TIA Portal

Nawet najlepszy sprzęt jest bezwartościowy bez dobrego oprogramowania. To programista określa, co i w jaki sposób ma wykonywać jednostka centralna. Do tego celu potrzebuje środowiska programistycznego pozwalającego na stworzenie kodu programu, kompilację oraz umieszczenie go w pamięci sterownika, co krótko można nazwać programowaniem.

Wraz z pojawieniem się nowego sterownika SIMATIC S7-1200 firma Siemens wprowadziła nowoczesne środowisko TIA Portal (ang. Totally Integrated Automation), którego cechą charakterystyczną była integracja różnych systemów SIMATIC. W skład środowiska wchodzi Step7 V13 służący do tworzenia i testowania kodu programu dla sterownika PLC oraz WinCC V13 pozwalający tworzyć wizualizację działania maszyny lub procesu dla paneli SIMATIC HMI (ang. Human-Machine Interface).

Część projektowa jest tak przygotowana, aby w przejrzysty sposób oddzielić projekt tworzony na panel operatorski HMI od projektu na sterownik PLC, przy zachowaniu jednoczesnego podglądu obu tych projektów. Zachowano bezpośredni dostęp do
konfiguracji sprzętowej sterownika PLC z poziomu tworzonego kodu programu. Obiekty oraz zmienne pomiędzy projektami HMI i PLC można przeciągnąć myszką. Programowanie odbywa się w sposób intuicyjny dzięki edytorowi zorientowanemu na zadania
użytkownika. Wszystkie edytory są dostępne z jednego wspólnego miejsca i użytkownik może się swobodnie pomiędzy nimi przełączać. Istnieje możliwość tworzenia własnych bibliotek funkcji i obiektów z projektu HMI, które można potem wielokrotnie wykorzystywać w nowo tworzonych projektach. Dostępne są też bezpośrednio funkcje diagnostyczne oraz możliwość podglądu pracy sterownika online. TIA Portal jest pierwszym narzędziem umożliwiającym niezawodną i wygodną współpracę różnych systemów automatyki. Firma Siemens wprowadziła dwie wersje tego oprogramowania:

Basic — łączy wszystkie funkcje projektowe tylko dla sterowników rodziny SIMATIC S7-1200 oraz paneli SIMATIC HMI Basic,

Professional — jedno środowisko projektowe udostępniające funkcje związane z każdym sterownikiem SIMATIC.

Uzyskanie środowiska TIA PORTAL

Jeżeli nie masz jeszcze tego oprogramowania, to podam Ci dwa sposoby na uzyskanie wersji instalacyjnej TIA Portal V13.

1. Bezpłatne zamówienie płyty DVD

Oprogramowanie można zamówić na serwerze FTP, która zostanie wysłana kurierem przez firmę Siemens. Należy wysłać e-mail na adres simatic.pl@siemens.com z prośbą o wysłanie płyty DVD z instalacją TIA Portal V13 już z Service Pack 1.

2. Pobranie ze strony WWW firmy Siemens

Środowisko programistyczne TIA Portal można bezpłatnie pobrać ze strony internetowej firmy Siemens.

Aby móc to zrobić, trzeba tam mieć aktywne konto, zatem należy się zarejestrować. Rejestracja odbywa się na stronie http://www.support.industry.siemens.com. Następnie trzeba pobrać STEP 7 Professional V13 SP1 oraz SIMATIC STEP 7 PLCSIM V13 SP1 für STEP 7 Basic und STEP 7 Professional. 

To wszystko pobierzesz ze strony wsparcia technicznego [14].

Jeżeli masz już zainstalowany TIA Portal V13 bez SP1 oraz PLCSIM bez SP1, to pobierz tylko service pack.

Instalacja TIA PORTAL

Znając ogólne możliwości środowiska oraz sposoby jego uzyskania, możemy przystąpić do instalacji. Jedynym ograniczeniem wersji trial jest jego działanie wynoszące tylko 21 dni. W ciągu tego okresu masz czas na zapoznanie się z oprogramowaniem, ponieważ ma ono pełną funkcjonalność.

Zalecane wymagania, jakie musi spełniać konfiguracja komputera, aby można było zainstalować TIA Portal V13 Professional, to:

• system operacyjny — Windows 7 Professional ×64 SP1 lub wyższy,
• procesor — Intel Core i5-3320M 3,3 GHz lub lepszy,
• RAM — 8 GB.

Oczywiście, jeśli będziesz miał wersję instalacyjną TIA Portal już z SP1 (tak samo PLCSIM z SP1), to instalacja zajmie Ci mniej czasu.

Opis TIA Portal

Mamy już zainstalowany najnowszy pakiet pozwalający na zapoznanie się z wszystkimi możliwościami sterownika rodziny SIMATIC S7-1200.

Instalator umieścił na pulpicie skrót do programu TIA Portal V13, więc klikamy dwukrotnie tę ikonę i po chwili otworzy się środowisko. Mamy do dyspozycji dwa rodzaje wyglądu TIA Portal — Project View lub Portal View. W dalszej części książki będziemy wykorzystywać tylko Project View, więc w lewym dolnym rogu klikamy Project view, co spowoduje otworzenie innego wyglądu środowiska. Pojawi się okno jak na rysunku 2.1. 

W tej chwili nie masz jeszcze dodanego do projektu sterownika PLC, dlatego widoki są różne. Teraz zostanie przedstawiony krótki opis środowiska, abyś znał najważniejsze funkcje oraz wiedział, gdzie je znaleźć.

1. Title bar (pasek tytułu) — wyświetla nazwę projektu.
2. Menu bar (pasek Menu) — zawiera wszystkie funkcjonalności, które można wykorzystać podczas pracy.
3. Toolbar (pasek narzędzi) — zawiera najczęściej używane funkcjonalności.

Rysunek 2.1. Środowisko TIA Portal

4. Project tree (nawigator projektu):

a) Title bar (pasek tytułu) — zawiera przyciski do ukrywania całego nawigatora projektu;
b) Toolbar (pasek narzędzi) — umożliwia utworzenie nowego folderu grupującego funkcje z folderu Program blocks;
c) Project (projekt):

• Add new device — umożliwia dodanie nowego urządzenia do projektu,
• Device & network — konfiguracja urządzeń i sieci;

d) Devices (urządzenia) — oddzielny obiekt przedstawiający dodane urządzenia do projektu mający niezależną nazwę. Wszystkie czynności powiązane z tym urządzeniem należy wykonywać w tym miejscu. Dodanie dwóch urządzeń (dwóch sterowników) powoduje utworzenie dwóch takich obiektów:

• Device configuration — przejście do konfiguracji sprzętowej sterownika,
• Online & diagnostic — połączenie się online ze sterownikiem,
• Program blocks — tworzenie i zarządzanie funkcjami oraz blokami danych,
• Technology objects — dodanie nowych obiektów związanych ze sterowaniem ruchem silników (motion control) oraz regulatorów PID,
• External source files — dołączenie zewnętrznych bloków danych i funkcji napisanych w S7-SCL w celu dodania ich do projektu,
• PLC tags — umożliwia utworzenie tabel zmiennych symbolicznych opisujących fizyczny sprzęt sterownika,
• PLC data types — pozwala utworzyć struktury danych, które mogą być wykorzystane wielokrotnie w kodzie programu. W poprzedniej wersji oprogramowania znane jako UDT (ang. User Data Type),
• Watch and force tables — umożliwia podgląd i wymuszanie wartości wybranych zmiennych podczas pracy sterownika PLC,
• Traces — analizator logiczny pozwalający na podgląd wybranych sygnałów, ich zależności względem siebie w postaci graficznej podczas pracy sterownika PLC,
• Program info — zawiera szczegółowe informacje o kodzie programu, strukturze wywołań funkcji i miejscach wykorzystania zmiennych. Przedstawia także wykorzystane zasoby sprzętowe sterownika,
• Device proxy data — pozwala na wymianę danych pomiędzy projektami, niekoniecznie utworzonymi w TIA Portal,
• Text lists — zarządzanie listą tekstów, które zostaną wyświetlone w przypadku wystąpienia alarmu,
• Local modules — przejście do zarządzania dodatkowymi modułami dołączonymi do sterownika PLC;

e) Common data — obiekt zawiera dane, które są dostępne dla wszystkich urządzeń występujących w projekcie:

• Alarm classes — możliwość utworzenia do 16 klas alarmów odpowiadających założeniom tworzonego oprogramowania,
• Text lists — zarządzanie listą tekstów powiązanych z alarmami,
• Logs — tworzone są automatycznie podczas niektórych zmian w projekcie i zawierają szczegółowe informacje o przeprowadzonej operacji,
• Instruction profiles — umożliwiają stworzenie własnego profilu z wbudowanymi funkcjami, które znajdują się w karcie zadań;

f) Documentation settings (ustawienia dokumentu) — pozwala na utworzenie szablonu dokumentacji projektu:

• Document information — możliwość wprowadzenia szczegółowych informacji opisujących tworzony projekt,
• Frames — umożliwia zaprojektowanie ramki, która zostanie umieszczona na drukowanym projekcie,
• Cover pages — projektowanie strony tytułowej projektu;

g) Languages & resources — projekt można wyświetlić w innych językach dzięki możliwości przetłumaczenia wszystkich występujących fraz:

• Project languages — wybór języków, w jakich będzie można wyświetlić projekt, oraz języka, w jakim jest aktualnie edytowany projekt,
• Project texts — zawiera wszystkie teksty, które wykorzystano podczas tworzenia projektu. Umożliwia również tłumaczenie tekstów pomiędzy językami lub wyeksportowanie do pliku,
• Project graphics — zarządzanie grafiką w projekcje HMI w zależności od języka;

h) Online access — zawiera wszystkie dostępne interfejsy pozwalające połączyć się ze sterownikiem oraz wyświetlić wszystkie urządzenia podłączone do tych interfejsów. Z tego miejsca można przeprowadzić konfigurację określonych parametrów urządzenia;

i) Card Reader/USB memory — zarządzanie dostępnymi czytnikami kart oraz innymi podłączonymi magazynami danych.

5. Reference project (projekt wzorcowy) — pozwala na otwarcie dodatkowego projektu, który jest tylko do odczytu. Możliwe jest jedynie kopiowanie bloków do bieżącego projektu oraz porównywanie projektu wzorcowego z bieżącym.

6. Detail view (widok szczegółowy) — umożliwia szczegółowy podgląd zaznaczonego obiektu.

7. Work area (obszar roboczy) — miejsce pozwalające na tworzenie kodu programu lub edycję konfiguracji sprzętowej, w której są dostępne dodatkowe zakładki:

a) Topology view — wyświetlenie, identyfikacja oraz konfiguracja połączeń pomiędzy urządzeniami;
b) Network view — konfiguracja parametrów związanych z pracą urządzenia w sieci;
c) Device view — konfiguracja parametrów urządzeń dodanych do projektu.

8. Divider (separator) — oddziela interfejsy programu. Zawarte strzałki można wykorzystać do ukrycia lub pokazania danego interfejsu.

9. Inspector window (okno nadzoru):
a) Properties:

• General — główna lista pogrupowanych opcji związanych z zaznaczonym obiektem. Każda z nich po zaznaczeniu umożliwia przejście do dalszej konfiguracji,
• IO tags — dostępne wejścia oraz wyjścia analogowe i cyfrowe, wraz z ich fizycznymi adresami. W tym miejscu można te adresy opisać za pomocą nazw symbolicznych oraz dodać komentarze,
• System constants — podgląd dostępnych modułów sprzętowych sterownika wraz z ich numerami identyfikacyjnymi,
• Texts — podgląd wybranych języków referencyjnych projektu;

b) Info:

• General — wyświetla aktualne informacje o wykonywanych czynnościach związanych z projektem,
• Cross-references — wyświetla szczegółowe informacje o wszystkich miejscach użycia w całym kodzie programu zaznaczonej zmiennej lub funkcji w obszarze roboczym,
• Compile — wyświetla aktualne informacje o wynikach wykonywanej kompilacji kodu programu lub konfiguracji sprzętowej,
• Syntax — wyświetla informacje związane z błędami w trakcie tworzenia kodu programu;

c) Diagnostics:

• Device information — wyświetla informacje związane z urządzeniami znajdującymi się w projekcie podczas pracy w trybie online,
• Connection information — wyświetla szczegółowe informacje o połączeniach komunikacyjnych pomiędzy urządzeniami znajdującymi się w projekcie,
• Alarm display — wyświetlanie zgłaszanych alarmów, które umieszczono w kodzie programu.

10. Changing to the Portal View (zmiana widoku) — umożliwia przejście do innego widoku TIA Portal.

11. Editor bar (pasek edycji) — umieszczone są tu wszystkie okna, które są wykorzystywane w obszarze roboczym. Przy większej liczbie otwartych okien tego samego typu następuje ich zgrupowanie.

12. Status bar with progres display (pasek statusu) — umożliwia podgląd stanu
procesu, który jest aktualnie realizowany.

13. Task cards (karta zadań) — różni się zawartością kart w zależności od wybranego obszaru roboczego:

a) Instruction:
Favorites — tutaj można umieszczać najczęściej używane funkcje,
Basic instruction:

• Bit logic operation — funkcje wykrywania zboczy sygnału,
• Timer operation — funkcje programowych timerów,
• Counter operation — funkcje programowych liczników,
• Math function — funkcje matematyczne,
• Move operation — funkcje przenoszenia danych,
• Operation — funkcje konwersji danych,
• Program control operation — instrukcje sterowania programem,
• Word logic operations — operacje logiczne na liczbach,
• Shift and rotate — funkcje przesuwania bitowego liczby,

Exendend instruction:

• Data and time-of-day — funkcje dotyczące zegara czasu rzeczywistego i kalendarza,
• String+Char — funkcje dotyczące znaków i łańcuchów znaków,
• Distributed I/O — funkcje dotyczące obsługi modułów rozproszonych wejść-wyjść,
• Interrupts — funkcje dotyczące obsługi przerwań,
• Diagnostics — funkcje dotyczące diagnostyki,
• Pulse — funkcje dotyczące generowania impulsów,
• Recipe and data logging — funkcje zarządzania recepturami oraz logowaniem danych,
• Data block control — funkcje obsługi bloków danych znajdujących się w pamięci ładowania,
• Addressing — funkcje obsługi adresów zewnętrznych urządzeń,

Technology:

• Countig — funkcje obsługi sprzętowych szybkich liczników,
• PID Control — funkcje obsługi regulatorów PID,
• Motion Control — funkcje sterujące napędami,

Communication:

• S7 communication — funkcje obsługujące typowy protokół S7,
• Open user communication — funkcje obsługujące otwarte protokoły komunikacyjne,
• Web Server — funkcja komunikacyjna z wbudowanym serwerem WWW,
• Others — funkcje obsługi standardu Modbus TCP,
• Communication procesor — funkcje obsługujące komunikację z wykorzystaniem zewnętrznych modułów komunikacyjnych,
• TeleService — funkcja obsługująca wysyłanie e-maili;

b) Testing — przedstawia dostępne informacje podczas połączenia się ze sterownikiem online:

• CPU operator panel — pozwala na przełączanie trybów pracy sterownika,
• Call environment — pozwala ustawić hierarchię wywołań debugowanej funkcji,
• Breakpoints — zarządzanie punktami zatrzymań podczas debugowania funkcji w trybie krokowym,
• Call hierarchy — podczas debugowania jest możliwe śledzenie hierarchii połączeń bloków;

c) Task:

• Find and replace — umożliwia wyszukanie w aktualnie otwartym edytorze wszystkich pasujących tekstów do szukanego klucza,
• Languages & resources — umożliwia zmianę języka, w jakim jest edytowany projekt;

d) Libraries:

• Project library — miejsce do umieszczania obiektów, które będą wykorzystane w projekcie kilkakrotnie,
• Global libraries — zarządzanie globalną biblioteką, której elementy będą dostępne do wykorzystania w wielu innych projektach,
• Info (project library) — wyświetlanie zawartości elementów zaznaczonej biblioteki;

e) Hardware catalog:

• Catalog — podczas tworzenia konfiguracji sprzętowej sterownika umożliwia wyszukanie urządzenia i dodanie go do projektu,
• Information — zawiera szczegółowe informacje o zaznaczonym elemencie z panelu Catalog;

f) Online tools — przedstawia dostępne informacje podczas połączenia się ze sterownikiem online:

• CPU operator panel — aktualne tryby pracy sterownika,
• Cycle time — aktualny czas cyklu sterownika,
• Memory — aktualne wykorzystanie każdej z dostępnych pamięci użytkownika.

Środowisko TIA Portal jest dosyć rozbudowane, ale już niedługo zauważysz, jak dobrze jest przemyślane. Taki układ znacznie przyśpiesza pracę programisty.

Szkoła programisty PLC. Sterowniki Przemysłowe, Tomasz Gilewski. wyd. Helion