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项目一 HMI组态与调试入门

任务一 软件的安装

任务描述

安装软件：

1.安装TIA_Portal_STEP_7_Pro_WINCC_Professional_V15_1（PLC编程软件+WinCC触摸屏和上位机组态软件）。

2.安装SIMATIC_S7_PLC_simulation_V15_1（PLC的仿真软件）。

注意事项：

1.V15_1 支持Windows 10、Windows 8、Windows 7等操作系统，但必须都是64位系统。

2.安装前一定要关闭杀毒软件。

3.按顺序安装软件。

4.利用SIM_EKB_install_2017_12_24（博途软件的授权工具）进行授权。

相关知识

一、西门子主要新型HMI设备

HMI是Human Machine Interface（人机交互界面）的简称，泛指操作人员和机器设备交换信息的设备，即触摸显示屏、操作显示面板等。操作人员为使机器设备正确且可靠地工作，需要把控制指令、工艺参数、信息图片文档数据等通过HMI设备输入到机器设备的控制和运算单元，主要是PLC，PLC检测和获取机器设备的状态和控制流程信息，通过HMI设备反向传送和显示给操作人员。西门子把这类用于人机信息交流互动、双向沟通的人机界面设备统称为HMI设备。

早期的人机界面组件主要是按钮、开关、指示灯、机械记录仪和一些计量表计等。后来出现了拨码开关、电子数码管、半导体数码管、电子记录仪等用来输入、显示和记录一些简单的机器参数。工业计算机应用于生产现场以后，用CRT显示器和机械式键盘作为人机交互设备。西门子公司也先后推出了基于LCD液晶显示技术的各种操作员面板、触摸面板和多功能面板，这些型号的HMI设备在我国自动化领域获得非常广泛的应用。进入21世纪的第一个10年，液晶显示器技术日趋成熟，性价比不断提高，各大自动化设备厂商不断研发生产了型号功能各异的控制显示面板和触摸屏等。西门子公司自2008年陆续发布了4in[1]、6in Basic面板KTP400、KTP600等产品。随着高画质显示器技术蓬勃发展，人们对人机界面设备技术的认识和要求不断提高，2012年6月西门子公司发布了面向高端应用的SIMATIC HMI精智面板的产品，如KP900、TP1200等，以替代之前的多功能屏等高端产品，这是一个具有里程碑意义的系列产品，之前的许多面板产品陆续停产为应对中小规模控制系统的要求，在对之前众多型号的精简面板进行技术整合，提升性能之后，2014年6月第二代精简系列面板产品发布。

（一）SIMATIC HMI按键面板

KP8 PN和KP32 PN是新型可编程8个和32个功能的按键控制面板，可以显示5种LED颜色，前面板/背板为IP65/IP20防护等级，可靠性高，可以适应恶劣的工作环境，通过PROFINET以太网与S7-300/400、S7-1200/1500 PLC连接，通过STEP V5.5或博途工程软件编辑组态。

各种参数设置选项，大幅提高设备应用的灵活性，面板的后背集成有数字量I/O，可连接按键开关和指示灯等，按键面板集成PROFINET双端口交换机，支持总线型和环型拓扑结构，有效降低硬件成本并支持共享设备功能。故障安全型面板可直接连接急停设备和其他故障安全传感器，兼容所有标准PROFINET主控CPU，适用于所有应用的机器设备，在各种工厂或生产线的不同位置进行轻松操作。

（二）SIMATIC HMI精简面板

SIMATIC HMI精简面板早期的型号、款式较多，有单色、256色LCD（液晶）显示等，很方便地连接PROFINET网络，适用于低成本的简单应用场合。

第二代精简系列面板在色彩、清晰度和内在功能上都有很大提升，包含了HMI所有重要的基本功能，可广泛应用于机械工程各领域地操作和监控；采用全新设计的USB接口可连接键盘、鼠标或条码扫描仪，可快速实现U盘数据归档。通过PROFIBUS或PROFINET接口，新一代SIMATIC HMI精简面板可快速连接各种PLC。结合紧凑型模块化控制器SIMATIC S7-1200，优势更为突出。

（三）SIMATIC HMI精智面板

能够完成各种苛刻控制任务，开放性和可扩展性高，是功能齐备的高端控制面板。SIMATIC HMI精智面板是全新研发的触摸型面板和按键型面板产品。该产品系列包括下列型号：

1.显示屏尺寸分别为4in、7in、9in、12in和15in的5种KP按键型面板。

2.显示屏尺寸分别为7in、9in、12in、15in、19in和22in的6种TP触摸型面板。

3.显示屏尺寸为4in的按键型和触摸型面板。

（四）SIMATIC HMI移动面板

便于携带，可以在不同的地点灵活使用，适用于总线连接的操作与监控。不管何种场合或应用，当机器和工厂的现场操作和监控需要移动时，可以选用有线版和无线版移动操作员面板。

二、HMI设备的特点

HMI人机界面设备在自动化控制系统中的主要作用：

1.将机器生产系统控制过程中的数据信息（如转速、温度、工作时间、用电数等）集中动态显示在画面或图表中，生产和服务系统的过程量可以通过HMI设备画面中的显示输出域、量表、棒图、曲线、表格、动画、文字等形式实时动态地显示出来。对于操作员来说，控制过程的状态和信息直观、醒目，容易识别、分析、判断和记忆。

2.机器操作人员通过图形可视化的界面操作和监控机器的整个工作过程，通过画面上的按钮、开关、数据输入输出域、图形视图、报警视图控件等操控机器的启动停止，为机器配置和修改工艺参数，监视和查看整个工作控制过程，记录过程信息等。

3.报警功能。机器设备运行必须满足必要的条件，条件不满足即报警，这包含故障隐患报警，并可以提供报警原因分析。例如冷却水温不得高于某值，当超过该值时，将触发自动报警系统。

4.记录（归档）功能。无论是控制过程量的实时值，还是不定时可能发生的报警信息，都可以数据记录的形式记录下来，以某种文件的形式归纳成电子文档。当需要查看历史记录的时候，检索调阅即可。也可以通过网络打印机打印输出报表文件。

5.工艺参数的配方化管理，可以将众多产品的工艺参数一次性全部存储在HMI设备中，根据当前生产计划订单，随时调出装载到PLC，进行生产。

6.处理视频信号和视频文件，现场实时监控。

7.可以方便地接入互联网，实现远程诊断、远程维护，或通过手机查看诊断等应用。

8.配合PLC控制器的工作，与之构成生产服务控制系统的主要单元设备。

PLC控制设备、HMI设备都是机器生产控制系统中的重要设备，它们通过高速网络连接通信，特别是突出应用了工业以太网技术——PROFINET网络以后，兼容应用互联网技术，发展潜力巨大，展望远景广阔，是现代电气自动化的主要技术支柱之一，也是工业4.0时代装备制造智能化的主要技术之一。

现代机器设备控制系统的HMI设备主要有按键式面板、触摸式显示屏、按键式显示屏、既有按键又可触摸输入的显示屏、无线/有线传输移动面板、工业计算机（PC）等。随着大规模集成电路技术、LED显示器技术、软件工程和互联网技术的高速发展，日益成熟可靠，各自动化设备公司结合新技术、新工艺陆续推出新型控制面板（显示屏），处理信息的速度更快，存储数据信息的容量更大，紧密融合互联网技术，显示像素和色彩更加丰富逼真，信息交互功能越来越强，工作也更加稳定可靠。

西门子公司推出的SIMATIC HMI控制显示面板在工厂、电力、矿山、医院、航空航海、服务等各行业深耕细作，精益求精，应用已日趋广泛，已逐步取代老型号显示面板。这些面板不仅具有创新的设计和卓越的性能，而且还可通过TIA博途中的SIMATIC WinCC工程软件进行组态。其工程组态效率高，使应用者得心应手。老型号控制显示面板中的项目组态方案可以很方便地移植到新型显示面板中。新型面板突出强调了PROFINET网络技术的应用。

由于通过SIMATIC WinCC工程软件编辑组态的用户项目软件可以根据用户实际项目的发展变化需求进行灵活扩展改变，因此对于一个新的用户项目，可以先采用一个能够满足当前用户需求的经济解决方案，日后再根据具体需求，通过增加过程变量等方式进行扩展。这些过程都非常简洁高效。与此同时，创新的图形化用户界面，操作与监控更为直观便捷。用户只需根据应用，选择相应的显示屏规格和操作方式即可。

三、西门子TIA博途（Portal）自动化工程软件简介

西门子工业自动化集团的全集成自动化软件TIA博途，是业内领先采用统一工程组态和软件项目环境的自动化软件，几乎适用于所有自动化任务。借助该全新的工程技术软件平台，用户能够快速、直观地开发和调试自动化系统。与传统方法相比，无须花费大量时间集成各个软件包，同时显著降低了成本。TIA博途的设计兼顾高效性和易用性，适合新、老用户使用。此外，TIA博途作为一切未来软件工程组态包的基础，可对目前西门子全集成自动化中所涉及的所有自动化和驱动产品进行组态、编程和调试。

作为西门子所有软件工程组态包的一个集成组件，TIA博途平台可在所有组态界面间提供高级共享服务，向用户提供统一的导航并确保系统操作的一致性。TIA博途在控制参数、程序块、变量、消息等数据管理方面，所有数据只需输入一次，大大减少了自动化项目的软件工程组态时间，降低了成本。TIA博途的设计基于面向对象和集中数据管理，避免了数据输入错误，实现了无缝的数据一致性。使用项目范围的交叉索引系统，用户可在整个自动化项目内轻松查找数据和程序块，极大地缩短了软件项目的故障诊断和调试时间。

TIA博途采用此新型、统一软件框架，可在同一开发环境中组态西门子的所有可编程序控制器、人机界面和驱动装置。在控制器、驱动装置和人机界面之间建立通信时的共享任务，可大大降低连接和组态成本。

技能操作

一、安装前准备

步骤一：在Windows系统下，按下组合键WIN+R，输入“regedit”，如图1-1-1所示，打开注册表编辑器窗口。

步骤二：在左侧窗口中找到：计算机→HEEY_LOCAL_MACHINE→SYSTEM→CurrentControlSet→Control→Session Manager文件夹，在右侧窗口选中PendingFileRenameOperations文件，如图1-1-2所示，然后单击鼠标右键→删除。

步骤三：关闭杀毒软件。

二、安装软件

（一）安装TIA_Portal_STEP_7_Pro_WINCC_Professional_V15_1

步骤一：打开软件安装包所在文件夹，双击“TIA_Portal_STEP_7_Pro_WINCC_Pro_V15_1”应用程序，弹出图1-1-3。

步骤二：单击“下一步”，弹出图1-1-4。

步骤三：选中“简体中文（H）”，单击“下一步”，弹出图1-1-5。

步骤四：修改路径（也可以选择默认路径），单击“下一步”，弹出图1-1-6。

步骤五：计算机进行解压缩软件包，解压完成后，软件进行初始化，如图1-1-7所示。

步骤六：初始化完成，弹出图1-1-8。

步骤七：单击“下一步”，弹出图1-1-9。

步骤八：在窗口中选中“典型”配置，确定目标目录（也可以自行修改目录），单击“下一步”，弹出图1-1-10。

步骤九：勾选“本人接受所列出的许可协议中所有条款（A）”和“本人特此确认，已阅读并理解了有关产品安全操作的安全信息（S）”，单击“下一步”，弹出图1-1-11。

步骤十：勾选“我接受此计算机上的安全和权限设置（A）”，单击“下一步”，弹出图1-1-12。

步骤十一：单击“安装”，弹出图1-1-13，进入安装（该步骤时间比较长，需要耐心等待），安装完成后，弹出图1-1-14。

步骤十二：可以选择“是，立即重启计算机”，完成软件安装；也可以选择“否，稍后重启计算机”，弹出图1-1-15，单击“完成”，完成软件安装。

（二）安装SIMATIC_S7_PLC_simulation_V15_1

步骤一：打开软件安装包所在文件夹，双击“SIMATIC_S7PLCSIM_V15_1”应用程序，弹出图1-1-16。

步骤二：单击“下一步”，弹出图1-1-17。

步骤三：选中“简体中文（H）”，单击“下一步”，弹出图1-1-18。

步骤四：修改路径（也可以选择默认路径），单击“下一步”，弹出图1-1-19。

步骤五：计算机进行解压缩软件包，解压完成，软件进行初始化，初始化完成，弹出图1-1-20。

步骤六：单击“下一步”，弹出图1-1-21。

步骤七：选中“中文”，单击“下一步”，弹出图1-1-22。

步骤八：在窗口中选中“典型”配置，确定目标目录（也可以自行修改目录），单击“下一步”，弹出图1-1-23。

步骤九：勾选“本人接受所列出的许可协议中所有条款（A）”和“本人特此确认，已阅读并理解了有关产品安全操作的安全信息（S）”，单击“下一步”，弹出图1-1-24。

步骤十：勾选“我接受此计算机上的安全和权限设置（A）”，单击“下一步”，弹出图1-1-25。

步骤十一：单击“安装”，弹出图1-1-26，进入安装（该步骤时间比较长，需要耐心等待），安装完成后，弹出图1-1-27。

步骤十二：可以选择“是，立即重启计算机”，完成软件安装；也可以选择“否，稍后重启计算机”，弹出图1-1-28，单击“完成”，完成软件安装。

三、软件授权

（一）STEP7授权

步骤一：双击打开Sim_EKB_Install_2018_10_30（博途软件的授权工具）。

步骤二：在左侧窗口展开“TIA Portal”→“TIA Portal v15/v15.1”，在右侧窗口，找到并勾选2822（Step7 professional combo V15）和2823（Step7 professional V15），如图1-1-29所示。

步骤三：单击“安装长密钥”。

（二）WinCC授权

步骤一：在左侧窗口展开“TIA Portal”→“TIA Portal v15/v15.1”，选中“WinCC Prof v15”，在右侧窗口找到并勾选2542（WinCC ProDiag for RT Professional），2845［WinCC Professional（max.） combo］，2848［WinCC Professional（max.）］，2853（WinCC Client for RT Professional V15），2856［WinCC RT Professional（max.）］，如图1-1-30所示。

步骤二：单击“安装长密钥”。

步骤三：重启计算机。