| 标题 | S7—1500控制系统在TIA博途软件中设备组态功能的实现 |
| 范文 | 孙娜 摘 要：本文讲述了在TIA 博途软件中如何配置西门子S7-1500控制系统，通过组态控制实现软件项目环境下的自动化控制系统。详细介绍了组态过程及主要注意事项，涉及IP分配设备组态，通过用户界面实现系统的组态控制。 关键词：博途；S7-1500 ；组态 中图分类号：TN081 文献标志码：A 0 引言 我院作为第44届世界技能大赛工业控制项目中国集训基地，引进了先进的西门子工业控制设备。工业控制项目核心的控制元件是西门子高端S7-1500系列PLC，该套自动化控制装置主要由S7-1500、触摸屏TP1500、变频器G120、分布式IO等部件组成。西门子公司的S7-1500是专为中高端设备和工厂自动化设计的新一代PLC，该控制器集成了运动控制、工业信息安全和故障安全功能，S7-1500与TIA博途的完美结合，能够实现现代工业生产中的精准控制。 1 S7-1500PLC控制器简介 西门子S7-1500PLC控制器包括多种新技术、新标准，编程用的块总数达到6000多个，强大的CPU模块功能拥有可供用户使用的充足的资源，更适用于对速度和准确性要求较高的设备装置。超高速的运算处理速度，CPU集成工艺功能和安全保护机制等诸多方面的革新，以其最高的性价比，提升客户的生产效率，以其卓越的产品设计理念提升产品的生产能力和易用性。 TIA博途平台是工业自动化领域的新一代工程设计软件。TIA博途做到了通过直观的用户界面及高效的导航设计技术实现系统的周密整合。 2 组态控制功能的原理 西门子自动化TIA博途软件，是采用统一工程组态和软件项目环境的自动化软件，适用于所有自动化任务。借助该工程技术软件平台，用户能够快速、直观地开发和调试自动化系统。系统组态是针对硬件、网络、设备等进行参数设置，系统硬件连接完好后对系统的一种软环境建立，同时也起到对硬件设备连接的检验作用。博途软件可对西门子所有的设备进行编程、调试，将系统的所有硬件集成在一个软件中，既降低了成本又提高了效率。 TIA博途在所有组态界面间提供高级共享服务，提供统一的软件导航引导用户操作并确保系统操作的一致性。自动化系统中的所有设备和网络可在同一共享编辑器内进行组态。平台功能强大，平台中的项目导航、数据管理、库概念、项目存储和在线诊断等功能作为标准配置提供给用户。TIA博途采用此软件平台，可在这一开发环境中组态西门子的所有控制器、人机界面和外围驱动装置。在控制器、驱动器和人机界面HMI之间建立通信，可大大降低成本，方便软硬件调试，系统仿真等功能的实现，提高了系统的自动化水平。 3 组态实现的过程 在TIA博途软件中组态包括以下内容，添加各种类型的PLC控制器和HMI，配置各种规模的站点以及网络拓扑图，在线配置与离线配置参数，变量定义以及标签制作。针对创新的西门子S7-1500控制器，博途软件还支持站点上传功能，可以自动搜索并上传整个站点信息。本文中共组态5个系统模块，依次由PLC模块CPU1516F、变频器模块SINAMICS G120、人机界面模块HMI TP00精智面板、分布式IO et200sp、交换机SCALANCE X208等几大模块组成。 在TIA博途项目中，可以添加很多类型的HMI和PLC控制器，S7-1500控制器支持模块检测功能。首次连接S7-1500时，可以插入一个“非指定的CPU1500”点击“获取”命令并选择联机的网卡，此时TIA博途将会自动搜索网络上所有的站点，选择所需要的站点，TIA博途将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。 假设在没有联机的情况下，系统也可以从硬件目录中添加新的模块，硬件目录自动带有“过滤”功能，所列出的模块自动匹配配置的站点，不再需要逐级查找，这是TIA博途软件的高效组态。底板视图可以扩展和折叠，可以分段快速查看配置的模塊，如选择一个模块，可以直接在模块的属性中为IO变量定义符号名称，同时支持批量复制功能，符号名称可以直接在模块的标签条上显示。选择一个站点，可以将所有模块的标签条导出，也可以导出单一模块的标签条。导出的标签条可以使用办公软件打开和打印，这又是高效组态的一种体现。配置多个相同参数的通道可以使用模块的通道模板，需先配置通道模板，选择诊断的参数以及测量类型，之后在通道中的参数设置中选择“来自模板”，通道参数将自动采用模板中的设置。如果一个项目的初始阶段只需要部分模块，可以将其余配置好的模块暂存在“拔出的模块”栏中，需要时可以再次使用，模块的参数不会丢失。如果配置一个PROFINET站点，可以打开“网络视图”，在“分布式IO”中选择需要配置站点的接口模块，以ET200SP站点为例，将其拖放到“网络视图”中，为了便于管理，可以更改站点名称，使用鼠标拖放的方式，可以非常简单地将ET200SP站点连接到网络上，连接成功后在分布式IO站点上带有蓝色主站标识符，表示已经分配到一个主站上，此时点击ET200SP站点的PROFINET接口，在属性中已经自动分配了IP地址，如图1所示，也可以根据实际要求手动更改。接下来分配名称，每个站点相应分配一个名称如图2所示，注意在一个系统中两台一样的设备名称不相同，最好用序号区分开来，如ET200SP_01。SIMATIC S7-1500 装配有3个 PROFINET 端口：两个端口具有相同的 IP 地址，用于现场层面的通信，另一个端口具有另外的 IP 地址，以便集成到公司网络中。应用上需要注意的问题，同一系统的设备必须应用同一网段的IP，硬件接口和软件设置必须一致，也就是说在分配IP地址时，系统中的设备IP前3组数据要保持一致，最后一组可以理解为设备序号，不能一致，这样IP分配才能成功。 同时，系统自动为站点分配设备编号，这个站点编号将在诊断中使用，切换到设备视图，为分布式IO站点进行配置，为了区别多个相同的站点，可以为站点分配不同的设备名称，例如设备名为“ET200SP_01”，带有过滤功能的“硬件目录”自动列出只适合ET200SP配置的模块，按照实际需求插入模块，如果在模块中使用不同的电源供电，需要启用新的电位组，模块的端子板将变为白色，与实际配置的颜色匹配，本项目分布式IO站共配置了两DI两DQ及一AI和AQ模块，如图3所示，存盘编译，这样一个PROFINET站点配置完成。 设备的名称需要在线分配，切换到“网络视图”，点击网络，选择“分配设备名称”，系统将自动搜索网络上所有的站点，选择需要的设备名称，再选择网络上的站点，点击“分配名称”按钮进行分配，为了验证是否分配成功，可以更新网络上的站点，这时可以看到设备名称已经分配到实际的站点，选择控制器下载，系统将自动搜索网络上的站点，选择需要的站点下载配置到CPU中，控制器启动后将自动查询具有“ET200SP_01”的站点并分配IP地址。再次查看网络上的站点，可以看到IP地址已经分配成功，通信建立完毕。 配置网络拓扑结构，可以得到网络上设备与设备之间关系的信息，这样可以诊断端口连接是否正确，同时，在分布式IO接口模块故障替换时不需要再联机分配设备名称，进入拓扑视图，可以看到每个设备上具有PRFINET接口数量，鼠标点击接口，在下面的表格中可以看到设备端口自动索引，拖放快速连接设备的端口，同时表格中也将建立端口连接关系，将配置信息下载到CPU中，再次切换到在线，可以看到端口连线是红色的，表示配置与实际的连线不匹配，然后，在表格中选择“比较离线/在线”功能，系统将自动扫描端口的连接信息，完成后可看到实际的端口连接是PLC的端口1连接到分布式站点的端口1，而配置的端口连接是PLC端口2连接到分布式站点的端口2，切换到离线状态，可以采用实际端口的连接信息作为离线的配置信息，将配置信息再次下载到CPU中，端口链接状态正确，网络拓扑信息存储于CPU的SD卡中，这样更换接口模块时，CPU将根据端口的连接信息自动为新的接口分配设备名称和IP地址。图4为已连接的网络视图。 4 注意事项 在设备组态的过程中，软硬件的对应性一定要看好，查看好产品的序列号，系统选择器件过程中要严格查实，若出现软件中没有相应的序列号时，要先更新升级元件库，以保证序列号一致。IP分配过程中，首先确保硬件网口连接在同一网段上的端口，再进行IP设置，在保证同一网段的基础上不能重復，所有网内设备网关相同。 结语 组态控制功能能够帮助用户配置S7-1500最大控制系统，程序下载到PLC中，实现系统的仿真调试，是承接系统软硬件之间的桥梁，运用好组态控制功能，用户能够快速、直观地开发和调试自动化系统。 参考文献 [1]向晓汉.西门子PLC工业通信完全精通教程[M].北京：化学工业出版社，2013：35-38. [2]王子宝.TIA技术在工业自动化中的应用[J].中国高新技术企业，2010（22）：56-60. [3]西门子发布新一代PLC控制器与最新版TIA博途V12软件平台[J].CAD/CAM与制造业信息化， 2013（4）：23-29. [4]吴波.西门子TIA博途V13应用原理与案例设计[J].科技风，2017（19）：66-78. [5]西门子发布TIA博途V12软件平台[J].自动化博览，2013（5）：21-24. [6]西门子PLC控制器SIMATIC S7-1500[J].自动化博览，2013（5）：33-37. |
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