孫娜

摘 要：本文講述了在TIA 博途軟件中如何配置西門子S7-1500控制系統(tǒng)，通過組態(tài)控制實(shí)現(xiàn)軟件項(xiàng)目環(huán)境下的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。詳細(xì)介紹了組態(tài)過程及主要注意事項(xiàng)，涉及IP分配設(shè)備組態(tài)，通過用戶界面實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的組態(tài)控制。

關(guān)鍵詞：博途；S7-1500 ；組態(tài)

中圖分類號(hào)：TN081 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

我院作為第44屆世界技能大賽工業(yè)控制項(xiàng)目中國(guó)集訓(xùn)基地，引進(jìn)了先進(jìn)的西門子工業(yè)控制設(shè)備。工業(yè)控制項(xiàng)目核心的控制元件是西門子高端S7-1500系列PLC，該套自動(dòng)化控制裝置主要由S7-1500、觸摸屏TP1500、變頻器G120、分布式IO等部件組成。西門子公司的S7-1500是專為中高端設(shè)備和工廠自動(dòng)化設(shè)計(jì)的新一代PLC，該控制器集成了運(yùn)動(dòng)控制、工業(yè)信息安全和故障安全功能，S7-1500與TIA博途的完美結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的精準(zhǔn)控制。

1 S7-1500PLC控制器簡(jiǎn)介

西門子S7-1500PLC控制器包括多種新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)，編程用的塊總數(shù)達(dá)到6000多個(gè)，強(qiáng)大的CPU模塊功能擁有可供用戶使用的充足的資源，更適用于對(duì)速度和準(zhǔn)確性要求較高的設(shè)備裝置。超高速的運(yùn)算處理速度，CPU集成工藝功能和安全保護(hù)機(jī)制等諸多方面的革新，以其最高的性價(jià)比，提升客戶的生產(chǎn)效率，以其卓越的產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念提升產(chǎn)品的生產(chǎn)能力和易用性。

TIA博途平臺(tái)是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的新一代工程設(shè)計(jì)軟件。TIA博途做到了通過直觀的用戶界面及高效的導(dǎo)航設(shè)計(jì)技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的周密整合。

2 組態(tài)控制功能的原理

西門子自動(dòng)化TIA博途軟件，是采用統(tǒng)一工程組態(tài)和軟件項(xiàng)目環(huán)境的自動(dòng)化軟件，適用于所有自動(dòng)化任務(wù)。借助該工程技術(shù)軟件平臺(tái)，用戶能夠快速、直觀地開發(fā)和調(diào)試自動(dòng)化系統(tǒng)。系統(tǒng)組態(tài)是針對(duì)硬件、網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備等進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，系統(tǒng)硬件連接完好后對(duì)系統(tǒng)的一種軟環(huán)境建立，同時(shí)也起到對(duì)硬件設(shè)備連接的檢驗(yàn)作用。博途軟件可對(duì)西門子所有的設(shè)備進(jìn)行編程、調(diào)試，將系統(tǒng)的所有硬件集成在一個(gè)軟件中，既降低了成本又提高了效率。

TIA博途在所有組態(tài)界面間提供高級(jí)共享服務(wù)，提供統(tǒng)一的軟件導(dǎo)航引導(dǎo)用戶操作并確保系統(tǒng)操作的一致性。自動(dòng)化系統(tǒng)中的所有設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)可在同一共享編輯器內(nèi)進(jìn)行組態(tài)。平臺(tái)功能強(qiáng)大，平臺(tái)中的項(xiàng)目導(dǎo)航、數(shù)據(jù)管理、庫(kù)概念、項(xiàng)目存儲(chǔ)和在線診斷等功能作為標(biāo)準(zhǔn)配置提供給用戶。TIA博途采用此軟件平臺(tái)，可在這一開發(fā)環(huán)境中組態(tài)西門子的所有控制器、人機(jī)界面和外圍驅(qū)動(dòng)裝置。在控制器、驅(qū)動(dòng)器和人機(jī)界面HMI之間建立通信，可大大降低成本，方便軟硬件調(diào)試，系統(tǒng)仿真等功能的實(shí)現(xiàn)，提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化水平。

3 組態(tài)實(shí)現(xiàn)的過程

在TIA博途軟件中組態(tài)包括以下內(nèi)容，添加各種類型的PLC控制器和HMI，配置各種規(guī)模的站點(diǎn)以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，在線配置與離線配置參數(shù)，變量定義以及標(biāo)簽制作。針對(duì)創(chuàng)新的西門子S7-1500控制器，博途軟件還支持站點(diǎn)上傳功能，可以自動(dòng)搜索并上傳整個(gè)站點(diǎn)信息。本文中共組態(tài)5個(gè)系統(tǒng)模塊，依次由PLC模塊CPU1516F、變頻器模塊SINAMICS G120、人機(jī)界面模塊HMI TP00精智面板、分布式IO et200sp、交換機(jī)SCALANCE X208等幾大模塊組成。

在TIA博途項(xiàng)目中，可以添加很多類型的HMI和PLC控制器，S7-1500控制器支持模塊檢測(cè)功能。首次連接S7-1500時(shí)，可以插入一個(gè)“非指定的CPU1500”點(diǎn)擊“獲取”命令并選擇聯(lián)機(jī)的網(wǎng)卡，此時(shí)TIA博途將會(huì)自動(dòng)搜索網(wǎng)絡(luò)上所有的站點(diǎn)，選擇所需要的站點(diǎn)，TIA博途將自動(dòng)檢測(cè)站點(diǎn)上所有的模塊并按出廠設(shè)置的參數(shù)上載，即完成了高效組態(tài)。

假設(shè)在沒有聯(lián)機(jī)的情況下，系統(tǒng)也可以從硬件目錄中添加新的模塊，硬件目錄自動(dòng)帶有“過濾”功能，所列出的模塊自動(dòng)匹配配置的站點(diǎn)，不再需要逐級(jí)查找，這是TIA博途軟件的高效組態(tài)。底板視圖可以擴(kuò)展和折疊，可以分段快速查看配置的模塊，如選擇一個(gè)模塊，可以直接在模塊的屬性中為IO變量定義符號(hào)名稱，同時(shí)支持批量復(fù)制功能，符號(hào)名稱可以直接在模塊的標(biāo)簽條上顯示。選擇一個(gè)站點(diǎn)，可以將所有模塊的標(biāo)簽條導(dǎo)出，也可以導(dǎo)出單一模塊的標(biāo)簽條。導(dǎo)出的標(biāo)簽條可以使用辦公軟件打開和打印，這又是高效組態(tài)的一種體現(xiàn)。配置多個(gè)相同參數(shù)的通道可以使用模塊的通道模板，需先配置通道模板，選擇診斷的參數(shù)以及測(cè)量類型，之后在通道中的參數(shù)設(shè)置中選擇“來自模板”，通道參數(shù)將自動(dòng)采用模板中的設(shè)置。如果一個(gè)項(xiàng)目的初始階段只需要部分模塊，可以將其余配置好的模塊暫存在“拔出的模塊”欄中，需要時(shí)可以再次使用，模塊的參數(shù)不會(huì)丟失。如果配置一個(gè)PROFINET站點(diǎn)，可以打開“網(wǎng)絡(luò)視圖”，在“分布式IO”中選擇需要配置站點(diǎn)的接口模塊，以ET200SP站點(diǎn)為例，將其拖放到“網(wǎng)絡(luò)視圖”中，為了便于管理，可以更改站點(diǎn)名稱，使用鼠標(biāo)拖放的方式，可以非常簡(jiǎn)單地將ET200SP站點(diǎn)連接到網(wǎng)絡(luò)上，連接成功后在分布式IO站點(diǎn)上帶有藍(lán)色主站標(biāo)識(shí)符，表示已經(jīng)分配到一個(gè)主站上，此時(shí)點(diǎn)擊ET200SP站點(diǎn)的PROFINET接口，在屬性中已經(jīng)自動(dòng)分配了IP地址，如圖1所示，也可以根據(jù)實(shí)際要求手動(dòng)更改。接下來分配名稱，每個(gè)站點(diǎn)相應(yīng)分配一個(gè)名稱如圖2所示，注意在一個(gè)系統(tǒng)中兩臺(tái)一樣的設(shè)備名稱不相同，最好用序號(hào)區(qū)分開來，如ET200SP_01。SIMATIC S7-1500 裝配有3個(gè) PROFINET 端口：兩個(gè)端口具有相同的 IP 地址，用于現(xiàn)場(chǎng)層面的通信，另一個(gè)端口具有另外的 IP 地址，以便集成到公司網(wǎng)絡(luò)中。應(yīng)用上需要注意的問題，同一系統(tǒng)的設(shè)備必須應(yīng)用同一網(wǎng)段的IP，硬件接口和軟件設(shè)置必須一致，也就是說在分配IP地址時(shí)，系統(tǒng)中的設(shè)備IP前3組數(shù)據(jù)要保持一致，最后一組可以理解為設(shè)備序號(hào)，不能一致，這樣IP分配才能成功。

同時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)為站點(diǎn)分配設(shè)備編號(hào)，這個(gè)站點(diǎn)編號(hào)將在診斷中使用，切換到設(shè)備視圖，為分布式IO站點(diǎn)進(jìn)行配置，為了區(qū)別多個(gè)相同的站點(diǎn)，可以為站點(diǎn)分配不同的設(shè)備名稱，例如設(shè)備名為“ET200SP_01”，帶有過濾功能的“硬件目錄”自動(dòng)列出只適合ET200SP配置的模塊，按照實(shí)際需求插入模塊，如果在模塊中使用不同的電源供電，需要啟用新的電位組，模塊的端子板將變?yōu)榘咨c實(shí)際配置的顏色匹配，本項(xiàng)目分布式IO站共配置了兩DI兩DQ及一AI和AQ模塊，如圖3所示，存盤編譯，這樣一個(gè)PROFINET站點(diǎn)配置完成。

設(shè)備的名稱需要在線分配，切換到“網(wǎng)絡(luò)視圖”，點(diǎn)擊網(wǎng)絡(luò)，選擇“分配設(shè)備名稱”，系統(tǒng)將自動(dòng)搜索網(wǎng)絡(luò)上所有的站點(diǎn)，選擇需要的設(shè)備名稱，再選擇網(wǎng)絡(luò)上的站點(diǎn)，點(diǎn)擊“分配名稱”按鈕進(jìn)行分配，為了驗(yàn)證是否分配成功，可以更新網(wǎng)絡(luò)上的站點(diǎn)，這時(shí)可以看到設(shè)備名稱已經(jīng)分配到實(shí)際的站點(diǎn)，選擇控制器下載，系統(tǒng)將自動(dòng)搜索網(wǎng)絡(luò)上的站點(diǎn)，選擇需要的站點(diǎn)下載配置到CPU中，控制器啟動(dòng)后將自動(dòng)查詢具有“ET200SP_01”的站點(diǎn)并分配IP地址。再次查看網(wǎng)絡(luò)上的站點(diǎn)，可以看到IP地址已經(jīng)分配成功，通信建立完畢。

配置網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以得到網(wǎng)絡(luò)上設(shè)備與設(shè)備之間關(guān)系的信息，這樣可以診斷端口連接是否正確，同時(shí)，在分布式IO接口模塊故障替換時(shí)不需要再聯(lián)機(jī)分配設(shè)備名稱，進(jìn)入拓?fù)湟晥D，可以看到每個(gè)設(shè)備上具有PRFINET接口數(shù)量，鼠標(biāo)點(diǎn)擊接口，在下面的表格中可以看到設(shè)備端口自動(dòng)索引，拖放快速連接設(shè)備的端口，同時(shí)表格中也將建立端口連接關(guān)系，將配置信息下載到CPU中，再次切換到在線，可以看到端口連線是紅色的，表示配置與實(shí)際的連線不匹配，然后，在表格中選擇“比較離線/在線”功能，系統(tǒng)將自動(dòng)掃描端口的連接信息，完成后可看到實(shí)際的端口連接是PLC的端口1連接到分布式站點(diǎn)的端口1，而配置的端口連接是PLC端口2連接到分布式站點(diǎn)的端口2，切換到離線狀態(tài)，可以采用實(shí)際端口的連接信息作為離線的配置信息，將配置信息再次下載到CPU中，端口鏈接狀態(tài)正確，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒋鎯?chǔ)于CPU的SD卡中，這樣更換接口模塊時(shí)，CPU將根據(jù)端口的連接信息自動(dòng)為新的接口分配設(shè)備名稱和IP地址。圖4為已連接的網(wǎng)絡(luò)視圖。

4 注意事項(xiàng)

在設(shè)備組態(tài)的過程中，軟硬件的對(duì)應(yīng)性一定要看好，查看好產(chǎn)品的序列號(hào)，系統(tǒng)選擇器件過程中要嚴(yán)格查實(shí)，若出現(xiàn)軟件中沒有相應(yīng)的序列號(hào)時(shí)，要先更新升級(jí)元件庫(kù)，以保證序列號(hào)一致。IP分配過程中，首先確保硬件網(wǎng)口連接在同一網(wǎng)段上的端口，再進(jìn)行IP設(shè)置，在保證同一網(wǎng)段的基礎(chǔ)上不能重復(fù)，所有網(wǎng)內(nèi)設(shè)備網(wǎng)關(guān)相同。

結(jié)語

組態(tài)控制功能能夠幫助用戶配置S7-1500最大控制系統(tǒng)，程序下載到PLC中，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的仿真調(diào)試，是承接系統(tǒng)軟硬件之間的橋梁，運(yùn)用好組態(tài)控制功能，用戶能夠快速、直觀地開發(fā)和調(diào)試自動(dòng)化系統(tǒng)。

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