WinCC flexible

定义

WinCC flexible是西门子面向SIMATIC HMI产品线开发的工程组态软件,用以为操作面板、面板式PC和标准PC上的可视化应用生成画面、变量、报警与配方等项目数据^[1]。软件分为工程系统与运行系统两部分:工程系统用于组态,运行系统用于在目标设备上执行项目^[2]。

它与同名的SIMATIC WinCC并非同一产品。后者是面向过程控制的SCADA系统,可扩展到冗余服务器和远程Web客户端;WinCC flexible则定位在机器层面的操作与监视,可扩展性有限^[1]。西门子官方文档亦指出,名称相近容易造成混淆,两者在应用范围与功能上区别明显^[1]。

原理

软件采用工程系统与运行系统分离的结构。工程系统在开发计算机上运行,把项目编译生成可在目标设备上执行的文件;运行系统则读取这些数据,在面板或PC屏幕上呈现画面并处理操作输入^[2]。项目通过MPI、PROFIBUS或以太网与可编程逻辑控制器建立连接,读取和写入过程变量^[4]。

画面由可参数化的屏幕对象组成,包括数值与字符输入输出域、静态文本与矢量图形、棒图、趋势曲线、信号相关的文本与图形列表、按钮与开关等^[5]。画面之间可建立层级结构,同一画面块被多处引用时,对其所做的修改会自动同步到所有引用位置^[6]。

报警与归档由运行系统的组件完成,报警可分为离散量报警与模拟量报警,数据可归档到CSV、TXT文件或Microsoft SQL数据库,并可用Excel等标准工具进行评估^[5]。复杂逻辑可通过Visual Basic脚本实现,该功能面向270系列及以上的面板和PC运行系统^[6]。

授权以PowerTags计量,即与控制器建立过程连接的外部变量数量;运行系统按128、512、2048、4096等档位提供不同规模的授权^[5]。不属于过程连接的变量、常量限值以及报警不占用PowerTags^[5]。

发展历程

WinCC flexible承接自西门子的ProTool系列。西门子说明,ProTool在实践中长期使用,但扩展能力有限,因此开发了新的工程软件,并将其定位为SIMATIC HMI软件的技术基础^[6]。基于Windows的设备可直接导入ProTool与ProTool/Pro(5.2及以上版本)的项目,以保护既有工程投入^[7]。

产品按年份命名版本,已知的版本序列包括WinCC flexible 2004、2005、2007和2008,各版本之间并不直接兼容,项目需要经过转换^[8]。系统手册列出了版本间的转换路径,例如2008版项目可另存为2007版,2007版可转为2005 SP1等^[2]。

2008版是最主要的版本系列,划分为Micro、Compact、Standard、Advanced等工程版本,另有面向亚洲市场和中国市场的版本;其中Advanced为最高版本,可同时组态面板项目和PC项目^[9]。目前仍在销售的仅为2008 SP3与2008 SP5,两者支持的对象一致,SP5的差别在于可以安装在Windows 10系统中^[9]。

西门子的全集成自动化框架把HMI组态纳入统一工程环境,WinCC flexible可集成到STEP 7中,由SIMATIC Manager统一管理控制器与操作面板对象^[6]。此后TIA Portal中的SIMATIC WinCC成为其后续系统,Basic、Comfort、Advanced等版本分别对应原有的工程版本^[10]。西门子宣布自2022年10月1日起将WinCC flexible列为退出产品,不再积极推广,最终停用时间不早于2025年10月1日^[3]。

应用

该软件主要面向机械与设备制造中贴近机器的操作与监视任务,既可覆盖最小的微型面板,也可覆盖基于PC的上位监控方案^[6]。可组态的设备包括OP 73micro、TP 177micro等微型面板,OP 77、TP 177、MP 277等70、170、270系列面板,以及Panel PC等PC类设备^[11]。

通过选件可扩展远程与诊断功能:Sm@rtAccess让不同HMI系统之间基于以太网交换变量与画面,Sm@rtService支持经内网或互联网进行远程控制与设备诊断,并可按需或按事件发送电子邮件^[12]。OPC服务器选件可使HMI设备向上位系统开放数据^[2]。

面向受监管行业,软件提供审计追踪、版本管理和用户管理等选件,用于记录操作员在运行时的操作以及追溯生产过程^[12]。项目支持多语言,运行时可切换语言,官方资料给出的上限为16种在线语言,涵盖亚洲与西里尔字符集^[5]。

局限

WinCC flexible的定位是面板层面的HMI工具,不具备SCADA系统的冗余服务器、Web发布和企业级客户端/服务器架构等能力;西门子文档明确指出其可扩展性达不到SIMATIC WinCC的水平^[1]。

各工程版本的功能与容量被分级限制:Compact版的可组态设备范围最小,Standard与Advanced逐级扩大,只有Advanced可以组态PC项目^[11]。不同版本之间的项目需要转换,且转换后的项目只能在使用所选目标版本的软件中继续编辑,早期版本不支持新版功能^[2]。

在向TIA Portal迁移时也存在限制。只有WinCC flexible 2008 SP2及更高版本创建的项目可以迁移到WinCC V14,更早的项目须先用2008 SP2或更高版本打开并保存;随着WinCC (TIA Portal) V15的发布,原先可由WinCC flexible 2008 SP3/SP5组态的操作面板不再受支持^[10]。此外,2008版仅支持较早期的Windows操作系统版本,较新的Windows系统需要以SP5版本或虚拟机方式应对^[12][9]。

参见

• SIMATIC WinCC —— 西门子面向过程控制的SCADA系统,与WinCC flexible定位不同。

• ProTool —— WinCC flexible所承接的上一代西门子HMI组态软件。

• 全集成自动化 —— 西门子把控制器、HMI与驱动纳入统一工程环境的架构。

• 可编程逻辑控制器 —— HMI设备通过工业网络与其交换过程变量。

• 人机界面 —— WinCC flexible所组态的目标应用类型。