西门子6AV2124-0MC01-0AX0

西门子HMI使用方法
下面以西门子HMI中的MP377为例进行说明，编程软件为SIMATIC WinCC flexible 2008：
1. 在组态软件WinCC flexible 2008中，用户可以对MP377中的画面进行编辑，可以选择各种控件，并配置相应的变量连接，实现对设备的监视以及控制功能；
2. 通过组态软件，用户可以实现多个页面之间的切换，这种功能可以使用软件中自带的函数ActivateScreen来实现；
3. 如果要实现画面之间的切换，还可以使用函数ActivateScreenByNumber，这个函数需要使用一个输入域，并设置数值改变时跳转到相应的画面；
4. 在组态软件的连接选项中，设置与之连接的西门子PLC的系列，以及通讯方式。例如：以太讯，并设置西门子PLC和西门子HMI的IP地址；
5. 用户需要在组态软件中编辑变量并设定变量的地址，从而实现与西门子PLC之间的关联
可编程序控制器Programmable Logic Controller在工厂自动化FA中占有举足轻重的地位。技术的不断发展大地促进了基于PLC为核心的控制系统在控制功能、控制水平等方面的提高。同时对其控制方式、运行水平的要求也越来越高，因此交互式操作界面、报警记录和打印等要求也成为整个控制系统中重要的内容。对于那些工艺过程较复杂，控制参数较多的工控系统来说，尤其显得重要。新一代工业人机界面的出现，对于在构建PLC工控系统时实现上述功能，提供了一种简便可行的途径。
2、工业人机界面的特点和功能
工业人机界面Human Machine Interface，简称HMI，又称触摸屏器，是一种智能化操作控制显示装置。工业人机界面由设计的计算机系统32位RISC CPR芯片　为核心，在STN、TFT液晶显示屏或EL电发光显示器上罩盖有透明的电阻网络式触摸屏。触动屏幕时，电阻网络上的电阻和电压发生变化并由软件计算出触摸位置。
HMI的主要功能有：数据的输入与显示；系统或设备的操作状态方面的实时信息显示；在HMI上设置触摸控件可把HMI作为操作面板进行控制操作；报警处理及打印；此外，新一代工业人机界面还具有简单的编程、对输入的数据进行处理、数据登录及配方等智能化控制功能。
3、HMI在PLC工控系统上的应用
下面以国内某大型浮法玻璃生产线冷端切割区主控系统为例，介绍HMI在PLC工控系统上的应用。
3.1 系统概述
切割区为浮法玻璃生产线中一个重要工段，其中包括测量发讯、纵切、横切、掰断加速、掰边、纵掰纵分、输送辊道等众多生产控制设备。系统硬件上主要由主控制器PLC，现场设备控制装置包括伺服控制器、变频器、模拟量信号及脉冲信号处理器等　和HMI构成。作为整个控制系统的核心，切割区主控系统在正常生产时根据生产工艺要求协调各个单机控制子系统的工作，制定切割计划，实现整个生产过程全自动化。整个系统的核心控制部分由美国GE Fanuc 90-30 PLC完成，此部分内容本文略，而系统的和交互式操作界面等任务将由HMI承担。主要有以下内容：参数的设定；动态画面的显示；故障报警与诊断以及报表打印。其中HMI选用日本Digital公司的GP-577。
3.2 HMI与PLC之间的通讯
当HMI用于PLC控制系统时，HMI与PLC之间通过串口以Direct Link直接连接方式进行通讯。在该方式下，HMI根据要求直接读入PLC的数据或把数据写入PLC相应的地址中。由于内装通讯协议，因此无须编制通讯程序，只要所用PLC类型即通讯协议，运行时便可实现通讯。因此大大减少了PLC用户程序的负担。在系统设计时，直接控制部件与其对应PLC的输入输出％I/O、寄存器％R、中间寄存器％M的地址
SIMATIC HMI精智系列户外面板都可以轻松驾驭，它们具备：
• 足够坚固和防紫外线的前面板（IP65防护等级）
• 7寸和15寸宽屏非反射显示屏幕和背光亮度自动调节，可应用于
不同亮度环境。
• 精智系列户外面板可以应用于不**业和不同场合，零下30ºC 到
60ºC的温度范围和**90%的环境湿度，以及全面的产品认证。
显著提高适用性西门子TP600面板6AV6647-0AC11-3AX0
全新设计的 USB 接口可连接键盘、鼠标或条形码扫描仪，可快速
实现 U 盘数据归档。
与各种控制器实现交互
通过 PROFIBUS 或 PROFINET 接口，新一代 SIMATIC HMI 精简
面板可快速连接各种 PLC。结合紧凑型模块化控制器 SIMATIC
S7-1200，优势更为彰显。集成各种接口
SIMATIC HMI 精智面板可轻松集成到 PROFINET 和 PROFIBUS网络
中，还集成有 USB 接口。7 寸以上的精智面板还配备有一个双端
口以太网交换机接口，15 寸以上的精智面板则配有一个额外的
PROFINET 千兆以太网接口。
项目传输更为简单快捷集成各种接口
SIMATIC HMI 精智面板可轻松集成到 PROFINET 和 PROFIBUS网络
中，还集成有 USB 接口。7 寸以上的精智面板还配备有一个双端
口以太网交换机接口，15 寸以上的精智面板则配有一个额外的
PROFINET 千兆以太网接口。
项目传输更为简单快捷西门子TP600面板6AV6647-0AC11-3AX0
*使用电缆，标准电缆即可实现通过 PROFINET/以太网或
USB 端口进行 HMI 项目下载。组态时，系统同步完成相应的设备
设置，*再额外设置面板参数，从而*简化了调试过程。项目
数据和面板设置均保存在面板中所集成的系统卡内，可自动进行更
新。此外，通过这一系统卡，还可将项目传送到其它设备中。
新功能：通过网络摄像头进行
通过网络摄像头和摄像头控件，对工厂状况进行快速：
• 通过精智面板，各种远程操作
• 对操作人员难以进入的区域进行
• 对机器状态进行归档和保存
• 无纸化打印 PDF/HTML 文件
• 截图功能实现信息快速记录
• 归档过程值和报表西门子TP600面板6AV6647-0AC11-3AX0
轻松驾驭户外的环境
对于的环境条件，例如：冷藏间，船舶或石油天然气等应用场
合，SIMATIC HMI精智系列户外面板都可以轻松驾驭，它们具备：
• 足够坚固和防紫外线的前面板（IP65防护等级）
• 7寸和15寸宽屏非反射显示屏幕和背光亮度自动调节，可应用于
不同亮度环境
CPU中的程序编译错误：
下载程序时，CPU 会对程序进行编译。如果 CPU检测到程序违反编译规则，将中止下载，并生成一个错误代码。（已经下载到 CPU的程序仍然存在于存储器中，不会丢失。）可以在修正错误后再次下载程序。
I/O 设备错误 上电和下载系统块后，CPU 验证系统块中存储的 I/O 组态与CPU、信号板和实际存在的扩展模块是否匹配。任何不匹配将导致生成设备的组态错误。在运行时，设备检测到的其他 I/O问题（如缺少用户电源或输入值**出限制）可生成 I/O 错误。CPU 将模块状态信息存储在存储器 (SM)位中。程序可以监视和评估这些位。SM5.0 是全局 I/O 错误位，当存在任何 I/O错误条件时，它将保持置位。
程序在执行过程中可能产生错误。这些错误的原因可能是指令使用不正确或指令处理的数据无效。例如，如果程序执行期间更改了指针

西门子触摸屏Smart700IE高分辨率宽屏显示
1、800×480 dpi 宽屏显示设计和传统屏幕相比具有更大的可视面积，使单个画面中可以显示更多的信息，让操作员具有更舒适的视觉体验
2、高分辨率使得画面更清晰，画质更细腻
西门子触摸屏Smart700IE LED 背光，节能降耗
1、 LED 较之 CCFL，背光板厚度降低一半左右，使精彩系列面板更轻巧。同时，操作屏亮度更高，色彩更均匀，表现力更强，可视范围提高到 140°
2、LED 背光可以降低设备能耗，结合屏保功能
1、PPI 通讯协议确保精彩系列面板与西门子变频器建立高速无缝的连接，和S7-200西门子PLC组成的小型自动化解决方案
2、集成的 RS 422/485 通讯口使精彩系列面板的通讯更加灵活，可以和市场主流的小型 PLC 建立稳定可靠的通讯连接。（三菱 FX 系列；欧姆龙 CP1 系列）
3、当采用 PPI 通讯时，通信速率高达 187.5kb/s
西门子触摸屏Smart700IE高性能处理器、高速外部总线及 64M DDR 内存
1、的 ARM 处理器，主频达到 400MHz，使数据处理更快，画面显示更流畅
2、高速的外部总线充分发挥处理器的强大性能
3、增强的 64M DDR 内存使得画面的切换速度更快
西门子触摸屏Smart700IE德国品质轻松拥有
1、精彩系列面板的 ESD、RS 等关键指标比标准（IEC）提高 50%
2、精彩系列面板通过 CE 认证
西门子触摸屏Smart700IE*的生产失效故障模式分析
1、潜在的缺陷及故障分析模型贯穿产品从研发到生产的每个环节，保产品可靠性
2、成熟的生产流程及完善的质量控制体系确保产品质量
西门子触摸屏Smart700IE*的工业设计理念
1、特的边框倒角设计，让操作屏的外观更具流线型，给人以舒适感
2、优雅清新的绿色边框设计，给人以视觉上的开阔感，缓解操作员的视觉疲劳
3、使用符合 UL 标准的 PC + ABS 合金材料，耐高温、抗腐蚀，特别适用于工业现场的应用环境
西门子触摸屏Smart700IE可靠的电源设计
1、内置的 24V 电子自恢复反接保护，避免因误接线而导致的产品损坏
2、供电电源范围可达±20%
西门子触摸屏Smart700IE软件特点
作为精彩系列面板的组态软件，WinCC fl exible 简单直观、功能强大、应用灵活且智能，非常适合机械 设备或生产线中人机界面的应用。WinCC flexible 软件包括一系列执行各种组态任务的编辑器和工具。可使用多种便捷的功能来组态显示画面，例如缩放、旋转和对齐等功能。在 WinCC flexible 中，您可根据需要设置自己的工作环境。在组态工程时，组态任务对应的工作窗口会出现在显示器上，包括：
1、项目窗口：显示项目结构（项目树），进行项目管理
2、工具箱窗口：包含丰富的对象库
3、 对象窗口：显示已创建对象，并可以通过拖放操作复制到画面中
4、 工作区：编辑、组态画面和对象
5、属性窗口：编辑从工作区域中选取的对象属性
西门子触摸屏Smart700IE变量管理
拥有特的变量管理器，可以集中管理项目中的所有变量
1、查阅、检索变量更方便，可使用变量名称来标识 PLC 变量
2、通过拖放操作，批量创建名称、类型及地址满足一定关系的变量
3、快速修改多个变量的类型、地址或名称等属性
西门子触摸屏Smart700IE报警管理
报警管理器支持各种类型的报警：
1、可以自定义报警类别? 支持模拟量及数字量报警
2、可以自定义报警组，相同组的报警可以同时被确认
3、支持报警事件函数包含功能完善的报警显示控件，支持外观自定义

PLC的选型及IO口分配经过对掘进机器人控制系统的分析，决定选用三菱FX2N系列PLC，FX2N系列PLC是三菱FX系列PLC中性能，功能强的产品，可以适用于大多数单击控制或简单网络控制，它应用了高性能的CPU。
PLC系统中抗干扰设计，工业领域的自动化不断地在发展，晶闸管可控整流与变频调速设备的应用也十分地广泛，这样就造成了交流电网方面的污染，也产生了很多的干扰性问题，所以，抗干扰就成了控制系统在设计的过程中一定要重视的问题。
影响范围
受影响的产品及版本为：
?SIMATIC S7-400 (incl. F) CPU 硬件版本4.0及以下所有版本；
?SIMATIC S7-400 (incl. F) CPU硬件版本5.0：所有5.2版本以下的所有固件版本；
?SIMATIC S7-400H CPU硬件版本4.5及以下所有版本。
建议受影响的用户分别更新到硬件版本5.0、5.2和6.0。西门子表示，受影响的 SIMATIC S7-400 CPU 硬件版本已停产或已被淘汰。西门子建议客户升级到新版本或采用其提供的应对举措。
鉴于 DoS 漏洞会对工业环境造成严重的风险，建议组织机构尽快更新。
关于国内可编程逻辑控制器（PLC）市场
PLC 本质上是一种工业计算机，其硬件结构与微型计算机基本相同，由电源、 CPU、存储器、 I/O、功能模块、通信模块等构成。可编程控制器依据 I/O 点数可分为小、中、大型 PLC。
西门子、三菱和欧姆龙在中国的 PLC 市场占比较重，西门子占比*，约为40%。
罗克韦尔凭借其大型 PLC 领域的技术在占整体 PLC 市场约10%；
施耐德作为老牌 PLC 供应商，市场占有率约为 9%；
国内大型 PLC 市场份额**为罗克韦尔、施耐德、西门子，中型 PLC 市场份额**为西门子、三菱、欧姆龙。
根据市场需求，我国国产厂商主攻中小型 PLC。国内小型 PLC 主要用于 OEM 市场。
2016 年中国 PLC 市场规模达 73 亿元，预计 2020 年中国 PLC 市场规模有望接近 100 亿元。
由此可见，西门子 PLC 产品在中国的应用场景较多，建议用户关注相关漏洞，及时进行修复或采取其他措施
西门子模块详细研究了硅的压阻效应，从此开始用硅制造压力传感器。早期的硅压力传感器是半导体应变计式的。后来在 N型硅片上定域扩散P型杂质形成电阻条，并接成电桥，制成芯片。此芯片仍需粘贴在弹性元件上才能敏感压力的变化。采用这种芯片作为敏感元件的传感器称为扩散型压力传感器。这两种传感器都同样采用粘片结构，因而存在滞后和蠕变大、固有频率低、不适于动态测量以及难于小型化和集成化、精度不高等缺点。70年代以来制成了周边固定支撑的电阻和硅膜片的一体化硅杯式扩散型压力传感器。它不仅克服了粘片结构的固有缺陷，而且能将电阻条、补偿电路和信号调整电路集成在一块硅片上，甚至将微型处理器与传感器集成在一起，制成智能传感器。这种*传感器的优点是：
PLC主要有整体式和模块式两种结构型式。
西门子（SIEMENS）公司的PLC产品包括LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400等。 西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性高。S7系列PLC产品可分为微型PLC（如S7-200），小规模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等

OPC技术概述
2.1  OPC定义
OPC(OLE  for Process Control)是一套以微软COM,  DOOM (Distributed COM)技术为基础,基于Windows操作平台,为工业应用程序之间提供的信息集成和交互功能的组件对象模型接口标准。OPC实际上是提供了一种规范,通过这种规范,系统能够以服务器/客户端标准方式从服务器获取数据并将其传递给任何客户应用程序。这样,只要生产商开发一套遵循OPC规范的服务器与数据进行通信,其他任何客户应用程序便能通过服务器访问设备。
2.2  OPC基本结构
OPC技术的实现由两部分组成,OPC服务器部分  及OPC客户应用部分。OPC服务器是一个典型的现场数据源程序,它收集现场设备数据信息,通过标准的OPC接口传送给OPC客户端应用。OPC客户应用是一个典型的数据接收程序,如人机界面软件(HMI)、数据采集与处理软件(SCADA)等。OPC客户应用通过OPC标准接口与OPC服务器通信,获取OPC服务器的各种信息。符合OPC标准的客户应用可以访问来自任何生产厂商的OPC服务器程序。
OPC技术的应用模式
2.3  OPC对象
OPC数据存取规范规定的基本对象有三类:服务器(server)、组(group)和数据项(item) 。服务器对象包含服务器的所有信息,也是组对象的容器,一个服务器对应于一个OPC server,即一种设备的驱动程序。组对象除了包含它自身信息外,还负责管理数据项。每一个数据项代表到数据源的一个连接,但它没有提供外部接口,客户端程序无法对数据项直接进行操作,应用程序必须依靠数据项的容器组对象来对它进行操作。
3  IFIX与S7-200PLC的通信原理
实现IFIX与PLC的通信的过程即OPC服务器收集现场设备PLC的数据信息,并通过标准的OPC接口传送给OPC客户端IFIX应用。IFIX作为OPC客户应用是一个典型的数据接收程序,OPC客户应用通过OPC标准接口(OPC I/O驱动)与OPC服务器通信,获取OPC服务器的各种信息。
软件需求为S7-200 PC ACCESS V1.0 SP2、组态软件IFIX、OPC I/O驱动、编程软件STEP 7 MicroWIN V4.0 SP4(或者软件的更高版本)。IFIX的OPC客户端工具OPC PowerTool需要在IFIX安装完成后另行安装。
具体过程为PC ACCESS作为OPC服务器根据设计要求采集S7-200PLC内的数据信息;IFIX的OPC客户端工具OPC PowerTool根据设计要求采集PC ACCESS内的数据,IFIX数据库PDB读取OPC OPC PowerTool采集上来的数据,IFIX完成了与S7-200PLC的通讯
OPC服务器PC ACCESS和S7-200通信的实现
在PC ACCESS中引入所需要的PLC地址并进行命名。可以通过文件->输入符号导入整个STEP 7 MicroWIN V4.0中设计的符号表,也可以通过添加新PLC、添加新项目逐条添加。在单添加新项目时符号名可以单定义,但为方便使用尽量与PLC中定义符号
*。可以设置数据的可读写性。设置地址及相匹配的数据类型。所需要的数据添加完毕后可以通过在客户机中增加项目来检测数据通讯是否正常,若正常测试客户机中数据会根据PLC中程序运行进行自动刷新
一系列精细分级的 HMI 设备可用于执行本地操作员控制与监视：从按键式面板和基本型面板到舒适型面板和移动式面板。分布式组态的 HMI 设备（防护等级为 IP65/NEMA 4）可用于对耐用性要求高的应用。
按键式面板
按键型面板 (KP) 是常规硬接线操作员键盘的革新替代面板。基于总线的输入面板经过预配置可随时安装，与常规接线相比大大节约了时间。
基本操作面板
基本面板为小型机器和应用程序提供基本的 HMI 功能。它们有 3 英寸和 4 英寸两种尺寸，为纯按键式面板 (KP)，从 4 英寸到 10 英寸，带有触摸屏和附加按键 (KTP)，以及为 15 英寸的纯触摸式面板 (TP)。可以选择各种型号来连接到 PROFINET/Ethernet 或 PROFIBUS DP/MPI。
舒适型面板
舒适型面板提供了功能，适用于要求苛刻的应用。它们提供高分辨率的宽屏显示器，尺寸从 4 寸到 22 寸，可以选择触摸屏操作 (TP) 或按键操作 (KP)。在尺寸为 4 寸的屏幕上，还带有触摸屏和附加键 (KTP)。
舒适型面板配备 PROFINET/以太网以及 PROFIBUS DP/MPI 接口。
移动式面板
便携式操作员面板便于操作控制和实际的事件图像，可直接访问和可视接触过程。运行时可简单安全重新连接（移动式面板 177 和移动式面板 277）或无线自由（移动式面板 277 (F) IWLAN）因此可灵活适用于机器或系统。
适合在机器级使用的坚固而紧凑的结构
SIMATIC 操作员面板正面的防护等级为 IP65/NEMA 4，具有较高的电磁兼容性 (EMC) 和抗振性，适合在条件恶劣的工业环境中的机器设备级使用。由于其安装深度浅，设计紧凑，固定的人机界面设备可以安装在任何地方，即使在空间有限的地方也可照常安装。对于分布式组态，还可以提供防护等级为 IP65/NEMA 4 的设备
设置日期和时间
可使用该功能设定日期和时间。HMI 设备带有一个内部缓冲时钟。
要求
已经打开“控制面板”(Control Panel)。
步骤
1. 使用“Date/Time”图标打开“Date/Time Properties”对话框。
① 日期选择框
② 时间的文本框
③ 时区选择框
④ 用于激活和取消激活夏令时的复选框
⑤ 用来确认更改的按钮
2. 从“Time Zone”选择框中为 HMI 设备选择合适的时区。
3. 按下“Apply”按钮。
“Current Time”字段中显示的时间会相应地调整为所选时区的时间。
4. 在选择框中设置日期。
5. 在“Current Time”输入字段中设置当前时间。
6. 按下“Apply”按钮。
将应用输入内容。
说明
系统不会自动在标准时和夏令时之间切换。
调试设备
4.3 精智面板参数设置
精智面板
操作说明, 08/2018, A5E36770804-AC 97
7. 如果要从标准时切换为夏令时，请选中“Daylight savings time currently in effect”复
选框。
如果单击“Apply”，则会将时间调快一个小时。
8. 如果要从夏令时切换为标准时，请取消选中
“Daylight savings time currently in effect”复选框。
如果单击“Apply”，则会将时间调慢一个小时。
9. 确认输入。
对话框随即关闭。
日期和时间设置即完成更改。在下列情况下，更改后必须重新启动 HMI 设备：
● 更改了时区设置
● 更改了“Daylight savings time currently in effect”复选框的设置
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