西門子SIMATICHMIKP8/KP8F/32F

SIMATIC HMI KP32F 和 HMI KP8

空的前端

空的前端

SIMATIC HMI 按鍵式面板

• 具有大號機械按鍵和多種顏色的照明燈（日光下可讀），十分易于操作
• 接線和安裝時間節(jié)省 60% 以上（即插即用）
• 與常規(guī)鍵盤式操作員面板相比，材料成本節(jié)約 30% 以上
• 2 個集成 PROFINET 端口（含交換機），用于設(shè)置總線型和環(huán)型拓撲
• 可自由組態(tài)的數(shù)字量 I/O 可在后面連接其他鍵控開關(guān)、指示燈等
• 可連接 KP8F 和 KP32F 的故障安全急停按鈕或其它故障安全信號(SIL2 或 SIL3)
• 在功能上兼容所有標準 PROFINET 主站 CPU，也兼容非西門子 CPU
• KP8 及空白前端設(shè)計，還針對安裝在防護等級為 IP65 的 IPC 擴展單元中進行了優(yōu)化
• 可進行參數(shù)設(shè)置，極為靈活
• 采用空白前端設(shè)計，適合對靈活多樣的操作員面板進行標準化組裝

西門子日前發(fā)布面向工業(yè)自動化的ＨＭＩ觸摸屏——第二代有線移動面板。此面板的產(chǎn)品性能、靈活性和便捷性相較前代產(chǎn)品都全面升級。

1.）新一代SIMATIC HMI移動面板的產(chǎn)品性能、靈活性和便捷性得以全面提升

2.）7寸或9寸高亮寬屏顯示，顯示面積增大40%

3.）創(chuàng)新的“緊急停止"按鈕，輕松集成安全自動化

4.）緊湊型接線盒非常適用于小型設(shè)備電 話：（同號）

新一代SIMATIC HMI移動面板的產(chǎn)品性能、靈活性和便捷性得以全面提升第二代IP65操作面板適用溫度范圍廣（0-45°C），且具有防塵、耐腐蝕和防水性的特性。這款兼具按鍵和觸摸操作功能的面板，可通過Profinet集成至自動化解決方案，并可用TIA博途SIMATIC WinCC和創(chuàng)新的Style Editor進行組態(tài)。該面板采用標準更加嚴苛的工業(yè)設(shè)計，能承受zui高1.2米的跌落沖擊，具備SIMATIC HMI精智面板的所有功能，它可用于配置同時適合靜態(tài)和移動應(yīng)用的操作顯示畫面。

7寸或9寸高亮寬屏顯示，顯示面積增大40%第二代有線SIMATIC HMI移動面板采用高寬比為16:9的7寸或9寸高亮1,600萬色寬屏顯示，顯示面積增加40%，可清晰呈現(xiàn)圖像細節(jié)。此外，它的亮度還可調(diào)節(jié)，這意味著它能輕松適應(yīng)不同的應(yīng)用環(huán)境。

創(chuàng)新的“緊急停止"按鈕，輕松集成安全自動化其他亮點包括*的“緊急停止"按鈕。帶停止/緊急停止按鈕的移動面板配備了創(chuàng)新的按鈕指示燈，該按鈕指示燈只在移動操作面板與安全電路連接時才工作，滿足當(dāng)今用戶對移動操作面板能夠直觀停止和安全緊急停止的功能需求。相比以前的型號，新一代移動面板的易用性也更強。譬如，面板把手上的三級確認按鈕現(xiàn)在擁有兩個清晰的觸覺反饋點。

緊湊型接線盒非常適用于小型設(shè)備新的緊湊型接線盒占用空間只有以前產(chǎn)品的三分之一，可以直接安裝在機柜上，因此特別適合占地面積小的小型設(shè)備。該接線盒只需用螺栓安裝在機柜門的外面，然后再從里面連接所有電纜。長度在2到25米之間的堅固連接電纜，可確保操作員擁有足夠的活動空間。新的移動面板還配備免維護儲能系統(tǒng)，在操作員需要切換接線盒而斷電時，它能在5分鐘內(nèi)讓移動面板繼續(xù)正常運行。

具有模塊化設(shè)計，與采用分立部件相比，規(guī)劃和組裝工作量減少

• 節(jié)約硬件成本：分布式 I/O，一個設(shè)備中組合有 2 個 PROFINET 接口和 I/O
• 可使用標準打印機（黑白或彩色）打印按鍵和燈的標簽，防護等級為 IP65
• 靈活性高，可對顏色、開關(guān)/按鈕功能和集成診斷功能進行任意組態(tài)
• 可針對過程對任何按鍵顏色進行動態(tài)調(diào)整
• 具有用于執(zhí)行器和傳感器的集成標準輸入和輸出，每個針腳都可用作輸入或輸出
• 空白前端設(shè)計為隨后進行的系統(tǒng)擴展預(yù)留了空間，便于安裝標準 22.5 mm 操作部件
• SIMATIC 人機面板系列中的功能與設(shè)計實現(xiàn)了匹配，例如，PRO 設(shè)備擴展單元中的功能與設(shè)計。
• “F”型號具有 SIL 2/3 安全等級，例如，可直接連接急停按鈕

1.4 HMI側(cè)的啟停和給定設(shè)置

說明：
（1）給定的IO域連接到變量P2900對應(yīng)于變頻器參數(shù)P2900；

（2）點擊啟動按鈕---事件---點擊---翻轉(zhuǎn)變量位（InverBitInTag）---連接變量P2098_1 (對應(yīng)
于變頻器參數(shù)P2098[0])---選擇第0位。

2 變頻器側(cè)的設(shè)置

2.1通信只需要設(shè)置CU的站地址

2.2 參數(shù)設(shè)置、起停和給定的連接邏輯見下圖：

變頻器的參數(shù)連接為：電 話：（同號）
P1070[0]=P2900
P840[0]=r2094.0(其中r2094.0自動連接到P2098[0].0)
其它相關(guān)參數(shù)請參見S120調(diào)試手冊。

說明：P840[0]=r2094.0(r2094.0=P2098[0].0自動關(guān)聯(lián))

說明：P1070[0]=P2900(P2900對應(yīng)變頻器內(nèi)的可設(shè)置固定值，可通過HMI更改)

2.3 通信診斷和響應(yīng)處理
變頻器側(cè)的通信診斷及通信故障響應(yīng)邏輯見下圖：

說明：
r2095.0是來自HMI的脈沖信號，檢測該信號為常1或常0達到2S后，認為通信故障。
變頻器OFF2停車，并切換命令參數(shù)組到端子或面板控制（由用戶根據(jù)需要設(shè)置）。

2.4 變頻器側(cè)通信相關(guān)參數(shù)的設(shè)置
激活S120的自由功能塊功能，方法如下：

說明：
(a) 右擊“VECTOR_03”選屬性---選擇“function modules”---勾選自由功能塊---OK。
(b) P20000[0]選擇8*r20002。用于設(shè)置自由功能塊執(zhí)行組0的掃描時間，要求zui小為
1ms。參數(shù)形式為N*r20002，其中r20002為時基，對于驅(qū)動對象其值一般0.125mS。

（1）設(shè)置PDE0（延時通定時器），用于檢測r2095.0的信號在2S內(nèi)是否為常1。

P20158= 2095.0(檢測脈沖信號是否為常1)
P20161=0(選擇執(zhí)行組0)
P20162=1（在執(zhí)行組0中的執(zhí)行順序為1）
P20159=2000（設(shè)定延時時間為2S）
r20160定時器0的輸出，送給OR0輸入1。

（2）設(shè)置NOT0功能塊(對脈沖信號進行取反以檢測常0信號)

P20078=R2095.0(脈沖信號)
P20080=0（在執(zhí)行組0中執(zhí)行）
P20081=2（在執(zhí)行組0中的執(zhí)行順序為2）
r20079（取反后的信號輸出，送給PDE1輸入）

（3）設(shè)置PDE1（延時通定時器），用于檢測r2095.0的信號在2S內(nèi)是否為常0。

P20163= R20079 (檢測脈沖信號是否為常0)
P20166=0(選擇執(zhí)行組0)
P20167=3（在執(zhí)行組0中的執(zhí)行順序為3）
P20164=2000（設(shè)定延時時間為2S）
r20165定時器1的輸出，送給OR0的輸入2

（4）設(shè)置OR0功能塊（將常1和常0檢測結(jié)果相或）

P20046[0]= R20160 (常1檢測結(jié)果)
P20046[1]= R20165（常0檢測結(jié)果）
P20046[2]=0
P20046[3]= 0
P20048=0(在執(zhí)行組0中執(zhí)行)
P20049=4(在執(zhí)行組0中的執(zhí)行順序為4)
R20047或信號的輸出。該信號一方面直接送給P810用于切換命令組；另一方面送
給的輸入。電 話：（同號）

（5）設(shè)置功能塊，對檢測結(jié)果取反后送給OFF2停車源2（P845[0]）

P20082= r20047 (取自O(shè)R0輸出)
P20084=0(選擇執(zhí)行組0)
P20085=5(在執(zhí)行組0中的執(zhí)行順序為5)
r20083 的輸出，送給OFF2停車源2(P845[0])

（6）zui終信號連接
P845[0]= R20083( 的輸出信號)
P810= r20047（OR0的輸出信號）
即當(dāng)檢測到通信故障時，變頻器OFF2停車，以保證設(shè)備和人身安全；同時將命
令數(shù)據(jù)組2激活，若設(shè)置了其它命令數(shù)據(jù)組，則可避免因通信故障而導(dǎo)致變頻器無
法運行。

在 HMI 上顯示 Cam
當(dāng)項目運行時，為了能在HMI上以圖形方式顯示項目中生成的Cam曲線，目前有一個方法實現(xiàn)此功能，就是調(diào)用功能塊 FBGetCamValueForHMI 將Cam的位置輪廓顯示在HMI上。

1.1 FBGetCamValueForHMI 功能塊
在 simotion的程序單元中調(diào)用FBGetCamValueForHMI 功能塊，還需要在 WinccFlexible中進行相關(guān)配置。
在調(diào)用 FB功能塊前，Cam必須使用系統(tǒng)函數(shù)_interpolateCam 進行插補。
在HMI系統(tǒng)上顯示的點數(shù)定義在數(shù)據(jù)常量 giNR_OF_SET_POINTS 中，從值保存在數(shù)組中，zui大的點數(shù)為 999，也就是說常量 giNR_OF_SET_POINTS 不能超過 999。如果改變此常量的默認值，需在WinccFlexible中必須進行相應(yīng)的配置。
Cam圖形在WinccFlexible中的輸出是以線性類型來表示的。
功能塊讀出與固定主值相關(guān)的從值并且將它們寫入到一個數(shù)組中。主軸距離由Cam的系統(tǒng)變量來計算 ("leadingrange.start"-"leadingrange.end") /NR_OF_SET_POINTS。系統(tǒng)功能塊 _getcamfollowingvalue 用于讀出從位置值。
注意：
由于可能會造成較高的系統(tǒng)負荷，所以建議此功能塊在 motion task中調(diào)用。

1.2 調(diào)用FB
在插補生成 Cam曲線后，可以調(diào)用 FB 塊。必須在WinccFlexible中設(shè)置趨勢指針 Transfer1，它觸發(fā)WinccFlexible中的Cam曲線顯示。
"Trend Request" 指針在WinccFlexible中進行設(shè)置，指示當(dāng)前顯示的Cam。
示例: 調(diào)用FB 后，如果使用圖像顯示功能顯示Cam曲線，則在simotion中創(chuàng)建指針變量：
• myTrendTransfer : 在HMI中設(shè)置的指針 "Trend Transfer1"
• myTrendRequest : 在HMI中設(shè)置的指針 "Trend Request"

1.3 在WinccFlexible中配置HMI
"cam display" 功能用于在WinccFlexible中顯示Cam。一個 cam 需要一個 "cam buffer" ， 在此數(shù)組中填入FB的 INOUT變量 "SlaveValues" 。此外，Cam顯示必須通過一個指針觸發(fā)。

1.4 FB的輸入/輸出接口
表 1-1: FBGetCamValueForHMI 參數(shù)描述

1.5 LAD 示意圖

圖1: FBGetCamValueForHMI 的LAD示意圖

2 功能塊的調(diào)用編程及HMI設(shè)置

在用戶項目中，該功能是用于在觸摸屏上顯示Cam曲線。
2.1 Simotion中創(chuàng)建Cam
首先要創(chuàng)建Cam:

圖2: 創(chuàng)建Cam曲線

2.2 Simotion中Cam顯示功能塊的編程
(1) 導(dǎo)入FBGetCamValueForHMI 功能塊
右鍵點擊項目導(dǎo)航中的“Program”，在彈出的菜單中選擇“Imporrt external source-ST source file”導(dǎo)入功能塊源文件:

圖3: 導(dǎo)入ST源文件

(2) 創(chuàng)建程序單元及全局變量

圖4: 創(chuàng)建全局變量

(3) 在HMICamDisplay程序單元中連接功能塊程序單元

圖5:連接調(diào)用的程序單元

(4) 用MCC語言編輯Cam曲線顯示程序(調(diào)用功能塊FBGetCamValueForHMI)

圖6:連接調(diào)用的程序單元

(5) 將程序分配到simotion系統(tǒng)執(zhí)行級中

圖7: 程序分配

2.3 WinccFlexible中HMI設(shè)置
在HMI中使用了一個特殊的方法，即在控件TrendView中顯示數(shù)組曲線的方法來實現(xiàn)Cam曲線的顯示：
(1) 建立simotion與HMI的連接電 話：（同號）

圖8: 建立simotion與HMI的連接

(2) 創(chuàng)建HMI變量
僅用于顯示Cam曲線的變量Tag有：

這些變量在SIMOTION中已創(chuàng)建。其中myslavevalue為Cam曲線數(shù)據(jù)，而mytrendrequest以及mytrandtransfer用于控制HMI什么時候讀取Cam曲線。
注意：
設(shè)置myslavevalue的訪問方法為cyclic continuous或on_command:

圖9: 設(shè)置myslavevalues的訪問方法為cyclic continuous

(3)在HMI上插入一個顯示趨勢圖控件TrendView
在其屬性->Properties->Trend中設(shè)置如下：

圖10: 趨勢圖設(shè)置

其中Samples的數(shù)量與FBGetCamValueForHMI中獲取的點數(shù)相同，在Source settings中設(shè)置如下：

圖11: 趨勢圖設(shè)置

(4) 運行測試
完成后運行屏，顯示曲線畫面后，myTremdrequest第0位置1：

圖12: 運行測試

將myTrendtransfer設(shè)為H8001后，即將第0,15位置1后，曲線上傳至HMI:

圖13: 運行測試

在屏上顯示Cam曲線：

圖14: 運行測試

3 示例程序

 概況：
在沒有PLC的情況下，通過西門子組態(tài)軟件WinCC Flexible，可以實現(xiàn)SINAMICS S120和屏的直接通訊。那么不通過PLC，如何在HMI設(shè)備上直接顯示SINAMICS S120的故障或報警信息？本文以CU320 和MP270間的通訊為例介紹。

系統(tǒng)環(huán)境：Windows XP Professional SP3 English Edition
軟件環(huán)境：Step 7 V5.4 + SP5；WinCC Flexible 2008；Scout V4.1.5
硬件信息：PG/PC；CU320；雙軸電機模塊；MP270
網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)：

圖1 網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

Profibus DP 網(wǎng)絡(luò)地址：
CU320 ：4
MP270 ：1電 話：（同號）
工業(yè)以太網(wǎng)地址設(shè)定：
PG/PC ：192.168.0.88
MP270 ：192.168.0.11
CU及驅(qū)動的裝置號（如圖2所示）：

圖2 裝置號

S120驅(qū)動器的調(diào)試過程請參考其他文檔，在完成驅(qū)動器的基本調(diào)試后，才能進行以下的工作。

2. WinCC Flexible配置

STEP1：打開STEP 7 軟件，插入一個HMI Station。

圖3 插入HMI站

STEP2：選擇相應(yīng)的屏和版本。

圖4 選擇屏的型號

如果版本不對，可通過OS更新來達到*。

圖5 OS更新

STEP3：打開WinCC Flexible，建立新的連接：

圖6 通訊連接設(shè)定

STEP4：建立變量：

圖7 新建變量

變量地址的設(shè)定規(guī)則如下：
DB := 參數(shù)號
DBx := 1024*裝置號 + 參數(shù)下標
其中，x可為W或D，根據(jù)S120參數(shù)的數(shù)據(jù)類型而定。裝置號參見圖2。
如果要在屏上顯示故障或報警信息，可通過讀取相應(yīng)的參數(shù)來實現(xiàn)。
舉例說明：

1. 顯示CU的報警代碼Alarm Code，參數(shù)為r2122.0 ~ r2122.63。其中，r2122.0~r2122.7存儲的是當(dāng)前出現(xiàn)的報警代碼，如果被確認復(fù)位后，則被存儲在r2122.8 ~r2122.15 中，依次向后類推直至r2122.56 ~ r2122.63。如果希望進一步獲得報警值，可讀取參數(shù)r2124.0 ~ r2124.63。與r2122.0 ~ r2122.63是一一對應(yīng)的。
建立變量，變量地址為DB2122.DBW1024，數(shù)據(jù)類型：Int；其中DBW中的1024 = 1024*1（裝置號）+ 0 （參數(shù)下標）

2. 顯示驅(qū)動器的故障代碼Fault Code，參數(shù)為r945.0 ~ r945.63。其中，r945.0~r945.7存儲的是當(dāng)前出現(xiàn)的故障代碼，如果被確認復(fù)位后，則被存儲在r945.8 ~r945.15 中，依次向后類推直至r945.56 ~ r945.63。如果希望進一步獲得故障值，可讀取參數(shù)r949.0 ~ r949.63。與r945.0 ~ r945.63是一一對應(yīng)的。
建立變量，變量地址為DB945.DBW2048，數(shù)據(jù)類型：Int ；其中DBW中的2048 = 1024*2 （裝置號）+ 0 （參數(shù)下標）。

STEP5：進行屏組態(tài)數(shù)據(jù)下載的設(shè)置：

圖8 下載方式設(shè)置

STEP6：設(shè)定PG/PC的IP地址，與屏在同一網(wǎng)段：

圖9 PG/PC的IP地址設(shè)置

STEP7：組態(tài)屏來顯示S120的故障、報警信息，建立與S120的直接通訊連接，并下載屏的組態(tài)數(shù)據(jù)。

概述電 話：（同號）
本文以 TP270與SIMOTION D435連接為例，介紹了SIMOTION D435與HMI如何進行硬件組態(tài)、變量連接、報警信息的建立。
HMI人機界面可以通過PROFIBUS或者Ethernet與SIMOTION 進行連接通訊。通過SIMOTION 設(shè)備中工藝對象的變量表、系統(tǒng)變量表及用戶定義的全局變量表可實現(xiàn)SIMOTION 設(shè)備與HMI操作面板間進行數(shù)據(jù)交換。
可用于與SIMOTION 連接的HMI操作面板如下表1所示：

表1. 可與SIMOTION 連接的HMI操作面板

可以用Winccflexible，ProTool/Pro來進行配置

二、系統(tǒng)配置：
1. 一臺插有CP5511 或CP5512的計算機（裝有 SIMATIC S7 V5.4、SCOUT V4.0、ProTool/Protool CS V6.0+SP3、ProTool/Pro RT V6.0+SP3或Winccflexible)
2. HMI (TP270 ) 及用于TP270的直流24V電源
3. 一臺 SIMOTION D435Demo設(shè)備
4. ProfiBus 總線及連接器（連接于TP270的 1FB1(DP)口及SIMOTION的DP口）

三、SIMOTION網(wǎng)絡(luò)地址的設(shè)定

圖1.

四、PG/PC的設(shè)置

圖2.

五、ProTool中的項目配置

1．將HMI 項目集成到Step7中，鉤上“ ProTool Intergration inStep7 前面的 ”√“即可

圖3.

2. 在STEP7中打開項目，插入OP站

圖4.

雙擊插入后的OP站

3. 正確選擇使用的 HMI

圖5.

圖6.

電 話：（同號）

圖7.

4. HMI項目下載端口設(shè)置
HMI項目下載需校核下載端口，本 Demo 中使用 TP270 的 DP 口，因 此設(shè)置如下：

圖8.

六、SIMOTION中變量的定義

SIMOTION中配置的如下變量才能在HMI中被應(yīng)用：
1.程序unit中配置的全局變量(圖9)。
2.在“I/O ”中定義的變量(圖10)。
3.在“GLOBAL DEVICE VARIABLES”中定義的變量(圖11)。

圖9.

圖10.

圖11.

七、HMI中變量的定義

圖12.

在HMI中新建變量時，會自動彈出SIMOTION中變量表，選擇所需變量即可。

八、HMI中位掃描報警方式的配置
用于在HMI系統(tǒng)中顯示機器的故障或狀態(tài)信息， HMI通過掃描報警位，顯示報警信息。

1.報警信息區(qū)域指針的建立

圖13.

2．報警消息的建立

圖14.

九、Alarm_S報警方式配置
用于在HMI系統(tǒng)中顯示機器的故障或狀態(tài)信息， 可分級顯示報警信息。HMI不掃描報警位，報警信息的顯示通過在SIMOTION中編程觸發(fā)，這種報警方式可不占用HMI的總線通訊資源。
HMI側(cè)配置

圖15.

HMI側(cè)報警信息窗口配置

圖16.

1. SIMOTION側(cè)配置

圖17.

2. SIMOTION側(cè)編程
(1)通過調(diào)用系統(tǒng)函數(shù),如圖18所示，來實現(xiàn)SIMOTION中報警信息的編程觸發(fā)。

• 由于前端平滑而堅固，非常適合絕大多數(shù)市場領(lǐng)域（汽車、食品與飲料、石油與天然氣等），甚至可在危險區(qū)域使用（請參見技術(shù)數(shù)據(jù)）
• 接線很少，操作直觀、快速，十分方便
• 按鍵中具有多種顏色的 LED 燈，可不通過語言提供反饋信息，即使在陽光下也能讀取
• 內(nèi)置型面板可進行擴展，無需使用切割工具
• 靈活性高，適合機器制造
• SIMATIC HMI 按鍵式面板 – 空白前面板設(shè)計

• 可以使用安裝架簡便安裝
• 采用堅固的設(shè)計，適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境
• 可安裝 22.5 mm 標準部件
• 標準 22.5 mm 操作部件安裝方便，便于在運行期間進行改裝

SIMATIC HMI 按鍵式面板 – 基本功能

• 光滑的前端，易于清潔
• 可對大號機械帶照明按鈕單元進行編程，以作為開關(guān)或按鈕使用
• 24 VDC 回路電源，無需附加端子
• 兩個 PROFINET 接口，非常適合總線型操作
• 采用介質(zhì)冗余協(xié)議 (MRP)，適合環(huán)網(wǎng)運行，即使在 PROFINET 電源電纜斷開的情況下，也可正常運行
• 輸入和輸出位于后部，每個針腳都可用作輸入或輸出
• F 型號還配備有 SIL 2/3 輸入

SIMATIC HMI KP8 PN

• 8 個帶機械照明的大號按鈕具有良好的觸覺反饋，因此也適合在惡劣的工業(yè)環(huán)境中使用。
• 8 個可自由組態(tài)的數(shù)字量 I/O
• 用于標準型 CPU 

SIMATIC HMI KP8F PN

• 具有額外的數(shù)字量故障安全輸入，用于連接單通道或一個雙通道傳感器（例如，用于急停）
• 用于故障安全 CPU

SIMATIC HMI KP32F PN

• 32 個帶機械照明的大號按鈕具有良好的觸覺反饋，因此也適合在惡劣的工業(yè)環(huán)境中使用。
• 16 個可自由組態(tài)的數(shù)字量 I/O
• 具有額外的數(shù)字量故障安全輸入，用于 4 個單通道或 2 個雙通道傳感器（例如，用于急停）
• 用于故障安全和標準型 CPU

演示箱

SIMATIC HMI 按鍵式面板 – 低成本演示和實驗箱

該箱包含一個用于 1211C CPU的 KP8（含演示程序），放置在一個隨時備用的小型有機玻璃支架上。

• 內(nèi)容：
  • 1x 箱
  • 1x KP8 PN
  • 1x CPU1211C
  • 1x 支架，固定接線，包括程序
• 可通過一個標準的便攜式 PC 電源適配器供電（電源適配器不在供貨范圍內(nèi)）
  根據(jù)要求提供價格與交貨時間
•