S7-1500 控制系统在TIA 博途软件中组态功能实现

2019-10-14宋晓阳

数字通信世界 2019年9期

宋晓阳

（吉林机电工程学校，吉林 132011）

1 研究的背景及研究的目的和意义

随着经济的快速发展，自动化生产设备可以大规模使用，社会需要越来越多的专业自动化设备操作人员。中等职业学校也要根据市场的需求来调整相应的人才培养方案和课程设置。现代自动化生产设备是机械技术、微电子技术、传感器技术和网络通信技术等多种技术的结合。但是，若在学校实验室搭建这样的被控对象，肯定会耗费大量的人力、物力和财力，甚至可能会导致事故的发生。然而，通过虚拟仿真技术却可以解决这个问题，在本文中主要通过TIA 博途软件编写程序及应用SIMIT SCE 技术对被控对象进行仿真，模仿它的运动过程、出现故障并解决，学生可以对控制过程有一个感性理解，更重要的是，在降低教学成本的同时，它不会降低实验教学质量，反而会提高教学效果。因此，本论文主要研究S7-1500控制系统在TIA 博途软件中设备组态功能的实现。

2 S7-1500 控制器及TIA 博途软件简介

S7-1500是一套适用于中高性能的模块化控制系统。为了优化调整自动化任务，还配有全面的扩展模块。最大程度提高生产效率[1]。无论是小型设备还是具有高速和精度要求的复杂设备，都适用。SIMATICS7-1500与TIA 博途的集成大大提高了工程组态的效率。

TIA 博途是集成自动化软件TIA portal 的简称，是西门子工业自动化集团发布的全新集成自动化软件。它是业内首款采用统一工程和软件环境的自动化软件，适用于几乎所有自动化任务。借助这一新的工程软件平台，用户可以快速、直观地开发和调试自动化系统。在这里采用最新型的设备和软件，有利于学生就业时和企业无缝对接，更快适应工作岗位。TIA 博途可对西门子全集成自动化中所涉及的所有自动化和驱动产品进行组态、编程和调试。提供跨所有配置界面的高级共享服务，为用户提供统一导航并确保系统操作的一致性。借助这种全新的统一软件框架，可以在统一开发环境中配置西门子的所有可编程控制器、人机界面和驱动装置。在控制器、驱动装置和HMI 之间建立通信的共同任务，可以大大降低连接和组态成本[2]。

3 自动化分拣装置实例

3.1 功能描述

自动化分拣装置常用于分拣塑料部件和金属部件，如图1所示。部件通过一条滑道到达输送带。检测到部件之后，输送带会立即启动，若输送带上是金属部件，则可识别，之后输送带会将其传送至金属料仓所在的高度，推料气缸会将部件推入金属部件料仓。若没有识别到金属成分，则为塑料部件。系统会将其送至输送带末端，掉入塑料部件料仓内。一个部件分拣完毕之后，则可立即开始下一个部件的检测。如图1所示为自动分拣装置的技术示意图。

3.2 组态实现过程

图1 技术示意图

在TIA 博途软件中，可以在共享编辑器中组态自动化系统的所有设备和网络。在此共享软件平台中，项目导航，库概念，数据管理，项目存储，诊断和在线功能作为标准提供给用户。统一的软件开发环境包括可编程控制器，人机界面和驱动单元，有助于提高整个自动化项目的效率。在自动化分拣装置实例中，根据任务要求或实际硬件进行硬件选择，可选择硬件包括控制器、HMI、PC 机，在首次连接S7-1500时，可插入一个非指定的CPU1500，如图2所示界面，点击获取并选择连机的网卡，TIA博途会自动搜索网络中的站点，选择所需站点，博途软件会自动检测站点上所有的模块并按出厂设置的参数上载，即完成了高效组态。选择后进行编译，若所选硬件相互间不匹配，则会出现错误提示。接下来进行PLC 变量添加以及程序编写、编译、仿真、下载，启动SIM 可对程序进行监控，之后利用SIMIT 绘制出控制界面并设置相应参数，运行整个系统，如图3所示为运行过程中的自动化分拣装置的虚拟界面。界面中，通过传感器判断出当前部件为非金属部件，输送带将其送至塑料部件料仓。图3中的B1、B2、B4、B6、B7为位置检测传感器，B5为电感传感器。系统的整体工作过程都会在计算机上实时显示，与实际连接被控对象是一致的。这样即方便修改程序又避免了硬件连接错误出现的危险。在设置界面时，用户还可以方便地将变量从可编程控制器拖放到HMI 设备的画面中。然后，变量立即在HMI 中分配，控制器和HMI 之间的连接在后台自动建立，无需手动组态。在系统运行过程中，可在界面的控制面板中实时观测并通过按键控制系统的运行。SIMIT SCE 相当于一个虚拟实验室，可以轻松连接到控制器。一方面，它可以通过生动的动态模型测试程序，另一方面，它可以模拟各种复杂的过程，甚至可以在PC 上构建整个平台。SIMIT SCE 允许学生在PC 上进行独立项目。就像基于windows 的应用程序一样，只需单击鼠标即可实现动SIMIT SCE的所有功能。教师可以随时为教学或考试创建平台模型。同时教师还可以根据学生课堂的实时听课效果灵活的对控制要求提高或降低难度，满足不同程度学生的学习需求。丰富而灵动的画面足以吸引学生的注意力，对挺高学生的学习兴趣提供了很大帮助。