西门子全集成化软件TIA Portal使用实战

段智辉

(西安航天自动化股份有限公司，陕西 西安 710065)

西门子全集成化软件TIA Portal使用实战

段智辉

(西安航天自动化股份有限公司，陕西 西安 710065)

西门子发布全集成自动化软件TIA Portal，软件拥有兼容不同系列PLC、完整的工业通讯接口、多级工业安全保护、友好的开发界面、多驱动全集成化、优化的编程语言以及故障全面诊断等特点。西门子真正从用户的角度出发，保证用户可以高效、直观、快捷的开发和调试自动化系统，缩短工程开发时间，降低成本，提高自动化系统的灵活性和稳定性。

TIA；高效；智能；全集成化；西门子

0 引 言

TIA是一个具有工业领域创新特点，满足西门子所有自动化任务的全集成化软件平台。不同功能的软件包均可以在此平台上开发运行，完美兼容西门子不同系列产品。针对不同的功能需求，TIA portal有多种版本可以选择，可以根据用户的不同要求，购买不同版本。TIA集成了Step7和Wincc功能，极大的方便了自动化系统的开发、调试和应用。在实际使用中，TIA不同版本的应用范围如图1所示。

图1 不同版本的应用范围

完整的自动化系统的形成通常包括：硬件和网络组态、程序编写、仿真调试和现场调试四大部分。硬件和网络组态主要完成实际硬件和软件中硬件配置的有效匹配，保证系统的统一性。程序编写即根据受控对象的工艺控制流程，完成控制目标，满足控制要求。仿真调试可以在离线的状态下测试编写的逻辑程序，便于程序的逻辑和程序语句检查。现场调试即在现场实际工况下，检验和完善控制程序，验证控制要求。西门子TIA Portal采用全新的集成化思想，为自动化工程的开发提供了高效直接的开发平台[1]。

1 高效组态

图2 在线状态时的硬件组态(1)

图3 在线状态时的硬件组态(2)

图4 在线状态时的硬件组态(3)

组态就是针对硬件、网络、设配等进行参数配置[2]。利用TIA Portal可以高效组态，完成硬件配置，网络参数设定等功能。可以分为硬件组态、网络组态、设备组态。可以添加不同类型的HMI和PLC控制器。在线状态时，支持站点上传功能，硬件组态可以自动扫描硬件设备驱动，读取在线状态。以西门子S7-1500控制器为例，“添加新设备”选择“非指定的CPU1500”，确定后出现如图2和图3所示的帮助信息。可以点击“获取”自动检测网络中的所有站点信息，选择与实际硬件所对应的模块信息，TIA Portal按照模块出厂时的默认设置进行参数上传。如图4和图5所示。在线状态时的最终硬件组态如图6所示。

图5 在线状态时的硬件组态(4)

图6 在线状态时的最终硬件组态

离线状态时，可以从硬件目录下添加新的模块，目录中带有“自动过滤”功能，利用“硬件目录”中对模块的高效分类可以快速查找模块信息。同时也可以通过已知的模块订货号进行准确搜索定位。所列出的模块同时具备自动查找可以匹配站点的功能。如图7所示。另外，可以在PLC设备中导入导出标签，在易于编辑的第三方软件中完成变量的编写，直接导入到硬件组态，高效快捷的完成硬件组态。组态成功后，硬件组态可以编辑的接口等信息会采用不同颜色进行表示，方便模块参数的快速修改和查询。

图7 离线状态时的硬件组态

图8 PLC变量定义

2 高效编程

编程是指利用不同的编程语言，运用不同的逻辑指令，建立不同的逻辑控制块，整体无缝结合完成某一自动化控制系统的程序的架构搭建和功能实现。TIA Portal采用智能化的变量定义功能，支持变量的拖拽连接。对变量的分类更加清晰和明细，便于变量定义、查询和管理。更方便的是：可以在硬件组态界面进行变量的定义，双击对应的模块可以在属性中进行变量的定义，且支持中文定义。同时，在硬件组态的模块上会进行变量的显示，方便直接查找变量地址和通道状态。如图8所示。

变量的定义上，可以直接在硬件组态时直接定义变量。同时支持先使用符号名称后定义变量，PLC变量表中支持类似于excel的下拉复制功能，通过此功能可以按照地址顺序批量复制，软件根据模块的组态信息自动增加地址。

编程指令的运用上，TIA Portal按照功能重新进行了区域划分，并且遵循“所见即所用”的原则，便于快速调用。同时，支持常用指令的自定义收藏功能，便于指令的智能化多重使用。同时，支持不同类型CPU的指令自动过滤功能。例如：S7-1500型CPU在“工艺”栏中仅显示适用于S7-1500的指令集。S7-300型CPU在“工艺”栏中显示适用于S7-300的指令集。有效的指令过滤功能可以提高编程效率，不必为指令的选择而浪费时间。指令使用时可以根据数据类型的不同，TIA Portal可以自动进行数据类型的隐式转换，不必向以前程序中按照不同类型的级别进行转换后才可使用。同时支持在线监视功能。可以对不同实参的相同功能进行单独监视，有效监视实参和形参的赋值情况，便于逻辑的分布调试。

3 高效仿真

针对TIA Portal，西门子重新开发了PLCSIM仿真软件，在没有实际硬件的情况下，可以对所编写的程序进行仿真和功能调试。在项目树中，编译完成后，选择需要仿真的PLC，点击仿真器，就可以将工程下载到仿真器中。仿真器缺省状态下，会自动产生一个仿真表，在仿真表中可以输入逻辑程序中的变量名，支持变量名联想功能。添加完成所有需要在仿真运行时需要的变量后，点击在线以及监视功能。按照控制流程触发不同的信号，实现逻辑功能的测试。仿真过程中，可以对信号进行“立即修改”和“立即写入”功能，便于变量的及时写入。同时，PLCSIM支持在不同时间段触发变量，可以设定在不同的时刻触发不同的变量，改变变量的状态，更真实的与现场工艺控制流程保持一致，提高准确性。

4 其他

TIA Portal集成了Step7和Wincc flexible全面开发的功能，HMI画面的开发可以有效利用PLC中的变量信息，PLC中的变量可以使用拖拽的方式进行PLC变量的导入。另外，TIA Portal综合多种工业级安全保护规范，可以对应用工程以及数据通讯的完整性等方面进行全面保护，并为此开发了新的安全保护机制，通过全新的数据校验机制和完善的数据存储卡配置方法进行数据的深度加密，保护知识产权[3]。TIA Portal提供强大的故障查询机制[4]，全面集成了SIMATIC S7系列等多种PLC安全工程平台，利用优化过的故障代码，及时进行代码的查询和处理工作。新的设计还包括自主优先级和定时设置，以及错误循环时间的可视化监控。简化的用户程序验收报告打印功能和新的功能签名即使在有修改的情况下也能缩短验收流程。安全组态中增加的安全环节加强了对未授权修改的保护[5]。

5 结束语

作为工业自动化领域的领导者，西门子综合了自动化领域的实际需求，产品实际应用范围，产品高效开发等方面的特点，推出了全新的全集成化开发平台TIA Portal，全面支持机器或者工厂的整个生命周期，其系统架构具备优异的完整性，为西门子自动化产品提供高效可靠的整体解决方案。

[1] 梁秀璟.自动化跨入软件新时代——西门子TIA博途(TIA Portal)软件全球首发[J].自动化博览,2010,28(12): 20-21.

[2] 付瑜.西门子推出TIA博途新功能[J].中华纸业,2012,34(3):95.

[3] 西门子(中国)有限公司.西门子驱动系统可无缝集成至最新TIA博途[J].电机与控制应用,2013,40(4):68.

[4] 张阳,石峥嵘.西门子TIA博途软件在白马矿带式输送工程中的应用[J]. 电气时代,2012,32(11):82-83.

[5] 西门子(中国)有限公司.西门子TIA博途软件[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

段智辉(1986-)，男，陕西人，工程师，专业：控制工程。

定稿日期: 2016-02-22