1.4 TIA Portal的安装与使用
西门子TIA Portal是一款集成了SIMATIC STEP 7、SIMATIC WinCC和SINAMICS StartDrive的工程技术软件平台，是工业自动化领域的新一代工程技术软件，也是业界第一款采用统一工程组态环境的自动化软件。如图1-27所示，一个软件项目便可以包含所有自动化任务。
图1-27 TIA全集成自动化平台
1.4.1 TIA Portal编程软件概述
西门子推出的全集成自动化（Totally Integrated Automation，TIA）满足了全球所有产业对于一个执行自动化解决方案的全整合平台的期待。全集成自动化在多年的发展过程中，已经成为10万多种自动化产品的核心智能技术。该系统架构是在各种设备间建立连接和实现最大互操作性的基础，通过这样一个全整合的自动化系统，进而全方位提高生产效率；从现场设备到控制器再到企业管理系统，能够做出快速反应，满足最具挑战性的需求。该系统一旦与客户要求同步，便可以对工厂、机器设备和工艺操作进行优化，不仅能变得更高效，还能提高生产效率和竞争力。
总地来说，过去在多个平台下做的事，现在在一个平台下就能完成。通过这个平台，成本得到了降低，工作效率也会得到提高。
在TIA Portal软件平台下，对于每一款产品都有不同的版本，具体差距如图1-28所示。
图1-28 TIA Portal软件各个产品的版本和功能
TIA Portal软件完整安装包如图1-29所示。
以下产品选件可用于STEP 7和WinCC工程组态系统。
● TIA Portal Multiuser（TIA Portal项目中多名用户同时操作）。
● TIA Portal Cloud Connector（通过RDP访问本地接口）。
● TIA PortalTeamcenter Gateway（连接Teamcenter）。
● SIMATIC Visualization Architect（基于STEP 7项目创建HMI数据）。
● SIMATIC Energy Suite（能源管理）。
● SIMATIC ProDiag（对S7-1500和SIMATIC HMI进行机器和设备诊断）。
● SIMATIC OPC UA S7-1500（连接S7-1500和所有第三方设备）。
● SIMATIC Energy Suite S7-1500（能源管理）。
● SIMATIC STEP 7 Safety Basic/Advanced（F-CPU的安全程序）。
● SIMATIC S7 PLCSIM Advanced（S7-1500虚拟控制器）。
● SIMATIC Target 1500STM for SimulinkⒸ（SimulinkⒸ 的插件）。
● WinCC Sm@rtServer（远程操作）。
图1-29 TIA完整版安装包
STEP 7（TIA Portal）是用于组态SIMATIC S7-1200、S7-1500、S7-300/400和WinCC控制器系列的工程组态软件。STEP 7（TIA Portal）有2种版本，具体使用取决于可组态的控制器系列。
● STEP 7 Basic，用于组态S7-1200。
● STEP 7 Professional，用于组态S7-1200、S7-1500、S7-300/400和WinAC。
WinCC（TIA Portal）是使用WinCC Runtime Advanced或SCADA系统WinCC Runtime Professional可视化软件组态SIMATIC面板、SIMATIC工业PC以及标准PC的工程组态软件。WinCC（TIA Portal）有4种版本，具体使用取决于可组态的操作员控制系统。
1）WinCC Basic，用于组态精简系列面板。WinCC Basic包含在每款STEP 7 Basic和STEP 7 Professional产品中。
2）WinCC Comfort，用于组态所有面板。
3）WinCC Advanced，用于通过WinCC Runtime Advanced可视化软件组态所有面板和PC。WinCC Runtime Advanced一个是基于PC单站系统的可视化软件。WinCC Runtime Advanced可购买带有128、512、2k、4k、8k和16k个外部变量（带过程接口的变量）的许可。
4）WinCC Professional，用于使用WinCC Runtime Advanced或SCADA系统WinCC Runtime Professional组态面板和PC。WinCC Professional有以下版本：带有512个外部变量的WinCC Professional以及带有4096个外部变量的“WinCC Professional（最大外部变量数）”。WinCC Runtime Professional是一种用于构建组态范围从单站系统到多站系统（包括标准客户端或Web客户端）的SCADA系统。WinCC Runtime Professional可购买带有128、512、2k、4k、8k、64k、100k、150k和256k个外部变量（带过程接口的变量）的许可。
1.4.2 STEP 7软件安装
SIMATIC STEP 7设计有大量极为方便的功能，显著地提高了所有自动化任务的效率，无论这些任务涉及硬件组态、通信定义、编程还是涉及测试、调试或者维修等。该软件创立了其领域中的标准。SIMATIC STEP 7 Professional软件对软件和硬件的最低要求如表1-14所示。
表1-14 STEP 7 Professional软件对计算机的配置要求
安装前退出杀毒软件，在软件安装包界面，双击“Start.exe”启动文件，如图1-30所示。然后弹出“欢迎使用STEP 7 Professional V14.0 SP1安装程序”的界面，如图1-31所示。
图1-30 启动软件安装
图1-31 开始安装软件
弹出选择安装语言的对话框，如图1-32所示，在这里选择“简体中文（H）”。
图1-32 选择安装语言
然后单击“下一步
＞”，弹出安装程序文件的解压缩文件夹，如图1-33所示。
图1-33 安装程序文件
单击“下一步
＞”，弹出“正在解压缩软件包的内容”对话框，如图1-34所示，开始解压缩软件包。
图1-34 解压缩软件包
安装时，如果弹出如图1-35的对话框，提示用户重启计算机，但是在重启后又要求重启计算机，可按照以下方法解决。首先单击“开始”，在“搜索程序和文件”中输入“regedit”，如图1-36所示。然后弹出注册表编辑器，如图1-37所示。
图1-35 提示用户必须重启计算机
图1-36 输入进入注册表命令
图1-37 弹出注册表编辑器
在注册表界面，选择“HKEY_LOCAL_MACHINE”→“SYSTEM”→“Current ControISet”→“Control”→“Session Manager”，在右边列表框找到“PendingFileRenameOperations”，将其删除，如图1-38所示。
图1-38 删除注册表选项
在安装语言对话框界面选择中文，如图1-39所示。如果要阅读关于产品和安装的信息，单击“读取产品信息”按钮，将打开包含相关说明的帮助文件。阅读说明后，关闭帮助文件并单击“下一步
＞”按钮，弹出产品语言选择界面。
图1-39 安装语言选择中文
选择“中文”为产品用户界面使用的语言，如图1-40所示，然后单击“下一步
＞”按钮。
开始选择要安装的产品，如图1-41所示。如果需要以最小配置安装程序，则单击“最小
”按钮。如果需要以典型配置安装程序，则单击“典型
”按钮。如果需要自主选择要安装的产品，请单击“用户自定义
”按钮。
在许可证条款界面中，首先阅读并接受所有许可协议，并单击“下一步
＞”，继续安装。如图1-42所示。
图1-40 产品语言选择中文
图1-41 选择要安装的产品
图1-42 接受许可证协议条件
在安装TIA Portal时需要更改安全和权限设置，则会打开安全设置对话框，如图1-43所示。
图1-43 接受系统更改
检查所选的安装设置，如图1-44所示。如果要进行任何更改，请单击“＜上一步
”按钮，直到到达想要在其中进行更改的对话框位置。完成所需更改之后，通过单击“下一步
＞”按钮返回概述部分。
图1-44 检查所选的安装设置
单击“安装”按钮，软件开始运行安装，如图1-45所示。
当提示“必须重新启动计算机才能继续运行安装程序”时，选择“是，立即重启计算机
”，然后单击“重启”，如图1-46所示。
当软件安装完成后，弹出“安装结束：STEP 7 Professional V14.0 SP1”对话框，如图1-47所示。
图1-45 软件开始运行安装
图1-46 立即重启计算机
图1-47 软件安装完成
1.4.3 WinCC软件安装
SIMATIC WinCC是TIA全集成工程组态框架的一部分。它提供了一个统一的工程组态环境，可对控制、可视化和驱动解决方案进行编程和组态。该工程组态框架是软件开发的一个里程碑，是对TIA概念的贯彻与发展。
WinCC适用于所有HMI应用，包括从采用基本面板的最简单的操作解决方案到基于PC的多用户系统监视控制与数据采集（Supervisory Control and Data Acquisition，SCADA）应用。与其上代产品SIMATIC WinCC flexible相比，该解决方案的应用范围显著扩大。用户依然可以使用SIMATIC WinCC V7支持工厂智能解决方案或冗余结构等非常复杂的应用程序，而WinCC的开放式架构可满足客户包括非Windows平台上的高度个性化需求。表1-15列出了安装SIMATIC WinCC软件包时需满足的软件和硬件最低要求。
表1-15 SIMATIC WinCC软件对计算机的配置要求
安装前退出杀毒软件，然后单击“开始”，在“搜索程序和文件”中输入“regedit”，如图1-48所示，然后弹出注册表编辑器，如图1-49所示。
图1-48 输入进入注册表命令
图1-49 弹出注册表编辑器
在注册表界面，选择“HKEY_LOCAL＿MACHINE”→“SYSTEM”→“Current ControISet”→“Control”→“Session Manager”，在右边列表框找到“PendingFileRenameOperations”，将其删除，如图1-50所示。
图1-50 删除注册表选项
在软件安装包界面，双击“Start.exe”启动文件，如图1-51所示。然后弹出“欢迎使用WinCC Professional V14.0 SP1安装程序”界面，如图1-52所示。
图1-51 启动软件安装
图1-52 开始安装软件
单击图1-52中的“下一步
＞”按钮，弹出选择安装语言的对话框，如图1-53所示。在这里选择“简体中文（H）”，然后单击“下一步
＞”按钮，弹出安装程序文件的解压缩文件夹，如图1-54所示。单击“下一步
＞”按钮，弹出“正在解压缩软件包的内容”对话框，如图1-55所示，开始解压缩软件包。
图1-53 选择安装语言
图1-54 安装程序文件
图1-55 解压缩软件包
解压完成之后将打开选择产品语言的对话框。在安装语言对话框选择中文，如图1-56所示。如果要阅读关于产品和安装的信息，单击“读取产品信息”按钮。将打开包含相关说明的帮助文件。阅读说明后，关闭帮助文件并单击“下一步
＞”按钮，弹出产品语言选择界面。
图1-56 安装语言选择中文
选择“中文”为产品用户界面使用的语言，如图1-57所示。然后单击“下一步
＞”按钮。
图1-57 产品语言选择中文
开始选择要安装的产品，如图1-58所示。如果需要以最小配置安装程序，则单击“最小
”按钮。如果需要以典型配置安装程序，则单击“典型（I）”按钮。如果需要自主选择要安装的产品，则单击“用户自定义
”按钮。
打开许可条款对话框。首先阅读并接受所有许可协议，如图1-59所示，并单击“下一步
＞”。
在安装TIA Portal时需要更改安全和权限设置，则须打开安全设置对话框，如图1-60所示。
图1-58 选择要安装的产品
图1-59 接受许可证协议条件
图1-60 接受系统更改
检查所选的安装设置，如图1-61所示。如果要进行任何更改，请单击“上一步
”按钮，直到到达想要在其中进行更改的对话框位置。
图1-61 检查所选的安装设置
在软件安装界面单击“修改”按钮，软件开始运行安装，如图1-62所示。
图1-62 软件开始运行安装
当提示“无法执行许可证传送，因缺少许可证密钥介质……”信息后，选择“跳过许可证传送”，如图1-63所示。
安装完成后，提示“是否要立即重启计算机”，选择“否，稍后重启计算机
”，如图1-64所示。
软件安装完成后，弹出“安装结束：WinCC Professional V14.0 SP1”对话框，如图1-65所示。
图1-63 许可证传送设置
图1-64 稍后重启计算机
图1-65 软件安装完成
1.4.4 PLCSIM软件安装
安装前退出杀毒软件，然后单击“开始”，在“搜索程序和文件”中输入“regedit”，如图1-66所示。然后弹出注册表编辑器，如图1-67所示。
图1-66 输入进入注册表命令
图1-67 弹出注册表编辑器
在注册表界面，选择“HKEY＿LOCAL＿MACHINE”→“SYSTEM”→“Current ControISet”→“Control”→“Session Manager”，在右边列表框找到“PendingFileRenameOp-erations”，将其删除，如图1－68所示。
图1-68 删除注册表选项
在软件安装包界面，双击“Start.exe”启动文件，如图1-69所示。然后弹出“欢迎使用SIMATIC S7-PLCSIM V14.0 SP1安装程序”界面，如图1-70所示，单击“下一步
”按钮。
图1-69 启动软件安装
图1-70 开始安装软件
弹出选择安装语言的对话框，如图1-71所示。在这里选择“简体中文（
）”，然后单击“下一步
＞”按钮，弹出安装程序文件的解压缩文件夹，如图1-72所示。单击“下一步
＞”，弹出“正在解压缩软件包的内容”对话框，如图1-73所示，开始解压缩软件包。
图1-71 选择安装语言
图1-72 安装程序文件
图1-73 解压缩软件包
解压完成之后将打开选择产品语言的对话框。在安装语言对话框界面选择中文，如图1-74所示。如果要阅读关于产品和安装的信息，单击“读取产品信息”按钮。将打开包含相关说明的帮助文件。阅读说明后，关闭帮助文件并单击“下一步
＞”按钮，进入产品语言选择界面。
图1-74 安装语言选择中文
选择“中文”为产品用户界面使用的语言，如图1-75所示。然后单击“下一步
＞”按钮。
开始选择要安装的产品，如图1-76所示。如果需要以最小配置安装程序，则单击“最小
”按钮。如果需要以典型配置安装程序，则单击“典型（I）”。如果需要自主选择要安装的产品，则单击“用户自定义
”按钮。
打开许可条款对话框。继续安装，首先阅读并接受所有许可协议，如图1-77所示，并单击“下一步
＞”按钮。
在安装TIA Portal时需要更改安全和权限设置，则须打开安全设置对话框，如图1-78所示。
图1-75 产品语言选择中文
图1-76 选择要安装的产品
图1-77 接受许可证协议条件
图1-78 接受系统更改
检查所选的安装设置，如图1-79所示。如果要进行任何更改，请单击“＜上一步
”按钮，直到到达想要在其中进行更改的对话框位置。
图1-79 检查所选的安装设置
在软件安装界面单击“安装
”按钮，软件开始运行安装，如图1-80所示。
图1-80 软件开始运行安装
安装完成后，提示“是否要立即重启计算机”，选择“否，稍后重启计算机
”，如图1-81所示。
图1-81 稍后重启计算机
软件安装完成后，弹出“安装结束：SIMATIC S7-PLCSIM V14.0 SP1”对话框，如图1-82所示。
图1-82 软件安装完成
1.4.5 使用TIA Portal创建项目
双击Windows桌面的“TIA Portal V14”软件快捷方式，如图1-83所示。进入软件界面，首先单击“创建新项目”，在创建新项目界面的“项目名称”中输入“简单电路”，如图1-84所示，单击“创建”按钮。
图1-83 TIA Portal V14软件
图1-84 创建新项目
在屏幕的左下角，单击“项目视图”，然后软件界面进入项目视图。
硬件组态就是在STEP 7中生成一个与实际的硬件系统完全相同的系统，例如生成网络和网络中的各个站、生成PLC的机架并在机架中插入模块，以及配置各站点或模块的参数。
在项目结构窗口中，单击“添加新设备”，弹出“添加新设备”对话框，选择“控制器”→“SIMATIC S7-300”→“CPU”→“CPU 314C-2 PN/DP”（订货号为6ES7 314-6EH04-OA BO），如图1-85所示，然后单击“确定”按钮。
图1-85 添加新设备
添加新设备完成后，软件画面自动进入硬件组态窗口，CPU 314C-2 PN/DP是紧凑型PLC，CPU模块有2个PROFINET接口，用于线性拓扑结构。并且CPU自身还集成DI24/DO16/AI5/AO6通道，如图1-86所示。
需要注意的是，S7-300 PLC默认第一个地址是I136.0（Q136.0），单击“DI24/DO16”→“输入”→“I/O地址”，可以在该画面中修改I/O地址，如图1-87所示。
图1-86 CPU 314C-2 PN/DP的通道
图1-87 输入输出地址修改
单击“AI5/AO2”→“输入”→“通道0”，在该画面中，除了可以修改I/O地址外，还可以配置模拟量通道类型等信息。
在输入选项中，在0~3这四个通道中，测量类型中可以选择取消激活、电压和电流，如图1-88所示。建议在不使用某个模拟量通道时，选择取消激活，这样可以减轻CPU的负担。
图1-88 模拟量输入通道配置
当选择测量类型为电压时，测量范围有+/-10V和0~10V两个范围。当选择测量类型为电流时，测量类型有+/-20mA、0~20mA和4~20mA三个范围。
第4个通道可以接温度信号，温度单位可以选择摄氏度、华氏度和开尔文三种类型，测量类型有电阻（R-2L）和铂电阻（RTD-2L）两种。
在输出选项中，输出类型可以选择取消激活、电压和电流，如图1-89所示。当输出类型为电压时，测量范围有+/-10V和0~10V两个范围。当输出类型为电流时，测量类型有+/-20mA、0~20mA和4~20mA三个范围。
图1-89 模拟量输出通道配置
完成上述操作后，进行编译和保存。
在项目结构窗口中的“程序块”下单击“Main［OB1］”，打开程序编辑器窗口，单击程序段1的水平线，线将变为深色的加粗线。单击收藏夹的常开触点按钮，或单击指令树的“基本指令”→“位逻辑运算”，即可输入常开触点，如图1-90所示。然后完成程序的编写，如图1-91所示。
图1-90 在程序段1中输入常开触点
图1-91 编写程序
S7-300 PLC一般采用MPI通信协议下载程序，但是CPU 314C—2 PN/DP这款产品集成PROFINET接口，可以直接使用网线下载程序。