S7-1500 控制系統(tǒng)在TIA 博途軟件中組態(tài)功能實(shí)現(xiàn)

宋曉陽

（吉林機(jī)電工程學(xué)校，吉林 132011）

1 研究的背景及研究的目的和意義

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，自動化生產(chǎn)設(shè)備可以大規(guī)模使用，社會需要越來越多的專業(yè)自動化設(shè)備操作人員。中等職業(yè)學(xué)校也要根據(jù)市場的需求來調(diào)整相應(yīng)的人才培養(yǎng)方案和課程設(shè)置?，F(xiàn)代自動化生產(chǎn)設(shè)備是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多種技術(shù)的結(jié)合。但是，若在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室搭建這樣的被控對象，肯定會耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，甚至可能會導(dǎo)致事故的發(fā)生。然而，通過虛擬仿真技術(shù)卻可以解決這個問題，在本文中主要通過TIA 博途軟件編寫程序及應(yīng)用SIMIT SCE 技術(shù)對被控對象進(jìn)行仿真，模仿它的運(yùn)動過程、出現(xiàn)故障并解決，學(xué)生可以對控制過程有一個感性理解，更重要的是，在降低教學(xué)成本的同時，它不會降低實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，反而會提高教學(xué)效果。因此，本論文主要研究S7-1500控制系統(tǒng)在TIA 博途軟件中設(shè)備組態(tài)功能的實(shí)現(xiàn)。

2 S7-1500 控制器及TIA 博途軟件簡介

S7-1500是一套適用于中高性能的模塊化控制系統(tǒng)。為了優(yōu)化調(diào)整自動化任務(wù)，還配有全面的擴(kuò)展模塊。最大程度提高生產(chǎn)效率[1]。無論是小型設(shè)備還是具有高速和精度要求的復(fù)雜設(shè)備，都適用。SIMATICS7-1500與TIA 博途的集成大大提高了工程組態(tài)的效率。

TIA 博途是集成自動化軟件TIA portal 的簡稱，是西門子工業(yè)自動化集團(tuán)發(fā)布的全新集成自動化軟件。它是業(yè)內(nèi)首款采用統(tǒng)一工程和軟件環(huán)境的自動化軟件，適用于幾乎所有自動化任務(wù)。借助這一新的工程軟件平臺，用戶可以快速、直觀地開發(fā)和調(diào)試自動化系統(tǒng)。在這里采用最新型的設(shè)備和軟件，有利于學(xué)生就業(yè)時和企業(yè)無縫對接，更快適應(yīng)工作崗位。TIA 博途可對西門子全集成自動化中所涉及的所有自動化和驅(qū)動產(chǎn)品進(jìn)行組態(tài)、編程和調(diào)試。提供跨所有配置界面的高級共享服務(wù)，為用戶提供統(tǒng)一導(dǎo)航并確保系統(tǒng)操作的一致性。借助這種全新的統(tǒng)一軟件框架，可以在統(tǒng)一開發(fā)環(huán)境中配置西門子的所有可編程控制器、人機(jī)界面和驅(qū)動裝置。在控制器、驅(qū)動裝置和HMI 之間建立通信的共同任務(wù)，可以大大降低連接和組態(tài)成本[2]。

3 自動化分揀裝置實(shí)例

3.1 功能描述

自動化分揀裝置常用于分揀塑料部件和金屬部件，如圖1所示。部件通過一條滑道到達(dá)輸送帶。檢測到部件之后，輸送帶會立即啟動，若輸送帶上是金屬部件，則可識別，之后輸送帶會將其傳送至金屬料倉所在的高度，推料氣缸會將部件推入金屬部件料倉。若沒有識別到金屬成分，則為塑料部件。系統(tǒng)會將其送至輸送帶末端，掉入塑料部件料倉內(nèi)。一個部件分揀完畢之后，則可立即開始下一個部件的檢測。如圖1所示為自動分揀裝置的技術(shù)示意圖。

3.2 組態(tài)實(shí)現(xiàn)過程

圖1 技術(shù)示意圖

在TIA 博途軟件中，可以在共享編輯器中組態(tài)自動化系統(tǒng)的所有設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)。在此共享軟件平臺中，項(xiàng)目導(dǎo)航，庫概念，數(shù)據(jù)管理，項(xiàng)目存儲，診斷和在線功能作為標(biāo)準(zhǔn)提供給用戶。統(tǒng)一的軟件開發(fā)環(huán)境包括可編程控制器，人機(jī)界面和驅(qū)動單元，有助于提高整個自動化項(xiàng)目的效率。在自動化分揀裝置實(shí)例中，根據(jù)任務(wù)要求或?qū)嶋H硬件進(jìn)行硬件選擇，可選擇硬件包括控制器、HMI、PC 機(jī)，在首次連接S7-1500時，可插入一個非指定的CPU1500，如圖2所示界面，點(diǎn)擊獲取并選擇連機(jī)的網(wǎng)卡，TIA博途會自動搜索網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)，選擇所需站點(diǎn)，博途軟件會自動檢測站點(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)。選擇后進(jìn)行編譯，若所選硬件相互間不匹配，則會出現(xiàn)錯誤提示。接下來進(jìn)行PLC 變量添加以及程序編寫、編譯、仿真、下載，啟動SIM 可對程序進(jìn)行監(jiān)控，之后利用SIMIT 繪制出控制界面并設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，運(yùn)行整個系統(tǒng)，如圖3所示為運(yùn)行過程中的自動化分揀裝置的虛擬界面。界面中，通過傳感器判斷出當(dāng)前部件為非金屬部件，輸送帶將其送至塑料部件料倉。圖3中的B1、B2、B4、B6、B7為位置檢測傳感器，B5為電感傳感器。系統(tǒng)的整體工作過程都會在計(jì)算機(jī)上實(shí)時顯示，與實(shí)際連接被控對象是一致的。這樣即方便修改程序又避免了硬件連接錯誤出現(xiàn)的危險。在設(shè)置界面時，用戶還可以方便地將變量從可編程控制器拖放到HMI 設(shè)備的畫面中。然后，變量立即在HMI 中分配，控制器和HMI 之間的連接在后臺自動建立，無需手動組態(tài)。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，可在界面的控制面板中實(shí)時觀測并通過按鍵控制系統(tǒng)的運(yùn)行。SIMIT SCE 相當(dāng)于一個虛擬實(shí)驗(yàn)室，可以輕松連接到控制器。一方面，它可以通過生動的動態(tài)模型測試程序，另一方面，它可以模擬各種復(fù)雜的過程，甚至可以在PC 上構(gòu)建整個平臺。SIMIT SCE 允許學(xué)生在PC 上進(jìn)行獨(dú)立項(xiàng)目。就像基于windows 的應(yīng)用程序一樣，只需單擊鼠標(biāo)即可實(shí)現(xiàn)動SIMIT SCE的所有功能。教師可以隨時為教學(xué)或考試創(chuàng)建平臺模型。同時教師還可以根據(jù)學(xué)生課堂的實(shí)時聽課效果靈活的對控制要求提高或降低難度，滿足不同程度學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。豐富而靈動的畫面足以吸引學(xué)生的注意力，對挺高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣提供了很大幫助。

圖2 添加新設(shè)備

西門子PLC 廣泛應(yīng)用于各自動控制企業(yè)中，而S7-1500是目前西門子最新型的PLC，若能夠?qū)F(xiàn)有PLC 課程進(jìn)行更新，則會有效提高畢業(yè)生的競爭力。同時，若實(shí)驗(yàn)室沒有硬件或硬件不足時，博途軟件的組態(tài)控制功能也可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的仿真測試，運(yùn)用好組態(tài)控制功能，學(xué)生能夠快速、直觀地開發(fā)和調(diào)試自動化系統(tǒng)。

圖3 自動化分揀裝置