传承经典，品质不凡——精智面板到 Unified 精智面板七大要点技术解析

1.1 概述

西门子 HMI 面板历经几代的变迁，始终秉承着不断创新的精神，最新的 SIMATIC HMI Unified 精智面板已经正式发布一年多，前代精智面板到新一代 Unified 精智面板的转换需求纷至沓来。

两代产品间该如何进行转换以及有哪些特性差别，只有清楚地了解了这些，才能使转换工作得心应手。

本文将从两代 HMI 面板的硬件、软件等方面进行技术要点的总结概述，以便于转换工作的开展。

图1 SIMATIC HMI Unified 精智面板系列

目前，Unified 精智面板推出了 6 个型号的产品，均为多点触控屏，相较于上代精智面板 12 个型号而言，Unified 精智面板产品线中无按键面板。

图2 两代产品对比

新一代 Unified 精智面板采用适合在工业环境中的电容式多点触控玻璃面板，其重点变化如下：

• 从 7 到 22 英寸的所有设备功能相同；

• 可以通过在面板上安装 App扩展工业边缘计算（Industrial Edge ）功能；

• 设备分为两种，一种是标有西门子徽标的标准款设计，另一种是没有西门子徽标的中性设计。

新一代 Unified 精智面板与前代精智面板转换关系及分辨率对比如下图：

图3 两代产品显示尺寸对比

1.2 要点一、尺寸调整

如果在已经使用了前代精智面板的情况下进行升级替代，必须要考虑两代面板的物理尺寸（前面板及开孔尺寸）差异，以便进行安装。

两代精智面板的物理尺寸对比如下图：

图4 两代产品物理尺寸对比

• 从上表中可以看到，如果要将精智面板 TP700 或 TP1200 替换为 Unified 精智面板 MTP700 或 MTP1200 ，安装开孔无需做任何处理。

• 如果要将精智面板 TP900 替换为 Unified 精智面板 MTP1000 ，则需要对安装开孔进行扩孔处理，因为 MTP1000 开孔比原 TP900 大了 14 x 23 mm 。

图5 TP900/MTP900 开孔示意

• 如果要将精智面板 TP1500，TP1900，TP2200 替换为 Unified 精智面板 MTP1500，MTP1900，MTP2200 ，则可以在保留原开孔的情况下使用一个安装适配框架进行安装，因为 MTP1500，MTP1900，MTP2200 的开孔尺寸比原 TP1500，TP1900，TP2200 要小。

图6 TP1500/1900/2200/

MTP1500/1900/2200 开孔示意

安装适配框架订货信息如下图：

图7 安装适配框架订货信息

1.3 要点二、画面及画面对象技术

Unified 精智面板在可组态画面及画面对象数量上有大幅的提升，并且开始支持画面窗口功能。两代面板在部分画面组态方面的主要差异见下图：

图8 画面组态差异

Unified 精智面板画面新增了一些基本对象及元素，为画面的组态带来了新的便利，新增对象如下图：

图9 新增对象

· Unified 精智面板新增了对“我的控件”的支持，用户可以不局限于 WinCC Unified 所提供的标准控件，可以根据需要使用自定义的 Web 控件。

· 新增支持动态 SVG （可缩放的矢量图形），并含有大量实例，用户可以将变量关联到其动态接口上，轻松地实现图形动态化显示。

· 在新的 Unified 精智面板中开始支持画面窗口功能，使得画面结构框架设计更为灵活，画面切换的函数也发生了改变。在原精智面板中切换画面使用的函数为“激活屏幕”（“ActivateScreen”），而在Unified 精智面板中更改为“改变画面”（“ChangeScreen”）。

Unified 精智面板“改变画面”函数的具体用法：

图10 切换当前主画面（由Screen1 切换至 Screen2）

在 Unified 精智面板中使用新的画面窗口技术时，同样是使用“改变画面”函数来切换画面窗口中的子画面，但是需要考虑画面层次结构。

例子一，通过主画面中的按钮切换画面窗口中的子画面。画面层次结构如下图：

图11 画面层次结构

通过右侧 3 个按钮切换画面窗口（Screen window_1）中的显示子画面。函数具体用法如下：

图12 切换画面窗口组态

例子二，主画面中包含两个画面窗口“Screen window_1”（子画面窗口）及“Screen window_navigation”（导航按钮窗口），需要通过导航按钮窗口中的按钮进行子画面窗口中的画面切换。画面层次结构如下图：

图13 画面层次结构

通过导航按钮窗口中的按钮切换画面时，函数具体用法如下：

图14 切换画面窗口组态

在这种情况下，需要将画面窗口路径值的输入类型切换为“String”，然后通过字符串对要切换画面的画面窗口进行寻址。在该样例中，要切换画面窗口“Screem window_1”中的显示画面，因此需要输入“../Screem window_1”。其中“..”代表了导航画面窗口“Screen window_navigation”的父级画面“Screen1”，“/Screen window_1”即可寻址到需要切换画面的画面窗口对象。

在对象寻址时，可以通过两种方式进行寻址：

· 相对对象路径

o “..”：代表在当前画面窗口的上下文中引用较高级别的画面窗口（父窗口）。

o “.”：引用本身画面窗口（自己）。

o “”：当前画面窗口的画面对象不带前缀进行引用。

· 绝对对象路径

o “/”：引用最高级别的画面窗口，后面必须跟有其名称。

o “~”：在本身画面层级结构中引用最高级别的画面窗口。

因此在该样例中，画面窗口路径值则可以使用 3 中方法进行寻址：

1) “../Screem window_1”

2) “//Screem window_1”

3) “~/Screem window_1”

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1.4 要点三、画面管理

要组态灵活美观的画面结构布局，在前代精智面板中可以通过“画面管理”中的“模板”、“弹出画面”、“滑入画面”、“全局画面”以及“永久区域”来实现。而在新一代的 Unified 精智面板组态中，所有这些“画面管理”元素均已取消。

图15 画面管理取消

要实现与精智面板类似的画面结构布局，通过画面加画面窗口的组合组态即可实现。例如下图的画面结构布局：

图16 画面结构布局

通过 6 个画面窗口分别加载标题栏、状态栏等画面来替代原精智面板的永久区域及滑入画面等功能。

1.5 要点四、HMI 变量与连接

在 HMI 变量方面，无论是可组态的变量数还是变量类型，Unified 精智面板都有了很大的提升。

变量数：

图17 变量数

新增内部变量类型：

图18 新增类型

变量计数

在数组变量的实际使用计数方面发生了变化，如下图：

图19 变量计数对比

变量事件

在 Unified 精智面板组态中不再支持变量事件，原精智面板中通过变量的“数值更改”、“超出上限”以及“超出下限”触发的事件在 Unified 精智面板中只能通过计划任务来实现。实现方法：

1. 添加计划任务并设置触发器：

图20 计划任务触发器

2. 添加事件：

图21 计划任务事件

可以从函数列表中直接选择要执行的系统函数，或者点击“JS”按钮切换到 JS 窗口编写要执行的脚本。

计划任务将会在所关联的变量值发生变化时执行，如果仍然希望像精智面板一样在超出上限或超出下限时执行，则需要通过脚本中的 If..Then..Else 逻辑来进行判断后执行。

S7 连接数

Unified 精智面板与西门子 PLC 通信的连接数由原来的 8 个增加到了 16 个。

1.6 要点五、HMI 报警和历史数据

在 HMI 报警组态方面，Unified 精智面板同样有了大幅提升，重点信息参见下图：

图22 报警组态对比

历史数据方面，Unified 精智面板的历史数据存储性能大幅提升，数据的存储格式也发生了变化，重点信息参见下图：

图23 历史数据组态对比

1.7 要点六、脚本及系统函数

Unified 精智面板的脚本语言发生了最为重大的改变，不再支持原来的 VBScript 而转为了 JavaScript ，当系统函数无法很好满足功能需求的时候就可以通过 JavaScript 来进行扩展。脚本方面的重要变化如下图：

图24 脚本对比

1.8 要点七、仿真及项目传送

项目开发过程中仿真功能必不可少，Unified 精智面板的仿真与前代精智面板也发生了根本性的改变。

精智面板的仿真是在 TIA 博途工具栏中点击启动仿真按钮 ，程序画面将会直接呈现在启动的仿真程序当中。

而 Unified 精智面板在点击启动仿真按钮后，项目程序虽然会在 SIMATIC Runtime Manager 中启动，但是需要打开网页浏览器进行仿真画面的访问。

图25 仿真步骤

在项目传送方面，两代精智面板也发生了变化，具体支持的传送方式见下图：

图26 项目传送对比

1.9 总结

两代面板在功能以及使用上都发生了诸多的变化，用户在使用过程中尚需一个逐渐了解和适应的过程。

那么在使用之前，清晰地了解新产品的各项技术参数和功能变化，能够使得工程师的组态避免走弯路，从而有的放矢，快速完成项目交付。

有时项目运行过程中出现某些异常情况，本文中的各项性能参数将是排错的最佳参考。

更为详细的指南说明可以参考如下资料：

在 TIA 博途中不支持直接将前代精智面板设备类型直接更改为 Unified 精智面板来进行项目转换，这将会给项目的移植带来巨大的工作量。因此西门子开发了一个 Data2Unified 的 TIA 博途插件。通过这个插件，用户可以继续将原项目中的部分组态配置内容转换到 Unified 面板中，从而避免了用户需要花费大量的工时进行项目的重新开发。