工业机器人周边控制系统—西门子PLC编程软件博途详细入门？

在介绍博途软件时，不得不讲这个两个软件：

SIMATIC STEP 7 Basic 是西门子公司开发的高集成度工程组态系统；

SIMATIC Wincc Basic 是向任务的HMI智能组态软件。

为什么要讲这两个软件，因为博途正是由这两个软件组成。

上述两个软件集成在一起，也称为TIA (Totally Integrated Automation ，全集成自动化)Port al ， 它提供了直观易用的编辑器，用于对西门子PLC和精简系列面板进行高效组态。

除了支持编程以外，还为硬件和网络组态、诊断等提供通用的工程组态框架。

接下来我来讲下博途

博途提供了两种编程语言(LAD 和 FBD) 。

有两种视图：Portal(门户)视图，可以概览自动化项目的所有任务；项目视图，将整个项目(包括PLC和HMI)按多层结构显示在项目树中。

一、博途功能概述

1、如何使用博途创建自动化系统

a、典型的自动化系统包含以下内容：

借助程序来控制过程的PLC；

用来操作和可视化过程的 HMI 设备。

b、 TIA Portal 可用来帮助您创建自动化系统，关键的组态步骤为：

创建项目

配置硬件

联网设备

对PLC 编程

组态可视化

加载组态数据

使用在线和诊断功能

2、博途软件工程组态

可以使用 TIA Portal 在同一个工程组态系统中组态 PLC 和可视化。

所有数据均存储在一个项目中，STEP 7和WinCC不是单独的程序，而是可以访问公共数据库。

所有数据均存储在一个公共的项目文件中。

3、博途软件数据管理

在 TIA Portal 中，所有数据都存储在一个项目中。修改后的应用程序数据（如变量）会在整个项目内(甚至跨越多台设备)自动更新。

二、博途软件的基础操作

1、界面总览

2、创建新项目

点击“项目”—“新建”，出现“创建新项目”对话框：

3、添加新设备

4、参数设置

“选项”—“设置”：

5、组态的任务

设备组态 (configuring)的任务就是在设备和网络编辑器中生成一个与实际的硬件系统对应的模拟系统，包括系统中的设备(PLC和HMI)，PLC各模块的型号、订货号和版本。

模块的安装位置和设备之间的通信连接，都应与实际的硬件系统完全相同。

此外还应设置模块的参数，即给参数赋值，或称为参数化。

自动化系统启动时，CPU比较组态时生成的虚拟系统和实际的硬件系统，如果两个系统不一致，将采取相应的措施。

5.1、硬件组态添加模块

在硬件组态时，需要将I/O模块或通信模块放置到工作区的机架的插槽内：用“拖放”的方法放置硬件对象；用“双击”的方法放置硬件对象。

5.2、硬件组态过滤器

如果激活了硬件目录的过滤器功能，则硬件目录只显示与工作区有关的硬件。

例如用设备视图打开PLC的组态画面时，则硬件目录不显示HMI，只显示PLC的模块。

5.3、硬件组态删除硬件组件

可以删除设备视图或网络视图中的硬件组态组件，被删除的组件的地址可供其他组件使用。不能单独删除CPU和机架，只能在网络视图或项目树中删除整个PLC站。

删除硬件组件后，可以对硬件组态进行编译。编译时进行一致性检查，如果有错误将会显示错误信息，应改正错误后重新进行编译。

5.4、硬件组态信号模块和信号板的地址分配

添加了CPU、信号板或信号模块后，他们的I/O地址是自动分配的。选中“设备概览”，可以看到CPU集成的I/O模板、信号板、信号模块的地址。

选中模块，通过巡视窗口的“I/O地址/硬件标识符”，可以修改模块的地址：

也可以直接在设备概览中修改：

DI/DO的地址以字节为单位分配，没有用完一个字节，剩余的位也不能作它用。

AI/AO的地址以组为单位分配，每一组有两个输入/输出点，每个点(通道)占一个字或两个字节。

建议不要修改自动分配的地址。

5.5、硬件组态数字量输入点的参数设置

选中设备视图中的CPU、信号模块或信号板，然后选中巡视窗口，设置输入端的滤波器时间常数：

可以激活输入点的上升沿和下降沿中断功能，以及设置产生中断时调用的硬件中断OB：

5.6、硬件组态数字量输出点的参数设置

5.7、硬件组态模拟量输入点的参数设置

5.8、硬件组态模拟量输出点的参数设置

5.9、硬件组态模拟量如转换后模拟值表示

模拟量输入输出模块中模拟量对应的数字称为模拟值，模拟值用16位二进制补码(整数)表示。最高位(第16位)为符号位，正数的符号位为0，负数的符号位为1。

模拟量经A/D转换后得到的数值的位数如果小于16，则自动左移，使其符号位在16位字的最高位，未使用的低位则填入0，称为“左对齐”。设模拟量的精度为12位加符号位，左移3位后，相对于实际的模拟值被乘以8。

这种处理方法的优点在于模拟量的量程与移位处理后的数字的关系是固定的，与左对齐之前的转换值无关，便于后续的处理。

5.10、硬件组态模拟量转换举例

根据模拟量输入模块的输出值计算对应的物理量时，应考虑变送器的输入/输出量程和模拟量输入模块的量程，找出被测物理量与A/D转换后的数字之间的比例关系。

例：压力变送器的量程为0～10MPa，输出信号为0～10V，模拟量输入模块的量程为0～10V，转换后的数字量为0～27648。

设转换后得到的数字为N，试求以kPa为单位的压力值。

0～10MPa的模拟量对应于数字量0～27648，转换公式为 ：

在运算时一定要先乘后除，否则会损失原始数据的精度。

例： 某温度变送器的量程为-100～500°C，输出信号为4～20mA，某模拟量输入模块将0～20mA 的电流信号转换后的数字0～27648。

设转换后得到的数字为N，求以0.1 °C为单位的温度值。

单位为0.1 °C 的温度值-1000～5000对应于数字量5530～27648，转换公式为 ：

5.11、硬件组态设置系统存储器字节与时钟存储器字节

将MB1设置为系统存储器字节后，该字节的M1.0~M1.3的含义：

M1.0（首次循环）：仅在进入RUN模式的首次扫描时为1，以后为0；

M1.1（诊断图形已更改）：CPU登录了诊断事件时，在一个扫描周期内为1；

M1.2（始终为1）：总是为1状态，其常开触点总是闭合；

M1.3（始终为0）：总是为0状态，其常闭触点总是闭合；

时钟脉冲是一个周期内0和1所占的时间各为50%的方波信号，时钟存储器字节每一位对应的时钟脉冲的周期或频率如表。CPU在扫描循环开始时初始化这些位。

以M0.5为例，其时钟脉冲的周期为1s，如果用它的触点来控制某输出点对应的指示灯，指示灯将以1Hz的频率闪动，亮0.5s，暗0.5s。

5.12、硬件组态设置PLC上电后的启动方式

组态上电后CPU的3种启动方式：

不重新启动，保持在STOP模式；

暖启动，进入RUN模式；

暖启动：进入断电之前的工作模式

5.13、硬件组态设置实时时钟

CPU带有实时时钟(Time-of-day clock)，在PLC的电源断电时，用超级电容给实时时钟供电。PLC通电24h后，超级电容被充足了足够的能量，可以保证实时时钟运行10天。

在线模式下可以设置CPU的实时时钟的时间。

5.14、硬件组态设置循环时间和通信负载

循环时间是操作系统刷新过程映像和执行程序循环OB的时间，包括所有中断此循环的程序的执行时间，每次循环的时间并不相等。

西门子生成式AI与博途深度融合，SCL编程轻松实现！

【导读】在2024年的汉诺威工业博览会上，西门子公司再次引领行业潮流，推出了首款专门用于工业环境中工程设计的生成式人工智能产品——西门子Industrial Copilot。

西门子Industrial Copilot是一款具备高度智能化的生成式人工智能助手，它与西门子知名的TIA博途软件实现了无缝打通 。这款创新性的产品标志着生成式人工智能从理论迈向规模化应用的重要一步，为工业领域带来了前所未有的变革。

TIA博途作为西门子自动化领域的核心软件，广泛应用于各种工业控制系统的设计和实施。通过与TIA博途的深度融合，Industrial Copilot能够充分发挥其强大的生成式人工智能能力 ，为工程团队提供前所未有的支持。

在工程设计过程中，Industrial Copilot能够自动生成基础的虚拟化任务和代码。它具备对可编程逻辑控制器（PLC）的深入理解，能够根据工程需求自动生成相应的控制逻辑和代码 。

这大大减轻了工程团队的工作量，让他们能够更专注于创新和优化。同时，Industrial Copilot还能够自动处理重复性任务，确保复杂任务的工程设计不易出错，从而提高了开发效率和质量。

除了自动生成代码外，Industrial Copilot还具备强大的解释和指导功能。它能够解释SCL代码块，帮助工程师更好地理解代码逻辑和功能 。

在WinCC Unified中，Industrial Copilot能够指导工程师轻松创建虚拟机器或工厂，实现了从设计到实施的全程可视化。此外，工程团队还可以使用自然语言搜索西门子手册，方便快捷地获取所需的技术文档和信息。

值得一提的是，西门子Industrial Copilot还提供了与微软Azure OpenAI服务的集成 。

通过利用Azure OpenAI服务中的大语言模型，Industrial Copilot能够进一步丰富其功能，如增强工厂自动化软件中代码的创建和优化等。这种跨平台的合作使得西门子Industrial Copilot在功能性和实用性上达到了新的高度。

西门子Industrial Copilot的推出，不仅标志着西门子在工业自动化领域的持续创新，也展现了生成式人工智能在工业领域的巨大潜力。

通过将Industrial Copilot与TIA博途无缝连接，西门子成为首家为全球工业企业提供面向工程的生成式人工智能产品的公司 。这一创新产品将工业生成式人工智能引入车间，成为未来工程流程中不可或缺的一部分。

工业人工智能是融合现实世界与数字世界的重要杠杆。随着技术人才短缺问题的日益严重，提高工业生产效率、加速实现可持续发展已成为行业共同面临的挑战。

西门子Industrial Copilot的出现，正是为了纾解这一困境，通过智能化手段提升工业生产效率和质量，推动工业领域的可持续发展。

西门子在2024年工业博览会上推出的Industrial Copilot生成式人工智能产品，无疑为工业领域注入了新的活力。它以其强大的功能和智能化的特点，将引领工业工程设计的未来发展方向，为工业企业的创新和发展提供有力支持。

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