí i velikost programu (zde cca 180 kB).

Například jsem jako ukázku vytvořil prográmek fungující současně jako hodiny, poznámkový blok, kam se dá zadat krátká zpráva, a také jako jednoduchá kalkulačka. Zde každá z funkcí má vyhrazenu vlastní „obrazovku“, tedy zobrazovací plochu. Jednotlivé funkce nejsou úplně dotažené, ale přesto hezky ukazují základní možnosti a styl programování tohoto HMI panelu Fatek. Zdrojový kód v podobě souboru "informacni displej.pm2", který stačí jen otevřít v PM Designeru, můžete stáhnout zde...

První obrazovka poskytuje zobrazení data a hodin a jejich nastavení, které jsou „podložené“ zobrazenou JPEG fotografií leknínů z OS Windows. Datumovka i zobrazení hodin je velmi snadné a představuje vložení příslušného objektu z nabídky funkcí. Tlačítko nastavení hodin je k dispozici v podobě tzv. funkčního tlačítka, u kterého po vložení na plochu určíte, k jaké firmwarem již hotové funkci má přistupovat. A právě samotný mechanismus nastavení času a data, včetně dne v týdnu, je již součástí firmwaru panelu a tlačítkem se tak vždy jen do něho přepneme a již se to nemusí programovat. Fotka se zobrazí prostřednictvím funkce zobrazení obrázku, kde se zadává odkaz na fotografii na disku a při nahrávání programu do panelu se tak též přenese. Dále je v nastavení tohoto bloku zadáno, že se má přizpůsobit velikost fotografie malé velikosti a rozlišení displeje. Posledním prvkem na této „obrazovce“ je tlačítko „Další“ provádějící přechod na další / vedlejší obrazovku. K tomu je v nabídce funkcí speciální blok na přechod mezi obrazovkami (Screens).

Druhá obrazovka jednoduše ukazuje možnosti zadávání textu v podobě ASCII znaků a realizuje takový super jednoduchý poznámkovník či vzkazovník. Protože má firmware v sobě již implementovanou jednoduchou dotykovou softwarovou klávesnici, která hned „vyskočí“ po kliku na blok vkládání textu či čísel, není nutné si vlastní klávesnici programovat. I to však bez problémů jde a pro náročnější zápis i textů delších objektů pevného textu v podobě nadpisek a pro vložení ASCII znaků. Jejich počet, který je možné napsat, stejně jako místo v paměti, kam se bodu jednotlivé znaky zaznamenávat se opět nastavuje ve vlastnostech příslušného objektu. Samozřejmě je nutné mít přehled o zabrání vnitřní paměti HMI panelu a jednotlivé paměťové celky za sebe naskládat tak, aby si je jednotlivé bloky vzájemně nepřepisovaly. Tak například, když vložíte a nastavíte blok na vkládání 30 ASCII znaků a přiřadí te mu začátek paměti na adresu U50, nelze další znaky v jiném bloku začít zapisovat již na adrese třeba U60. Zvláště pozor na nastavení odkazů do paměti v případě, že jednotlivé bloky kopírujete systémem Copy&Paste, protože se samozřejmě zkopíruje i paměťová adresa a pak se při zkouškách pořád divíte, proč některé funkce neběží jak mají. Objekt vkládání ASCII znaků pak zároveň může text i zobrazovat, pokud se povolí tzv. monitorování adresy v paměti, kam vložená data zaznamenaly. Není tedy nutné vkládat objekty pro zobrazení znaků, které jsou samozřejmě taky k dispozici.

Třetí obrazovka je již výše zmíněná jednoduchá kalkulačka. Realizovaná pomocí několika funkcí Macro a objektů vkládání a zobrazení čísel. Kalkulačka zde umí sčítat, odčítat, násobit a dělit celá kladná i záporná čísla, která jsou definována jako 16bitové hodnoty typu znaménkový Integer (Signer Integer). Hlavní výpočet vytváří Macro "kalkulačka". Dále je zde možné výslednou hodnotu uložit a poté kdykoliv načítat jako první nebo 2. operand. Dále lze výsledek hned přenést na pozici 1. operandu například pro potřeby postupného sčítání hodnot (sumace). Na tomto provedení kalkulačky proti klasickému formátu je fakt, že lze kdykoliv zadané hodnoty změnit / opravit a výsledek se počítá až vždy po stisku tlačítka "=" a to z v tu dobu právě zobrazených hodnot.

Ukázka okna nastavování parametrů objektu vkládání ASCII znaků (vlevo) a nastavení tlačítka pro přepínání mezi obrazovkami (vpravo).

V příštím dílu propojíme HMI panel s PLC Fatek...

Zde jsme si stručně ukázali, jak na programování samotného HMI panelu FV-035ST-C10. Jak je patrné, není to nic až tak složitého, pokud máte „hlavu otevřenou“ a víte, co chcete vytvořit. Zvláště to platí o jednoduchých zobrazovacích aplikací. V případě realizace MaKra je již vhodné vědět něco o programování. Bez využití PLC však není možné z displeje nic řídit a ovládat. Toto je schopné až připojené PLC. A jak jednoduché je propojení a naprogramování HMI panelu a automatu Fatek, si ukážeme v dalším díle.

Antonín Vojáček