WinCC 7.0 全面的学习教程

第一部分：WinCC 基础入门

什么是 WinCC？

WinCC (Windows Control Center) 是由德国西门子（Siemens）公司开发的上位机组态软件和SCADA系统,它的主要功能是：

• 数据采集：通过与 PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（集散控制系统）等下位机通信,实时采集生产过程中的数据。
• 过程可视化：将采集到的数据以图形化界面（如HMI画面）的形式展示给操作员。
• 过程控制：操作员可以通过HMI界面向PLC发送控制命令,干预生产过程。
• 报警管理：当生产过程出现异常时,系统能自动记录并显示报警信息。
• 数据归档：将重要的生产数据（如历史趋势、报警记录）长期存储在数据库中,用于后续分析和追溯。

WinCC 就是连接操作员和自动化设备之间的桥梁,是现代工业自动化监控系统的核心。

WinCC 7.0 的核心概念

在学习具体操作前,必须理解几个核心概念：

• 项目：一个 WinCC 应用就是一个项目，项目文件（.ap13）包含了所有的组态数据，如变量、画面、报警、归档等。
• 变量：是 WinCC 与外部设备（如PLC）或内部数据交换的媒介，PLC 的一个地址 DB10.DBD0 可以在 WinCC 中创建一个名为 Motor_Speed 的内部变量或外部I/O变量来映射它。
  • 内部变量：仅存在于 WinCC 项目内部，用于计算、存储临时数据,不与PLC通信。
  • 外部变量：用于与PLC等外部设备通信,是数据交换的核心。
• 图形编辑器：用于设计和创建 HMI 画面，您可以在其中添加各种标准对象（如按钮、图形、I/O域）和自定义图形。
• 报警记录：用于组态和管理系统的报警信息，可以定义报警的来源、文本、优先级等。
• 变量归档：用于长期存储过程值，通常与“运行系统”的“图形编辑器”配合使用,以趋势图的形式显示历史数据。
• 运行系统：是 WinCC 的“执行环境”，当您完成所有组态后，启动运行系统，项目就会按照您的设定开始运行，显示画面、采集数据、执行控制。

第二部分：WinCC 7.0 详细安装与项目创建

步骤 1：安装 WinCC 7.0

1. 获取安装包：从西门子官网或授权渠道获取 WinCC 7.0 安装包。
2. 以管理员身份运行：右键点击安装程序 setup.exe，选择“以管理员身份运行”。
3. 安装序列号：在安装过程中，会要求输入产品序列号,请确保序列号有效。
4. 选择安装组件：
   • 必须安装：
     • WinCC Basic System：基本系统,核心功能。
     • WinCC Professional Option：专业版选项，包含更多高级功能（如报警、归档等，通常默认勾选）。
   • 可选安装：
     • WinCC Archive Editor：归档编辑器,用于查看和管理归档数据。
     • WinCC Text Library：文本库,用于多语言组态。
5. 完成安装：按照向导完成安装,重启计算机。

步骤 2：创建第一个 WinCC 项目

1. 启动 WinCC：开始菜单 -> 所有程序 -> SIMATIC -> WinCC -> WinCC Professional。
2. 新建项目：在欢迎界面，点击“创建一个新的项目”。
3. 设置项目信息：
   • 名称：为你的项目起一个名字，MyFirstProject。
   • 位置：选择项目存放的路径。
   • 语言：选择项目的主要语言，中文(简体)”。
4. 选择项目类型：选择“单用户项目”。
5. 点击“创建”：WinCC 会自动创建项目结构,并打开项目浏览器。

第三部分：项目组态核心步骤

步骤 1：组态变量

这是最关键的一步,因为所有功能都依赖于变量。

1. 打开变量管理器：在项目浏览器中，展开“变量管理”，双击“内部变量”。
2. 创建变量：
   • 在右侧空白处右键，选择“新建变量”。
   • 常规：
     • 名称：Motor_On (变量名，不能有空格)。
     • 数据类型：选择 Bool (布尔型，对应PLC的0或1)。
     • 地址：因为是内部变量,此项为空。
   • 更新循环：设置该变量被刷新的频率，1s。
   • 确定。
3. 创建外部变量（模拟与PLC通信）：
   • 为了练习，我们使用 “仿真 PLC” 功能,这可以让我们在不连接真实PLC的情况下测试项目。
   • 在项目浏览器中，右键点击“变量管理” -> “新建驱动程序连接”。
   • 选择 SIMATIC S7 300/400 (OP) 或 SIMATIC S7 1200/1500 (OP)，点击“打开”。
   • 给连接起个名字，S7-300_Connection。
   • 双击新建的连接，进入“变量组”。
   • 右键“变量组” -> “新建变量”。
   • 常规：
     • 名称：PLC_Motor_On。
     • 数据类型：Bool。
     • 地址：M0.0 (这是PLC的内部位地址，S7-300/400常用)。
   • 确定，你可以再创建几个不同类型的变量，如 Int (整型) 地址 MW10，Real (实数) 地址 MD20。

步骤 2：创建画面

1. 打开图形编辑器：在项目浏览器中，双击“图形编辑器”。
2. 创建新画面：
   • 在右侧的“图形编辑器”窗口中，右键 -> “新建画面”。
   • 给画面命名，MainScreen。
   • 双击 MainScreen 打开它。
3. 编辑画面：
   • 添加静态文本：使用“文本”工具，在画面上点击，输入“电机监控主界面”。
   • 添加I/O域：
     • 从右侧对象面板中找到“I/O域”并拖到画面上。
     • 双击I/O域,打开属性对话框。
     • 常规 -> 输出/输入 -> 变量：选择我们创建的 PLC_Motor_On。
     • 格式：选择 位。
     • 确定，I/O域会显示 PLC_Motor_On 的值（0或1）。
   • 添加按钮：
     • 拖一个“按钮”到画面上。
     • 双击按钮,打开属性。
     • 事件 -> 鼠标 -> 点击 -> “函数”。
     • 点击“新建函数”，选择 C-Action。
     • 在C代码编辑器中输入：SetTagBit("Motor_On", 1); (点击按钮时，将WinCC内部变量 Motor_On 置为1)。
     • 确定。
   • 添加图形对象：可以从对象面板中添加简单的矩形、圆形等,或者导入自己画的电机图片。

步骤 3：组态报警

1. 打开报警记录：在项目浏览器中，双击“报警记录”。
2. 创建报警：
   • 在“报警记录”编辑器中，点击“报警” -> “新建报警”。
   • 常规：
     • 编号：1 (报警ID)。
     • 文本：电机启动失败。
     • 来源：选择 变量。
     • 变量：选择 PLC_Motor_On。
     • 触发器：选择 从 0 到 1 (当变量从0变为1时触发，但我们这里想模拟故障，所以应该反过来)。
     • 修改触发器为 从 1 到 0，并勾选“确认后关闭”。
   • 确定。

步骤 4：组态变量归档

1. 打开变量归档：在项目浏览器中，双击“变量归档”。
2. 创建归档组：
   • 在“变量归档”编辑器中，右键“归档组” -> “新建归档组”。
   • 命名为 Trend_Archive。
3. 添加变量到归档：
   • 选中 Trend_Archive，在右侧点击“添加变量”。
   • 选择 PLC_Motor_On，点击“确定”。
4. 设置归档：
   • 选中 Trend_Archive，在下方属性中设置“周期性归档”的“周期”为 1s。
   • 设置“归档长度”为 1 天。

步骤 5：在画面中显示趋势图

1. 回到“图形编辑器”中的 MainScreen 画面。
2. 从对象面板中拖一个“趋势图”控件到画面上。
3. 双击趋势图,打开属性。
4. 常规 -> 归档 -> 选择我们刚刚创建的 Trend_Archive。
5. 确定。

第四部分：运行与测试

1. 启动运行系统：
   • 在 WinCC 顶部工具栏，有一个绿色的三角形按钮,点击它。
   • 或者，按 F5 键。
2. 测试项目：
   • WinCC 会进入全屏的运行模式，显示你设计的 MainScreen 画面。
   • 测试变量：打开“变量浏览器”（视图 -> 变量浏览器），你可以手动修改 PLC_Motor_On 的值，观察画面上I/O域的变化。
   • 测试按钮：点击你创建的按钮，观察 Motor_On 的值是否变为1。
   • 测试报警：将 PLC_Motor_On 的值从1变为0，观察“报警视图”（视图 -> 报警视图）中是否出现了“电机启动失败”的报警。
   • 测试趋势图：改变 PLC_Motor_On 的值几次,你应该能在趋势图中看到方波形的曲线。

第五部分：进阶学习方向

当你掌握了以上基础后,可以进一步学习：

1. 脚本编程：
   • C-Action：在对象事件中使用,用于简单的逻辑控制。
   • VB-Script：功能更强大，可以用于复杂的计算、数据处理、文件操作等,通常在全局脚本或画面循环脚本中使用。
2. 用户管理：

   创建不同权限的用户（如管理员、操作员、观察员），设置他们能访问的画面和能执行的操作,提高系统安全性。

3. 报表系统：

   组态报表模板，用于自动生成生产报表、报警报表等。

4. 归档数据导出：

   学习如何使用“归档编辑器”或脚本将历史数据导出到Excel或数据库中。

5. 冗余系统：

   对于要求极高的应用，学习如何组态WinCC冗余,实现服务器的热备。

   
   （图片来源网络，侵删）
6. WebNavigator/WebUX：

   学习如何将WinCC项目发布到Web,实现远程监控。

第六部分：学习资源推荐

• 官方文档：WinCC 7.0 安装后，在开始菜单中可以找到“WinCC 信息系统”，这是最权威、最详细的资料。
• 西门子官方社区：西门子官方社区有大量的技术文章、问答和案例。
• 在线视频教程：在B站、YouTube等平台搜索“WinCC 7.0 教程”,有很多中文和英文的免费视频课程。
• 书籍：购买一些经典的WinCC教材，如《WinCC从入门到精通》等,系统学习理论知识。

学习WinCC是一个“理论+实践”的过程，最好的方法是边学边做，跟着教程亲手创建一个项目，不断尝试和调试,祝你学习顺利！