1.SMART LINE V4面板

新一代SIMATIC 精彩系列面板——SMART LINE V4已经重磅推出，结合SIMATIC S7-200 SMART PLC为广大用户提供了更加灵活、高效、可靠并极具性价比的小型自动化解决方案。相对于SMART LINE V3面板，该产品在性能和功能上都有了大幅提升和改进，下面我们就来详细了解一下。

图1 SMART LINE V4 面板

1.1 硬件方面

SMART LINE V4面板在硬件方面的改进主要包括以下几个方面：

提升了响应速度，极大地缩短了开机启动、触摸操作以及通信连接恢复时间

色彩升级为16M，显示效果更加绚丽丰富

电源接口使用三端子，增加PE接口更加安全可靠

增加通讯口垂直接线空间，提升用户安装体验

开孔尺寸与之前的面板保持一致，直接替换无需改变机柜设计

无通风口设计，极大提升严苛环境下的适应性

图2  SMART LINE V4 面板物理接口

1.2 软件方面

全新推出的WinCC Flexible SMART V4软件除了可以组态V4面板，还完全兼容早期的SMART LINE V1 / V2 / V3版本设备，可实现项目的无缝移植。新增亮点主要包括以下几个方面：

大幅增加配方数量

大幅增加数据记录数量

以表格形式在触摸屏上显示实时和历史数据，并可以设定时间筛选数据

支持在触摸屏上显示SIMATIC S7-200 SMART PLC的诊断信息以及运行/强制状态

支持 S7 以太网和串口协议的并行通讯，对 Standard Modbus RTU设备，SMART LINE可以作为网关实现数据收发

支持直接从 SIMATIC S7-200 SMART PLC工程文件提取变量导入到HMI变量表

集成SIMATIC ProSave工具，可直接在 WinCC Flexible SMART V4软件中调用

2.新增亮点解读

2.1 增加配方数量

SMART LINE V4面板配方内存由128KB增加到2500KB，配方数量由原先的10个增加到50个，每个配方中元素数目由50个增加到100个， 可以满足大数据量的需求。

表1 配方数量的变化

2.2 增加数据记录数量

WinCC Flexible SMART V4软件支持创建1个数据日志文件，记录变量数目增加到40个，对于“循环记录”、“触发事件”和“显示系统报警”三种记录方法，大的数据记录数增加到100000条。对于“自动创建分段循环记录”这种记录方法，大的数据记录数增加到200000条。

表2 数据记录的变化

注1：对于“自动创建分段循环记录”的记录方法，需要注意“记录数”与“每个记录的数据记录数”的乘积不得超过200000条。

图3  “自动创建分段循环记录”记录方法

2.3 表格控件

WinCC Flexible SMART V4软件新增的“表格视图”控件支持将实时数据和数据记录作为数据源在触摸屏上直接显示，如下图所示。同时支持在项目运行时设置查询时间进行数据快速过滤分析，也支持控制数据列的隐藏和显示以便于快速对比数据。

图4 表格控件

图5 设置开始和结束时间过滤数据

图6  隐藏和显示数据列

2.4 诊断视图

SMART LINE V4面板支持通过“诊断视图”控件查看SIMATIC S7-200 SMART CPU的状态和事件日志。“事件日志”视图可以显示事件日志列表，通过点击控件的工具栏可以切换到详细视图查看更多的错误信息。“设备列表”视图支持显示设备的连接名称、操作模式、系统状态以及强制状态。当CPU出现异常时可以直接在触摸屏上通过“诊断视图”控件诊断错误，便于故障的快速定位和排查。

图7  “事件日志”视图

图8 详细视图

图9  “设备列表”视图

实现该操作的功能要求：

已经创建了与SIMATIC S7-200 SMART CPU的通信连接

 注意事项：

目前仅支持SIMATIC S7-200 SMART CPU

SIMATIC S7-200 SMART CPU的固件版本必须为V2.4或更高版本

仅支持在一个项目中创建一个“诊断视图”控件

2.5 并行通信

区别于之前的SMART LINE面板，新的SMART LINE V4面板支持S7 以太网和串口协议的并行通信，在这种情况下如果通过RS485串口连接的是Standard Modbus RTU从站设备，那么此时该面板可以作为网关实现两种设备之间的数据收发，实现方式如下图所示。

图10  并行通信

使用“并行通信”功能时基于S7以太网的通信驱动程序目前支持以下西门子设备 ：

LOGO!

SIMATIC S7-200 CPU

SIMATIC S7-200 SMART CPU

基于Standard Modbus RTU的通信驱动程序则支持所有Standard Modbus RTU从站设备，包括第三方产品。

“并行通讯”时通过创建和组态“数据传输”功能，设置源地址和目标地址，选择所需的“触发模式”和“同步模式”即可快速完成功能组态。目前“触发模式”主要有“循环连续”、“根据命令”和“根据画面”三种类型。详细说明见下表：

表3  “触发模式”的分类

“触发模式”举例如下图所示。

图11 “循环连续“触发模式

目前“同步模式”主要有“总是”和“值变化时”两种类型。详细说明见下表。

表4  “同步模式”的分类

“同步模式”举例如下图所示。

图12  “总是”同步模式

实际使用时可以自由组合“触发模式”和“同步模式”以满足不同的数据传输要求。

2.6 导入PLC变量

通信时，区别于以往在PLC侧和触摸屏侧分别需要创建变量的方式，新推出的WinCC Flexible SMART V4 软件支持快速导入S7-200 SMART PLC项目中的变量，大大节省了组态的时间。后期不论是触摸屏侧还是PLC侧，任何一方的变量只要做过更改，那么再次导入时软件就会差异化显示，非常方便人员进行比对。

图13  选择“从STEP 7-Micro/WIN SMART 项目导入变量”

图14   勾选需要导入的变量

实现该操作的功能要求是已经创建了与SIMATIC S7-200 SMART CPU的通信连接。具体的注意事项如下：

不支持SMART 700 和SMART 1000面板 

目前仅支持SIMATIC S7-200 SMART PLC

仅支持存储类型为I、Q、M、V、T和C区变量

WinCC Flexible SMART V4和STEP 7-Micro/WIN SMART 软件必须安装在同一环境中

STEP 7-Micro/WIN SMART 软件需要V2.3 及更高版本

2.7 集成SIMATIC ProSave软件

项目下载时通常会遇到设备不兼容的提示，当项目中使用的设备版本和HMI硬件中的设备版本不一致时，下载时就会提示OS更新。如下图所示。

图15   版本不兼容

如果PC环境中未安装SIMATIC ProSave软件，无法进行OS更新时就会提示无效的类字符串。如下图所示。

图16   无效的类字符串

 之前版本的组态软件安装包中并未集成SIMATIC ProSave软件，需要单独安装。WinCC Flexible SMART V4软件包已经集成了该软件，仅需要在安装软件时勾选即可，安装完成后可以在组态软件界面快速灵活调用实现OS更新、项目备份和恢复操作。

图17   勾选安装SIMATIC ProSave软件

图18   快速调用SIMATIC ProSave软件

图19   快速调用SIMATIC ProSave软件

一、举例1：现象说明

西门子PLC中AO点发出一路4-20mA电流控制信号，输出至西门子变频器，无法控制变频器启动。

故障查找

1、疑似模拟量输出板卡问题，用万用表测量4-20mA输出信号，信号是正常的!

2、开始怀疑是变频器控制信号输入端有了问题，换了一台同型号变频器，问题仍然如此。

3、用一台手持式信号发射器做4-20mA输出信号源，输出标准电流信号至变频器，这下变频器启动了，因而我们排除了模拟量输出板卡和变频器的故障。

4、由此推测是变频器的干扰信号传导至模拟量通道所致。

5、为了验证，在PLC模拟量4-20mA输出通道中加装了一台信号隔离模块TA3012，TA3012的输入端子5、6接模拟量输出模块，输出端子1、2端子接变频器，3、4端子接外部24VDC供电电源，变频器正常启动了。

6、据此断定，问题的根源在于变频器干扰模拟量通道所致。

注意事项

在PLC和变频器同时使用的自控系统中，应该着重注意一下事项：

1、PLC供电电源与动力系统电源(变频器电源)分别配置，且PLC的供电应该选择隔离变压器;

2、动力线尽量与信号线分开，信号线要做屏蔽;

3、无论是模拟信号输入还是模拟信号输出，模拟量通道一律使用信号隔离模块;

4、PLC程序里做软件滤波设计;

5、信号地与动力地分开设计。

二、举例2

“车间有10台250KW电机，负载为高压泵。变频器用施耐德ATV71跟PLC通过DP联接，PLC使用的西门子300，压力变送器为西门子，变送器到PLC为4-20mA模拟量，中间使用屏蔽线输入。

调试好后运行一周一切正常。厂家走后，开机忽然出现8号泵，设定40公斤压力，实际值为70公斤。设定80公斤压力实际值为110公斤。刚开始怀疑传感器故障，替换到其他泵上一切正常。之后变频器全开，3，4，5，6，7，9，10号泵也出现类似问题。

推测为压力传感器受到变频器干扰造成。厂家建议增加金属管屏蔽。但是考虑到现场施工难度（控制室距电机30多米，全部走的地下线缆沟）。认为变频器的谐波干扰应该是压力值上下波动，很少见到有干扰造成呈线性增大的。刚开始怀疑厂家程序有问题，因为显示屏这边始终显示的压力值是40公斤，但是变频器却输出70公斤的频率。厂家不同意该观点，说自己用的西门子标准PID块。

百思不得其解。无意中发现，厂家传感器负跟屏蔽层同时接入到PLC模拟量输入端的M。拆下屏蔽线后将其接入设备的地后故障消除。 

推测：2线制传感器，正极有PLC提供24V电压，负极则是传感器用来输出4-20mA电流的地方。屏蔽线跟负极接到一起后，屏蔽线上的感应电动势产生电流一起进入了PLC输入端造成了一个叠加的电流，从而形成压力值线性的增加。结果运行没2天又出现同样情况，并且更严重的是其中一个压力传感器拆除了居然还有40公斤压力，终检查发现PLC输入侧负极剥线剥长了，相互之间短路了，造成其他通道的信号串出来了。

这才想起来，刚开始调试的时候厂家问我是不是设备地跟柜子地不在一个地上。压力传感器屏蔽线2端接地后，干扰还特别厉害。都无法显示。我也没多想随口来了句，单端接地。之后他们说好了。现在想来，应该是当初每个传感器的电流输出侧都通过屏蔽线联到了一起造成了短路，之后拆除了传感器侧的地线。由于屏蔽线没接到一起所以信号正常了。