第二节　TIA博途自动化工程开发软件

一、西门子TIA Portal博途自动化工程软件简介

图1-1-6和图1-1-7两个控制系统案例包含PLC设备、HMI设备、变频器等驱动器设备、PROFINET通信网络设备等。PLC设备需要编制机器的过程控制程序，分配通道（信号入口）接收和检测机器设备的工艺和操作等信号，根据系统提供的控制工艺模型或通过自编的程序及其算法进行分析运算，分配通道（信号出口）实时发出控制指令和传送工艺数据；HMI设备接受操作人员的控制指令和输入的工艺数据信息，通过PROFINET网络通信传送信息到PLC，PLC从现场机器设备获取的机器状态和过程控制信息进行分析处理后，有些传送到HMI设备，通过显示等通报操作人员；驱动设备需配置正确的工作参数才能够按照控制要求工作；PROFINET通信网络设备将所有需要交换传送数据的设备配置通信的地址，连接成网络系统，建立可靠的通信机制。所有上述设备及工作内容和技术工艺要求都是通过TIA Portal（博途自动化工程软件）组态编辑的。这些庞大枯燥、相互关联的数据，复杂、细微、结构化、系统化的工作过程由于博途自动化工程软件而变得高效快捷清晰。“组态”（Configration）含有设置和分配参数，组织和编辑要素的含义。通过TIA Portal（博途自动化工程软件）可以很快地将图1-1-6和图1-1-7所示系统以项目程序文件的形式组态构建起来，使之正确可靠地工作。

在博途应用软件之前，西门子HMI设备通过ProTool、WinCC flexible软件组态编辑，WinCC flexible是在ProTool的基础上发展而来。PLC设备中的S7-300/400 PLC通过STEP7 V5.X、S7-200 PLC通过STEP 7 V4.0 MicroWIN 等软件进行程序编辑组态。STEP7 V5.X和WinCC flexible是两种设备的项目创建组态软件，起初是分开来的两款软件。后来，可以将WinCC flexible集成到STEP 7中，这样两款软件访问同一个数据库，共用一个符号名称命名变量，工程组态效率明显提高。这些都为博途工程软件的问世奠定了技术基础。西门子推出新款S7-1200/1500 PLC和创新型精简系列、精智系列HMI设备后，新设备的一系列创新设计决定了崭新的组态软件—博途（Portal）自动化工程软件的问世，S7-1200/1500 PLC和精简系列与精智系列面板等必须由博途（Portal）工程软件组态编辑，同时仍然可以组态编辑大部分的原有型号HMI和PLC设备，以保证技术设备使用的连续性。博途（Portal）提供移植技术，支持将原型号HMI设备和PLC设备上的项目程序文件移植到博途（Portal）工程组态软件中来，由博途软件再编辑编译，融合新的工艺技术设备器件，或下载到老型号设备中，也可下载到新设备中，即下载到S7-1200/1500 PLC或精简系列、精智系列面板中。

Totally Integrated Automation Portal (全集成自动化博途)自动化工程软件是一个全新的工程设计软件平台，它把PLC(可编程控制器)、HMI（人机交互界面设备）和驱动器（如变频器）等通过PROFINET、PROFIBUS等网络连接起来构成的控制系统以项目设计组态的形式统一归纳在该工程软件设计平台上，在这个崭新的开发环境下，使用统一的数据库和编程组态工具，能够高效快捷地设计组态自动化控制系统项目。博途（TIA Portal）代表着软件开发领域的一个里程碑，它是世界上第一款将所有自动化任务整合在一个工程设计环境下的软件。西门子的 TIA 博途软件，是一款优秀的工程组态平台，适用于全球所有行业领域中自动化解决方案的实施，从自动化系统的规划、调试、运行和维护，直至系统扩展，一应俱全。TIA 博途可显著缩短工程组态时间，从而大幅降低工程成本。

博途问世以来，也经历了多个版本的发展过程，如Portal V11、Portal V12、Portal V13、Portal V14等。每个版本向下兼容，功能越来越丰富强大，工作可靠。本书重点介绍Portal V13 SP1。

V13 SP1版本的TIA博途软件平台包括：SIMATIC STEP7 V13 SP1，SIMATIC WinCC V13 SP1，SINAMICS Startdrive V13 SP1等。

SIMATIC STEP7 V13主要包括：SIMATIC STEP7 Basic V13（STEP7 V13基本版，用于组态 S7-1200），SIMATIC STEP7 Advanced V13（STEP7 V13 高级版）和SIMATIC STEP7 Professional V13（STEP7 V13 专业版，用于组态 S7-1200、S7-1500、S7-300/400 和 WinAC）等。

SIMATIC WinCC V13主要包括：SIMATIC WinCC Basic V13（WinCC V13基本版），SIMATIC WinCC Comfort V13（WinCC V13精智版），SIMATIC WinCC Advanced V13（WinCC V13高级版），SIMATIC WinCC Professional V13（WinCC V13专业版）。其中WinCC Advanced，WinCC Professional又分为开发工具软件（Engineering Software）和运行工具软件（Runtime）。

运行工具软件（即HMI设备运行系统）分为WinCC Runtime Advanced 和WinCC Runtime Professional两种。本书主要叙述WinCC Runtime Advanced在HMI面板上的操作应用。

SIMATIC STEP7 V13适用于组态所有的SIMATIC控制器到项目系统中，特别是支持S7-1500系列的高端CPU,如CPU1515、CPU1518等。能够对项目系统实现团队编程，即多人同时组态编辑项目，具有更高水准的操作保护功能，全新的4级访问权限设置（HMI连接需要密码），有更好的知识产权保护。

SIMATIC WinCC V13适用于所有的HMI应用，从使用精简系列面板的简单操作到精智系列面板的高端应用，再到基于PC多用户系统的SCADA应用，增加了对新一代精简面板的支持，支持测试和调试功能，可在工程组态PC上仿真HMI项目，可在编译器中根据报警消息直接跳转到错误处或故障源，支持对原使用WinCC flexible软件组态的项目文件进行完整移植。

SINAMICS StartDrive V13适用于所有驱动装置和控制器的项目组态，可对驱动器的硬件进行组态，参数设置以及调试和诊断操作。

SCADA是Supervisory Control And Data Acquisition的英文缩写，国内流行叫法为数据采集和监控系统。它不属于机器的控制系统，而是位于控制设备之上，侧重于企业资源的系统管理。

二、SIMATIC WinCC Advanced V13

从图1-2-1看出，HMI设备的各种项目应用主要是由TIA Portal V13中的SIMATIC WinCC V13完成的。SIMATIC WinCC Advanced V13能够承担精简面板、精智面板和PC单站等HMI项目的组态任务。

SIMATIC WinCC Advanced保留WinCC flexible的优点，工作界面宜人高效，易于上手。

（1）实现最高组态效率

通过TIA博途的WinCC，可直接在各种目标系统中使用独立于面板的组态数据，而无需进行转换，而且操作界面可按照目标设备的功能特性进行自动调整。如可通过复制粘贴的方法将TP1200面板的画面对象和变量数据转换到TP700面板上来。在 TIA 博途中，还可统一管理各种跨项目数据（报警类别、项目文本等），可以将这些项目数据导出到Excel表格中，并在不同的设备中使用。此外，TIA 博途的WinCC 中的 HMI 组态向导工具等与设备无关，可快速、简便地创建各种显示架构。

（2）图形化编辑器，快速高效完成图形组态

①可通过拖放操作，生成网络连接图形设备对象，如PLC与HMI设备的网络互联。

②定义有现成的图形模板和功能，也可定义用户自己常用的图形模板和功能。

③画面和模板支持多达 32 层的层技术，组态画面灵活，功能多样化。

（3）面向对象的数据管理方式

①搜索和更改功能更为方便易用。

②可直接在 HMI 变量表中进行变量属性更改和归档组态，无需按照编辑器进行逐一修改。

③可通过交叉索引列表直接访问所有对象，如更改或选择对象。

（4）集成组态对象的库

①可在库中归档所有组态对象，而无需考虑是系统预定义还是用户自定义（如块对象、全图形对象抑或是变量对象）。

②可在面板上直接编译客户提供的简单图形对象或项目特定对象；通过块定义，还可统一执行面板更改。

（5）支持测试和调试

①可在自动化项目组态 PC 上仿真 HMI 项目、PLC项目和系统集成项目。

②可在相应的编辑器上直接标记组态不完整或错误信息。

③可根据编译程序的消息报警功能，方便快捷查找出错位置和原因。

（6）轻松移植现有 HMI 项目

可完整导入由WinCC flexible 创建的项目数据，以方便再编辑。

在TIA博途中，可通过易于扩展的SIMATIC WinCC软件对SIMATIC HMI面板进行直观组态。因而，可以非常便捷地使用各种TIA产品组件，例如SIMATIC控制器。凭借与 STEP 7的完美交互，还可有效避免数据的重复输入，从而确保系统中数据的高度一致。

图1-2-2形象表达了在博途组态软件中可组态的HMI面板设备，从基本的按键面板到新一代精简面板、移动面板，再到面向高端应用的精智面板。