1.3TIA博途使用入门与硬件组态

1.3.1 项目视图的结构

1.Portal视图与项目视图

TIA Portal提供两种不同的工具视图，即基于项目的项目视图和基于任务的Portal（门户）视图。在Portal视图中（见图1-8），可以概览自动化项目的所有任务。初学者可以借助面向任务的用户指南，以及最适合其自动化任务的编辑器来进行工程组态。

安装好TIA博途后，双击桌面上的图标，打开启动画面（即Portal视图）。单击视图左下角的“项目视图”，将切换到项目视图（见图1-9）。本书主要使用项目视图。

2.项目树

图1-9中标有①的区域为项目树，可以用它访问所有的设备和项目数据，添加新的设备，编辑已有的设备，打开处理项目数据的编辑器。

项目中的各组成部分在项目树中以树型结构显示，分为4个层次：项目、设备、文件夹和对象。项目树的使用方式与Windows的资源管理器相似。作为每个编辑器的子元件，用文件夹以结构化的方式保存对象。

单击项目树右上角的按钮，项目树和下面标有②的详细视图消失，同时最左边的垂直条的上端出现按钮。单击它将打开项目树和详细视图。可以用类似的方法隐藏和显示右边标有⑤的任务卡（图1-9中为硬件目录）。

将鼠标的光标放到相邻的两个窗口的垂直分界线上，出现带双向箭头的光标时，按住鼠标的左键移动鼠标，可以移动分界线，以调节分界线两边的窗口大小。可以用同样的方法调节水平分界线。

单击项目树标题栏上的“自动折叠”按钮，该按钮变为（永久展开）。此时单击项目树之外的任何区域，项目树自动折叠（消失）。单击最左边的垂直条上端的按钮，项目树随即打开。单击按钮，该按钮变为，自动折叠功能被取消。

可以用类似的操作，启动或关闭任务卡和巡视窗口的自动折叠功能。

图1-8 启动画面（Portal视图）

3.详细视图

项目树窗口下面标有②的区域是详细视图，打开项目树中的“PLC变量”文件夹，选中其中的“默认变量表”，详细窗口显示出该变量表中的符号。可以将其中的符号地址拖拽到程序中用红色问号表示的需要设置地址的地址域处。拖拽到已设置的地址上时，原来的地址将会被替换。

单击详细视图左上角的按钮或“详细视图”标题，详细视图被关闭，只剩下紧靠“Portal视图”的标题，标题左边的按钮变为。单击该按钮或标题，重新显示详细视图。单击标有④的巡视窗口右上角的按钮或按钮，可以隐藏和显示巡视窗口。

4.工作区

标有③的区域为工作区，可以同时打开几个编辑器，但是一般只能在工作区同时显示一个当前打开的编辑器。在最下面标有⑦的编辑器栏中显示被打开的编辑器，单击它们可以切换工作区显示的编辑器。

单击工具栏上的、按钮，可以垂直或水平拆分工作区，同时显示两个编辑器。

在工作区同时打开程序编辑器和设备视图，将设备视图放大到200%或以上，可以将模块上的I/O点拖拽到程序编辑器中指令的地址域，这样不仅能快速设置指令的地址，还能在PLC变量表中创建相应的条目。也可以用上述的方法将模块上的I/O点拖拽到PLC变量表中。

单击工作区右上角的“最大化”按钮，将会关闭其他所有的窗口，工作区被最大化。单击工作区右上角的“浮动”按钮，工作区浮动。用鼠标左键按住浮动的工作区的标题栏并移动鼠标，可以将工作区拖到画面上希望的位置。松开左键，工作区被放在当前所在的位置，这个操作称为“拖拽”。可以将浮动的窗口拖拽到任意位置。

图1-9 在项目视图中组态硬件

工作区被最大化或浮动后，单击工作区右上角的“嵌入”按钮，工作区将恢复原状。图1-9的工作区显示的是硬件与网络编辑器的“设备视图”选项卡，可以组态硬件。选中“网络视图”选项卡，将打开网络视图，可以组态网络。

可以将硬件列表中需要的设备或模块拖拽到工作区的设备视图和网络视图中。

5.巡视窗口

标有④的区域为巡视（Inspector）窗口，用来显示选中的工作区中的对象附加的信息，还可以用巡视窗口来设置对象的属性。巡视窗口有3个选项卡。

1）“属性”选项卡：用来显示和修改选中的工作区中的对象的属性。巡视窗口左边的窗口是浏览窗口，选中其中的某个参数组，在右边窗口显示和编辑相应的信息或参数。

2）“信息”选项卡：显示所选对象和操作的详细信息，以及编译后的报警信息。

3）“诊断”选项卡：显示系统诊断事件和组态的报警事件。

巡视窗口有两级选项卡，图1-9选中了第一级的“属性”选项卡和第二级的“常规”选项卡左边浏览窗口中的“以太网地址”，将它简记为选中了巡视窗口的“属性>常规>以太网地址”。

6.任务卡

标有⑤的区域为任务卡，任务卡的功能与编辑器有关。可以通过任务卡进行进一步的或附加的操作。例如从库或硬件目录中选择对象，搜索与替代项目中的对象，将预定义的对象拖拽到工作区。

可以用最右边的竖条上的按钮来切换任务卡显示的内容。图1-9中的任务卡显示的是硬件目录，任务卡下面标有⑥的“信息”窗格中是在“目录”窗格选中的硬件对象的图形、名称、版本号、订货号和对它的简要描述。

单击任务卡窗格上的“更改窗格模式”按钮，可以在同时打开几个窗格和同时只打开一个窗格之间切换。

1.3.2 创建项目与硬件组态

1.新建一个项目

执行项目视图中的菜单命令“项目”→“新建”，在出现的“创建新项目”对话框中，将项目的名称修改为“电动机控制”。单击“路径”输入框右边的按钮，可以修改保存项目的路径。单击“创建”按钮，开始生成项目。

2.添加新设备

双击项目树中的“添加新设备”，出现“添加新设备”对话框（见图1-10）。单击其中的“控制器”按钮，双击要添加的CPU的订货号，可以添加一个PLC。在项目树、设备视图和网络视图中可以看到添加的CPU。

3.设置项目的参数

在项目视图中执行菜单命令“选项”→“设置”，选中工作区左边浏览窗口的“常规”（见图1-11），用户界面语言为默认的“中文”，助记符为默认的“国际”（英语助记符）。

建议用单选框选中“起始视图”区的“项目视图”或“最近的视图”。以后在打开博途时将会自动打开项目视图或上一次关闭时的视图。

图1-10 “添加新设备”对话框

图1-11的右图是选中“常规”后右边窗口下面的部分内容，在“存储设置”区，可以选择最近使用的存储位置或默认的存储位置。选中后者时，可以用“浏览”按钮设置保存项目和库的文件夹。

图1-11 设置TIA博途的常规参数

4.硬件组态的任务

英语单词“Configuring”（配置、设置）一般被翻译为“组态”。设备组态的任务就是在设备视图和网络视图中，生成一个与实际的硬件系统对应的虚拟系统。PLC和HMI、PLC各模块的型号、订货号和版本号，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。

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，可以设置两个系统不兼容时，是否能启动CPU（见图1-18）。

5.在设备视图中添加模块

打开项目树中的“PLC1”文件夹（见图1-9），双击其中的“设备组态”，打开设备视图，可以看到1号插槽中的CPU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，有两种放置硬件对象的方法。

（1）用“拖拽”的方法放置硬件对象

单击图1-9中最右边竖条上的“硬件目录”按钮，打开硬件目录窗口。打开文件夹“\通信模块\点到点\CM 1241（RS485）”，单击选中订货号为6ES7 241-1CH30-0XB0的CM 1241（RS485）模块，其背景变为深色。可以插入该模块的CPU左边的3个插槽四周出现深蓝色的方框，只能将该模块插入这些插槽。用鼠标左键按住该模块不放，移动鼠标，将选中的模块“拖”到机架中CPU左边的101号插槽，该模块浅色的图标和订货号随着光标一起移动。没有移动到允许放置该模块的工作区时，光标的形状为（禁止放置）。反之光标的形状变为（允许放置），同时选中的101号插槽出现浅色的边框。松开鼠标左键，拖动的模块将被放置到选中的插槽。

用上述的方法将CPU、HMI或分布式I/O拖拽到网络视图，可以生成新的设备。

（2）用双击的方法放置硬件对象

放置模块还有另外一个简便的方法，首先用鼠标左键单击机架中需要放置模块的插槽，使它的四周出现深蓝色的边框。用鼠标左键双击硬件目录中要放置的模块的订货号，该模块便出现在选中的插槽中。

放置信号模块和信号板的方法与放置通信模块的方法相同，信号板安装在CPU模块内，信号模块安装在CPU右侧的2～9号槽。

可以将模块插入已经组态的两个模块中间。插入点右边所有的信号模块将向右移动一个插槽的位置，新的模块被插入到空出来的插槽。

6.硬件目录中的过滤器

如果勾选了图1-9中“硬件目录”窗口左上角的“过滤”复选框，激活了硬件目录的过滤器功能，硬件目录只显示与工作区有关的硬件。例如打开S7-1200的设备视图时，如果勾选了“过滤”复选框，硬件目录窗口不显示其他控制设备，只显示S7-1200的组件。

7.删除硬件组件

可以删除设备视图或网络视图中的硬件组件，被删除的组件的插槽可供其他组件使用。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，可能在项目中产生矛盾，即违反了插槽规则。选中指令树中的“PLC 1”，单击工具栏上的“编译”按钮，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，直到没有错误。

8.复制与粘贴硬件组件

可以在项目树、网络视图或设备视图中复制硬件组件，然后将保存在剪贴板上的组件粘贴到其他地方。可以在网络视图中复制和粘贴站点，在设备视图中复制和粘贴模块。

可以用拖拽的方法或通过剪贴板在设备视图或网络视图中移动硬件组件，但是CPU必须在1号槽。

9.改变设备的型号

用鼠标右键单击设备视图中要更改型号的CPU或HMI，执行出现的快捷菜单中的“更改设备类型”命令，双击出现的“更改设备”对话框的“新设备”列表中用来替换的设备的订货号，设备型号被更改。

10.打开已有的项目

单击项目视图工具栏上的按钮，双击打开的“打开项目”对话框中列出的最近使用的某个项目，打开该项目。或者单击“浏览”按钮，在打开的对话框中打开某个项目的文件夹，双击其中标有的文件，打开该项目。

1.3.3 信号模块与信号板的参数设置

1.信号模块与信号板的地址分配

双击项目树的PLC1文件夹中的“设备组态”，打开PLC1的设备视图。

单击图1-12设备视图右边竖条上向左的小三角形按钮，从右到左弹出“设备概览”视图，可以用鼠标移动小三角形按钮所在的设备视图和设备概览视图的分界线。单击该分界线上向右或向左的小三角形按钮，设备概览视图将会向右关闭或向左扩展，覆盖整个设备视图。

图1-12 设备视图与设备概览视图

在设备概览视图中，可以看到CPU集成的I/O点和信号模块的字节地址（见图1-12）。I、Q地址是自动分配的，CPU 1215C集成的14点数字量输入的字节地址为0和1（I0.0～I0.7和I1.0～I1.5），10点数字量输出的字节地址为0和1（Q0.0～Q0.7、Q1.0和Q1.1）。

CPU集成的模拟量输入点的地址为IW64和IW66，集成的模拟量输出点的地址为QW64和QW66，每个通道占一个字或两个字节。DI2/DQ2信号板的字节地址均为4（I4.0～I4.1和Q4.0～Q4.1）。DI、DQ的地址以字节为单位分配，如果没有用完分配给它的某个字节中所有的位，剩余的位也不能再作它用。

模拟量输入、模拟量输出的地址以组为单位分配，每一组有两个输入/输出点。

从设备概览视图还可以看到分配给各插槽的信号模块的输入、输出字节地址。

选中设备概览中某个插槽的模块，可以修改自动分配的I、Q地址。建议采用自动分配的地址，不要修改它。但是在编程时必须使用组态时分配给各I/O点的地址。

2.数字量输入点的参数设置

组态数字量输入时，首先选中设备视图或设备概览中的CPU或有数字量输入的信号板，然后选中工作区下面的巡视窗口的“属性>常规>数字量输入”文件夹中的某个通道（见图1-13）。可以用选择框设置输入滤波器的输入延时时间。还可以用复选框启用各通道的上升沿中断、下降沿中断和脉冲捕捉功能，以及设置产生中断事件时调用的硬件中断组织块（OB）。

图1-13 组态CPU的数字量输入点

脉冲捕捉功能暂时保持窄脉冲的1状态，直到下一次刷新输入过程映像。可以同时启用同一通道的上升沿中断和下降沿中断，但是不能同时启用中断和脉冲捕捉功能。

DI模块只能组态4点1组的输入滤波器的输入延时时间。

3.数字量输出点的参数设置

首先选中设备视图或设备概览中的CPU、数字量输出模块或信号板，用巡视窗口选中“数字量输出”后（见图1-14），可以选择在CPU进入STOP模式时，数字量输出保持为上一个值（Keep last value），或者使用替代值。选中后者时，选中左边窗口的某个输出通道，用复选框设置其替代值，以保证系统因故障自动切换到STOP模式时进入安全的状态。复选框内有“√”表示替代值为1，反之为0（默认的替代值）。

4.模拟量输入模块的参数设置

选中设备视图中的4AI/2AQ模块，模拟量输入需要设置下列参数：

1）积分时间（见图1-15），它与干扰抑制频率成反比，后者可选400Hz、60Hz、50Hz和10Hz。积分时间越长，精度越高，快速性越差。积分时间为20ms时，对50Hz的工频干扰噪声有很强的抑制作用，一般选择积分时间为20ms。

图1-14 组态CPU的数字量输出点

图1-15 组态AI/AQ模块的模拟量输入点

2）测量类型（电压或电流）和测量范围。

3）A-D转换得到的模拟值的滤波等级。模拟值的滤波处理可以减轻干扰的影响，这对缓慢变化的模拟量信号（例如温度测量信号）是很有意义的。滤波处理根据系统规定的转换次数来计算转换后的模拟值的平均值。有“无、弱、中、强”这4个等级，它们对应的计算平均值的模拟量采样值的周期数分别为1、4、16和32。所选的滤波等级越高，滤波后的模拟值越稳定，但是测量的快速性越差。

4）设置诊断功能，可以选择是否启用断路和溢出诊断功能。只有4～20mA输入才能检测是否有断路故障。

CPU集成的模拟量输入点、模拟量输入信号板与模拟量输入模块的参数设置方法基本上相同。

5.模拟量输入转换后的模拟值

模拟量输入/模拟量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）来表示。最高位（第15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（包括符号位）如果小于16位，转换值被自动左移，使其最高的符号位在16位字的最高位，模拟值左移后未使用的低位则填入“0”，这种处理方法称为“左对齐”。设模拟值的精度为12位加符号位，左移3位后未使用的低位（第0～2位）为0，相当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的位数（即AI模块的分辨率）无关，便于后续的处理。

表1-4给出了模拟量输入模块的模拟值与以百分数表示的模拟量之间的对应关系，其中最重要的关系是双极性模拟量量程的上、下限（100%和−100%）分别对应于模拟值27648和−27648，单极性模拟量量程的上、下限（100%和0%）分别对应于模拟值27648和0。上述关系在表1-4中用黑体字表示。

S7-1200的热电偶和RTD（电阻式温度检测器）模块输出的模拟值每个数值对应于0.1℃。

表1-4 模拟量输入模块的模拟值

6.模拟量输出模块的参数设置

选中设备视图中的4AI/2AQ模块，设置模拟量输出的参数。

与数字量输出相同，可以设置CPU进入STOP模式后，各模拟量输出点保持上一个值，或使用替代值（见图1-16）。选中后者时，可以设置各点的替代值。

图1-16 组态AI/AQ模块的模拟量输出点

需要设置各输出点的输出类型（电压或电流）和输出范围。可以激活电压输出的短路诊断功能，电流输出的断路诊断功能，以及超出上限值或低于下限值的溢出诊断功能。

CPU集成的模拟量输出点、模拟量输出信号板与模拟量输出模块的参数设置方法基本上相同。

1.3.4 CPU模块的参数设置

CPU集成的I/O点的参数设置方法已在上一节介绍过了，CPU集成的PROFINET接口、高速计数器和脉冲发生器的参数设置方法将在有关的章节介绍。本节介绍CPU其他主要参数的设置方法。

1.设置系统存储器字节与时钟存储器字节

双击项目树某个PLC文件夹中的“设备组态”，打开该PLC的设备视图。选中CPU后，再选中下面的巡视窗口的“属性>常规>系统和时钟存储器”（见图1-17），可以用复选框分别启用系统存储器字节（默认地址为MB1）和时钟存储器字节（默认地址为MB0），和设置它们的地址值。

图1-17 组态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的意义如下。

1）M1.0（首次循环）：仅在刚进入RUN模式的首次扫描时为TURE（1状态），以后为FALSE（0状态）。在TIA博途中，位编程元件的1状态和0状态分别用TRUE和FALSE来表示。

2）M1.1（诊断状态已更改）：诊断状态发生变化。

3）M1.2（始终为1）：总是为TRUE，其常开触点总是闭合。

4）M1.3（始终为0）：总是为FALSE，其常闭触点总是闭合。

图1-17勾选了右边窗口的“启用时钟存储器字节”复选框，采用默认的MB0作时钟存储器字节。

时钟存储器的各位在一个周期内为FALSE和为TRUE的时间各为50%，时钟存储器字节每一位的周期和频率见表1-5。CPU在扫描循环开始时初始化这些位。

表1-5 时钟存储器字节各位的周期与频率

M0.5的时钟脉冲周期为1s，可以用它的触点来控制指示灯，指示灯将以1Hz的频率闪动，亮0.5s，熄灭0.5s。

因为系统存储器和时钟存储器不是保留的存储器，用户程序或通信可能改写这些存储单元，破坏其中的数据。指定了系统存储器和时钟存储器字节后，这两个字节不能再作其他用途，否则将会使用户程序运行出错，甚至造成设备损坏或人身伤害。建议始终使用默认的系统存储器字节和时钟存储器字节的地址（MB1和MB0）。

2.设置PLC上电后的启动方式

选中设备视图中的CPU后，再选中巡视窗口的“属性>常规>启动”（见图1-18），可以组态上电后CPU的3种启动方式：

1）不重新启动，保持在STOP模式。

2）暖启动，进入RUN模式。

3）暖启动，进入断电之前的操作模式。

图1-18 设置启动方式

暖启动将非断电保持存储器复位为默认的初始值，但是断电保持存储器中的值不变。

可以用选择框设置当预设的组态与实际的硬件不匹配（不兼容）时，是否启动CPU。

在CPU启动过程中，如果中央I/O或分布式I/O在组态的时间段内没有准备就绪（默认值为1min），则CPU的启动特性取决于“将比较预设为实际组态”的设置。

3.设置实时时钟

选中设备视图中的CPU后，再选中巡视窗口的“属性>常规>时间”。如果设备在国内使用，应设置本地时间的时区为“（UTC+08：00）北京.重庆.中国香港特别行政区.乌鲁木齐”，不要激活夏令时。出口产品可能需要设置夏令时。

4.设置读写保护和密码

选中设备视图中的CPU后，再选中巡视窗口的“属性>常规>保护”（见图1-19），可以选择右边窗口的4个访问级别。其中绿色的勾表示在没有该访问级别密码的情况下可以执行的操作。如果要使用该访问级别没有打勾的功能，需要输入密码。

图1-19 设置访问权限与密码

1）选中“完全访问权限（无任何保护）”时，不需要密码，具有对所有功能的访问权限。

2）选中“读访问权限”时，没有密码仅允许对硬件配置和块进行读访问，不能下载硬件配置和块，不能写入测试功能和更新固件。此时需要设置“完全访问权限”的密码。

3）选中“HMI访问权限”时，不输入密码用户不能上传和下载硬件配置和块。不能写入测试功能、更改RUN/STOP操作状态和更新固件，只能通过HMI访问CPU。此时至少需要设置第一行的密码，可以在第二行设置没有写入权限的密码。各行的密码不能相同。

4）选中“不能访问（完全保护）”时，没有密码不能进行读写访问和通过HMI访问，禁用PUT/GET通信的服务器功能。至少需要设置第一行的密码，可以设置第2、3行的密码。

如果S7-1200的CPU在S7通信中做服务器，必须在选中图1-19中的“保护”后，在右边窗口下面的“连接机制”区勾选复选框“允许从远程伙伴（PLC、HMI、OPC、…）使用PUT/GET通信访问”。

5.设置循环周期监视时间

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。选中设备视图中的CPU后，再选中巡视窗口的“属性>常规>周期”（见图1-20），可以设置循环周期监视时间，默认值为150ms。

图1-20 设置循环周期监视时间

如果循环时间超过设置的循环周期监视时间，操作系统将会启动时间错误OB（OB80）。如果OB80不可用，CPU将忽略这一事件。

如果循环时间超出循环周期监视时间的两倍，CPU将切换到STOP模式。

如果勾选了复选框“启用循环OB的最小循环时间”，并且CPU完成正常的扫描循环任务的时间小于设置的“最小循环时间”，CPU将延迟启动新的循环，用附加的时间来进行运行时间诊断和处理通信请求，用这种方法来保证在固定的时间内完成扫描循环。

如果在设置的最小循环时间内，CPU没有完成扫描循环，CPU将完成正常的扫描（包括通信处理），并且不会产生超出最小循环时间的系统响应。

CPU的“通信负载”属性用于将延长循环时间的通信过程的时间控制在特定的限制值内。选中图1-20中的“通信负载”，可以设置“由通信引起的周期负载”，默认值为20%。

6.组态网络时间同步

网络时间协议（Network Time Protocol，NTP）广泛应用于互联网的计算机时钟的时间同步，局域网内的时间同步精度可达1ms。NTP采用多重冗余服务器和不同的网络路径来保证时间同步的高精度和高可靠性。

选中CPU的以太网接口，再选中巡视窗口的“属性>常规>时间同步”，勾选“通过NTP服务器启动同步时间”复选框。然后设置时间同步的服务器的IP地址和更新的时间间隔，设置的参数下载后起作用。