西門子全集成化軟件TIA Portal使用實(shí)戰(zhàn)

段智輝

(西安航天自動(dòng)化股份有限公司，陜西 西安 710065)

西門子全集成化軟件TIA Portal使用實(shí)戰(zhàn)

段智輝

(西安航天自動(dòng)化股份有限公司，陜西 西安 710065)

西門子發(fā)布全集成自動(dòng)化軟件TIA Portal，軟件擁有兼容不同系列PLC、完整的工業(yè)通訊接口、多級(jí)工業(yè)安全保護(hù)、友好的開發(fā)界面、多驅(qū)動(dòng)全集成化、優(yōu)化的編程語(yǔ)言以及故障全面診斷等特點(diǎn)。西門子真正從用戶的角度出發(fā)，保證用戶可以高效、直觀、快捷的開發(fā)和調(diào)試自動(dòng)化系統(tǒng)，縮短工程開發(fā)時(shí)間，降低成本，提高自動(dòng)化系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性。

TIA；高效；智能；全集成化；西門子

0 引 言

TIA是一個(gè)具有工業(yè)領(lǐng)域創(chuàng)新特點(diǎn)，滿足西門子所有自動(dòng)化任務(wù)的全集成化軟件平臺(tái)。不同功能的軟件包均可以在此平臺(tái)上開發(fā)運(yùn)行，完美兼容西門子不同系列產(chǎn)品。針對(duì)不同的功能需求，TIA portal有多種版本可以選擇，可以根據(jù)用戶的不同要求，購(gòu)買不同版本。TIA集成了Step7和Wincc功能，極大的方便了自動(dòng)化系統(tǒng)的開發(fā)、調(diào)試和應(yīng)用。在實(shí)際使用中，TIA不同版本的應(yīng)用范圍如圖1所示。

圖1 不同版本的應(yīng)用范圍

完整的自動(dòng)化系統(tǒng)的形成通常包括：硬件和網(wǎng)絡(luò)組態(tài)、程序編寫、仿真調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試四大部分。硬件和網(wǎng)絡(luò)組態(tài)主要完成實(shí)際硬件和軟件中硬件配置的有效匹配，保證系統(tǒng)的統(tǒng)一性。程序編寫即根據(jù)受控對(duì)象的工藝控制流程，完成控制目標(biāo)，滿足控制要求。仿真調(diào)試可以在離線的狀態(tài)下測(cè)試編寫的邏輯程序，便于程序的邏輯和程序語(yǔ)句檢查?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試即在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況下，檢驗(yàn)和完善控制程序，驗(yàn)證控制要求。西門子TIA Portal采用全新的集成化思想，為自動(dòng)化工程的開發(fā)提供了高效直接的開發(fā)平臺(tái)[1]。

1 高效組態(tài)

圖2 在線狀態(tài)時(shí)的硬件組態(tài)(1)

圖3 在線狀態(tài)時(shí)的硬件組態(tài)(2)

圖4 在線狀態(tài)時(shí)的硬件組態(tài)(3)

組態(tài)就是針對(duì)硬件、網(wǎng)絡(luò)、設(shè)配等進(jìn)行參數(shù)配置[2]。利用TIA Portal可以高效組態(tài)，完成硬件配置，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定等功能?？梢苑譃橛布M態(tài)、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)、設(shè)備組態(tài)?？梢蕴砑硬煌愋偷腍MI和PLC控制器。在線狀態(tài)時(shí)，支持站點(diǎn)上傳功能，硬件組態(tài)可以自動(dòng)掃描硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)，讀取在線狀態(tài)。以西門子S7-1500控制器為例，“添加新設(shè)備”選擇“非指定的CPU1500”，確定后出現(xiàn)如圖2和圖3所示的幫助信息?？梢渣c(diǎn)擊“獲取”自動(dòng)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)中的所有站點(diǎn)信息，選擇與實(shí)際硬件所對(duì)應(yīng)的模塊信息，TIA Portal按照模塊出廠時(shí)的默認(rèn)設(shè)置進(jìn)行參數(shù)上傳。如圖4和圖5所示。在線狀態(tài)時(shí)的最終硬件組態(tài)如圖6所示。

圖5 在線狀態(tài)時(shí)的硬件組態(tài)(4)

圖6 在線狀態(tài)時(shí)的最終硬件組態(tài)

離線狀態(tài)時(shí)，可以從硬件目錄下添加新的模塊，目錄中帶有“自動(dòng)過(guò)濾”功能，利用“硬件目錄”中對(duì)模塊的高效分類可以快速查找模塊信息。同時(shí)也可以通過(guò)已知的模塊訂貨號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確搜索定位。所列出的模塊同時(shí)具備自動(dòng)查找可以匹配站點(diǎn)的功能。如圖7所示。另外，可以在PLC設(shè)備中導(dǎo)入導(dǎo)出標(biāo)簽，在易于編輯的第三方軟件中完成變量的編寫，直接導(dǎo)入到硬件組態(tài)，高效快捷的完成硬件組態(tài)。組態(tài)成功后，硬件組態(tài)可以編輯的接口等信息會(huì)采用不同顏色進(jìn)行表示，方便模塊參數(shù)的快速修改和查詢。

圖7 離線狀態(tài)時(shí)的硬件組態(tài)

圖8 PLC變量定義

2 高效編程

編程是指利用不同的編程語(yǔ)言，運(yùn)用不同的邏輯指令，建立不同的邏輯控制塊，整體無(wú)縫結(jié)合完成某一自動(dòng)化控制系統(tǒng)的程序的架構(gòu)搭建和功能實(shí)現(xiàn)。TIA Portal采用智能化的變量定義功能，支持變量的拖拽連接。對(duì)變量的分類更加清晰和明細(xì)，便于變量定義、查詢和管理。更方便的是：可以在硬件組態(tài)界面進(jìn)行變量的定義，雙擊對(duì)應(yīng)的模塊可以在屬性中進(jìn)行變量的定義，且支持中文定義。同時(shí)，在硬件組態(tài)的模塊上會(huì)進(jìn)行變量的顯示，方便直接查找變量地址和通道狀態(tài)。如圖8所示。

變量的定義上，可以直接在硬件組態(tài)時(shí)直接定義變量。同時(shí)支持先使用符號(hào)名稱后定義變量，PLC變量表中支持類似于excel的下拉復(fù)制功能，通過(guò)此功能可以按照地址順序批量復(fù)制，軟件根據(jù)模塊的組態(tài)信息自動(dòng)增加地址。

編程指令的運(yùn)用上，TIA Portal按照功能重新進(jìn)行了區(qū)域劃分，并且遵循“所見即所用”的原則，便于快速調(diào)用。同時(shí)，支持常用指令的自定義收藏功能，便于指令的智能化多重使用。同時(shí)，支持不同類型CPU的指令自動(dòng)過(guò)濾功能。例如：S7-1500型CPU在“工藝”欄中僅顯示適用于S7-1500的指令集。S7-300型CPU在“工藝”欄中顯示適用于S7-300的指令集。有效的指令過(guò)濾功能可以提高編程效率，不必為指令的選擇而浪費(fèi)時(shí)間。指令使用時(shí)可以根據(jù)數(shù)據(jù)類型的不同，TIA Portal可以自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)類型的隱式轉(zhuǎn)換，不必向以前程序中按照不同類型的級(jí)別進(jìn)行轉(zhuǎn)換后才可使用。同時(shí)支持在線監(jiān)視功能。可以對(duì)不同實(shí)參的相同功能進(jìn)行單獨(dú)監(jiān)視，有效監(jiān)視實(shí)參和形參的賦值情況，便于邏輯的分布調(diào)試。

3 高效仿真

針對(duì)TIA Portal，西門子重新開發(fā)了PLCSIM仿真軟件，在沒有實(shí)際硬件的情況下，可以對(duì)所編寫的程序進(jìn)行仿真和功能調(diào)試。在項(xiàng)目樹中，編譯完成后，選擇需要仿真的PLC，點(diǎn)擊仿真器，就可以將工程下載到仿真器中。仿真器缺省狀態(tài)下，會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)仿真表，在仿真表中可以輸入邏輯程序中的變量名，支持變量名聯(lián)想功能。添加完成所有需要在仿真運(yùn)行時(shí)需要的變量后，點(diǎn)擊在線以及監(jiān)視功能。按照控制流程觸發(fā)不同的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)邏輯功能的測(cè)試。仿真過(guò)程中，可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行“立即修改”和“立即寫入”功能，便于變量的及時(shí)寫入。同時(shí)，PLCSIM支持在不同時(shí)間段觸發(fā)變量，可以設(shè)定在不同的時(shí)刻觸發(fā)不同的變量，改變變量的狀態(tài)，更真實(shí)的與現(xiàn)場(chǎng)工藝控制流程保持一致，提高準(zhǔn)確性。

4 其他

TIA Portal集成了Step7和Wincc flexible全面開發(fā)的功能，HMI畫面的開發(fā)可以有效利用PLC中的變量信息，PLC中的變量可以使用拖拽的方式進(jìn)行PLC變量的導(dǎo)入。另外，TIA Portal綜合多種工業(yè)級(jí)安全保護(hù)規(guī)范，可以對(duì)應(yīng)用工程以及數(shù)據(jù)通訊的完整性等方面進(jìn)行全面保護(hù)，并為此開發(fā)了新的安全保護(hù)機(jī)制，通過(guò)全新的數(shù)據(jù)校驗(yàn)機(jī)制和完善的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡配置方法進(jìn)行數(shù)據(jù)的深度加密，保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)[3]。TIA Portal提供強(qiáng)大的故障查詢機(jī)制[4]，全面集成了SIMATIC S7系列等多種PLC安全工程平臺(tái)，利用優(yōu)化過(guò)的故障代碼，及時(shí)進(jìn)行代碼的查詢和處理工作。新的設(shè)計(jì)還包括自主優(yōu)先級(jí)和定時(shí)設(shè)置，以及錯(cuò)誤循環(huán)時(shí)間的可視化監(jiān)控。簡(jiǎn)化的用戶程序驗(yàn)收?qǐng)?bào)告打印功能和新的功能簽名即使在有修改的情況下也能縮短驗(yàn)收流程。安全組態(tài)中增加的安全環(huán)節(jié)加強(qiáng)了對(duì)未授權(quán)修改的保護(hù)[5]。

5 結(jié)束語(yǔ)

作為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，西門子綜合了自動(dòng)化領(lǐng)域的實(shí)際需求，產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用范圍，產(chǎn)品高效開發(fā)等方面的特點(diǎn)，推出了全新的全集成化開發(fā)平臺(tái)TIA Portal，全面支持機(jī)器或者工廠的整個(gè)生命周期，其系統(tǒng)架構(gòu)具備優(yōu)異的完整性，為西門子自動(dòng)化產(chǎn)品提供高效可靠的整體解決方案。

[1] 梁秀璟.自動(dòng)化跨入軟件新時(shí)代——西門子TIA博途(TIA Portal)軟件全球首發(fā)[J].自動(dòng)化博覽,2010,28(12): 20-21.

[2] 付瑜.西門子推出TIA博途新功能[J].中華紙業(yè),2012,34(3):95.

[3] 西門子(中國(guó))有限公司.西門子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可無(wú)縫集成至最新TIA博途[J].電機(jī)與控制應(yīng)用,2013,40(4):68.

[4] 張陽(yáng),石崢嶸.西門子TIA博途軟件在白馬礦帶式輸送工程中的應(yīng)用[J]. 電氣時(shí)代,2012,32(11):82-83.

[5] 西門子(中國(guó))有限公司.西門子TIA博途軟件[EB/OL]. (2012) [2012-04-15].www.siemens.com/tia-portal.

The practical Use of Fully Integrated Software——Siemens TIA Portal

Duan Zhihui

(Xi’an Aerospace Automation Co.,Ltd., Xi’an Shaanxi 710065,China)

Siemens publishes totally integrated automation software, TIA Portal. The software has the compatibility of different series PLC, completely industrial communication interface, multi-level security protection industry, develop friendly interface, integrated multi-drive fully, optimized programming language as well as comprehensive fault diagnosis, etc. From the user point of view, it is to ensure that users can efficiently and intuitive, fast development and debugging automation systems, shorten the project development time, reduce costs and improve system flexibility and stability.

TIA; efficient; intelligent; fully integrated software; Siemens

10.3969/j.issn.1000-3886.2016.05.030

TP272/278

A

1000-3886(2016)05-0097-02

段智輝(1986-)，男，陜西人，工程師，專業(yè)：控制工程。

定稿日期: 2016-02-22