3. 虚拟PLC硬件组态与程序下载

在上一节完成 PLCSIM Advanced 的安装与虚拟实例概念梳理之后，本节要把“虚拟 PLC”真正变成一个可下载、可运行、可被 HMI 访问的目标设备。核心工作全部在 TIA Portal 中完成：新建项目、添加 CPU 设备、组态 PROFINET 接口与 IP 参数、设置子网、指定下载路径，最后把一段简单逻辑程序下载到 PLCSIM Advanced 实例并验证运行。整个过程的关键在于：TIA Portal 里的“设备组态”必须与 PLCSIM Advanced 实例的网络参数严格一致，否则下载会失败或 HMI 无法连接。

一、创建项目与添加虚拟 CPU

打开 TIA Portal，选择“创建新项目”，项目名称建议使用能体现用途的命名，例如 VirtPLC_HMI_Demo，路径避免中文和空格。进入项目视图后，在“项目树 → 添加新设备”中展开“控制器”，选择与实际虚拟实例匹配的 CPU 型号。以 S7-1500 系列为例，常见选择为 CPU 1516-3 PN/DP 或 CPU 1511-1 PN。这里有一个容易忽略的对应关系：PLCSIM Advanced 实例的“虚拟 CPU 类型”必须与 TIA Portal 中添加的 CPU 型号一致，否则下载时会出现“目标设备类型不匹配”的报错。添加完成后，TIA Portal 会自动生成该 CPU 的设备视图与默认的 PROFINET 接口。

二、组态 PROFINET 接口、IP 地址与子网

双击设备视图中的 CPU，进入“设备概览”，选中 PROFINET 接口（通常标识为 X1），在下方“属性 → 常规 → 以太网地址”中设置参数。这里需要区分两个概念：IP 地址是设备在网络中的唯一标识，子网则决定哪些设备可以直接通信。对于虚拟联调，推荐使用一个独立的网段，避免与物理网卡、办公网络冲突。示例参数如下：

• IP 地址：192.168.0.10
• 子网掩码：255.255.255.0
• 子网：新建 PN/IE_1，网络 ID 为 192.168.0.0

设置完成后，TIA Portal 会在“网络视图”中显示该 CPU 及其 PROFINET 接口。此时还没有任何通信伙伴，但子网已经建立，后续 HMI 或其它虚拟设备只要加入同一子网即可通信。需要特别注意的是：PLCSIM Advanced 实例的 IP 地址必须与这里组态的 IP 完全一致，包括网段和主机号。如果实例使用 192.168.0.20，而 TIA Portal 中组态的是 192.168.0.10，下载时就会提示“无法建立连接”。

三、设置下载路径与 PG/PC 接口

下载路径的设置是虚拟联调中最容易出错的一环。TIA Portal 默认通过物理网卡搜索设备，而 PLCSIM Advanced 创建的是一个虚拟以太网适配器。因此需要在“在线访问”中把 PG/PC 接口指向该虚拟适配器。具体操作是：打开“在线访问”下拉菜单，选择 PLCSIM Virtual Eth. Adapter（不同版本名称可能略有差异，如 Siemens PLCSIM Virtual Ethernet Adapter），然后在其下选择“TCP/IP”协议。此时 TIA Portal 会通过该虚拟网卡扫描同一子网内的设备，正常情况下应能发现 PLCSIM Advanced 实例对应的虚拟 CPU。

如果扫描不到设备，按以下顺序排查：第一，确认 PLCSIM Advanced 实例已经启动且处于 RUN 或 STOP 状态；第二，确认实例的 IP 与 TIA Portal 组态的 IP 完全一致；第三，确认虚拟适配器在 Windows“网络连接”中已启用且未被防火墙拦截；第四，确认 TIA Portal 的 PG/PC 接口确实指向了虚拟适配器而非物理网卡。这四步覆盖了绝大多数下载失败场景。

四、编写并下载简单逻辑程序

为了验证下载链路和运行状态，不需要复杂程序。在 OB1 中编写一段起保停逻辑即可：

// OB1 起保停逻辑示例
// I0.0 启动按钮  I0.1 停止按钮  Q0.0 电机输出
"Q0.0" := ("I0.0" OR "Q0.0") AND NOT "I0.1";

// 定时器示例：启动后延时 3 秒置位 Q0.1
"TON_DB".TON(IN := "Q0.0",
             PT := T#3S);
"Q0.1" := "TON_DB".Q;

这段程序包含两个可观察点：Q0.0 的起保停状态，以及 Q0.1 在启动后延时 3 秒的置位行为。编写完成后点击“下载到设备”，TIA Portal 会依次执行编译、建立连接、下载硬件组态和程序块。下载过程中如果弹出“是否覆盖”或“是否启动模块”的提示，选择“全部覆盖”并“启动模块”。下载完成后，CPU 应进入 RUN 模式。

五、验证运行与结果判读

验证分两个层面。第一层是在线状态验证：在项目树中选中 CPU，点击“在线”，观察设备视图中的 CPU 是否显示绿色运行标识；打开“监视表”，添加 I0.0、I0.1、Q0.0、Q0.1 四个变量，切换到“监视”模式。第二层是逻辑行为验证：在监视表中强制 I0.0 为 TRUE，观察 Q0.0 是否变为 TRUE；再强制 I0.1 为 TRUE，观察 Q0.0 是否复位。对于定时器，可以在 Q0.0 为 TRUE 后观察 Q0.1 是否在约 3 秒后置位。

六、本节配置参数速查