2. TIA Portal项目创建与设备组态基础
TIA Portal（博途）是西门子全集成自动化工程的统一平台，一个项目文件（.ap*）承载了硬件组态、网络连接、程序块、HMI画面等全部工程数据。本章围绕“从零建一个可联调的最小工程”展开：新建项目、添加PLC与HMI、在设备视图与网络视图之间切换、规划设备名与IP地址，并建立离线/在线的基本概念。这些操作是后续下载、仿真、联调的前提，任何一步的命名或地址错误，都会在下载阶段以“无法建立连接”或“设备名不匹配”的形式暴露出来。
一、新建项目与项目结构
启动TIA Portal后，在“项目视图”中点击“创建新项目”，填写项目名称（如 Line1_Demo）、存储路径、作者与注释，点击“创建”。项目创建后，左侧项目树会生成一个空壳结构，包含“设备与网络”“PLC编程”“可视化”“在线访问”等根节点。此时项目内没有任何设备，需要手动添加。
建议在项目创建阶段就确定命名规范，例如项目名采用“产线_功能_版本”，设备名采用“区域_设备类型_编号”。命名规范一旦确定，后续所有设备名、变量名、HMI连接名都沿用同一套规则，可显著降低联调时的排查成本。
二、添加PLC与HMI设备
在项目树中双击“添加新设备”，弹出设备选择窗口。以S7-1200为例，选择“控制器 → SIMATIC S7-1200 → CPU 1214C DC/DC/DC → 6ES7 214-1AG40-0XB0”，版本选择与实际硬件一致的固件版本（如V4.5）。设备名可先填 PLC_1，后续再按规范修改。点击“确定”后，PLC被加入项目树，同时自动打开“设备视图”。
HMI的添加方式相同：选择“HMI → SIMATIC 精智面板 → TP700 Comfort”，版本与实物一致。添加后HMI同样出现在项目树中，并生成一个默认画面。此时项目树中应能看到两个设备节点，各自展开后包含“设备组态”“在线和诊断”“程序块/画面”等子项。
三、设备视图与网络视图的切换
设备视图（Device View）面向“单台设备内部”：左侧是硬件目录，中间是机架/导轨，可拖拽模块到槽位，查看I/O地址、模块属性。网络视图（Network View）面向“设备之间的连接”：以图形方式显示各设备的以太网口、PROFINET/PROFIBUS网络、HMI连接等。
两个视图通过编辑器上方的标签页切换，快捷键为 Ctrl+Page Up / Ctrl+Page Down。典型工作顺序是：先在设备视图完成每台设备的硬件组态与I/O地址分配，再切到网络视图建立PLC与HMI的通信连接。网络视图中，用鼠标从PLC的PROFINET接口拖到HMI的以太网口，即可生成一条绿色连线，表示已建立通信关系。
四、设备命名与IP地址规划
PROFINET通信依赖两个关键标识：设备名称（Device Name）和IP地址。设备名称是PROFINET的“逻辑身份”，用于在线分配和替换设备；IP地址是TCP/IP层的“网络身份”，用于HMI、上位机、编程电脑的访问。两者必须同时正确，通信才能建立。
在设备视图中双击PLC的PROFINET接口（如 X1），在“属性 → 以太网地址”中设置：
- IP地址：
192.168.0.1 - 子网掩码：
255.255.255.0 - 设备名称：
plc-line1（建议小写、无空格、无中文）
HMI侧设置为：IP地址 192.168.0.2，子网掩码相同，设备名称 hmi-line1。编程电脑（PG/PC）的网卡需设置为同网段，例如 192.168.0.100。三者在同一子网内，才能互相访问。
| 设备 | 设备名称 | IP地址 | 子网掩码 |
|---|---|---|---|
| PLC_1（S7-1200） | plc-line1 | 192.168.0.1 | 255.255.255.0 |
| HMI_1（TP700） | hmi-line1 | 192.168.0.2 | 255.255.255.0 |
| 编程电脑 | — | 192.168.0.100 | 255.255.255.0 |
设备名称的分配分两步：先在离线组态中填写名称，再通过“在线访问 → 分配设备名称”将名称写入实际硬件的PROFINET接口。若只改了离线名称而未在线分配，PLC实际名称仍是出厂默认值（如 plc_1），HMI将无法通过名称找到PLC。
五、离线与在线概念
离线（Offline）指项目中的组态数据，保存在电脑硬盘上；在线（Online）指PLC/HMI中实际运行的数据。两者可能不一致，例如修改了IP地址但未下载，或在线修改了程序但未上传。TIA Portal通过编辑器标题栏的“离线/在线”标识和项目树的在线状态图标来区分。
常用操作包括：下载（Download）将离线组态写入设备；上传（Upload）将设备中的组态读回项目；在线和诊断（Online & Diagnostics）查看设备状态、IP、固件版本、诊断缓冲区。下载前建议先“编译”项目，检查是否有组态错误。
六、本节操作关系图
下图把本节的关键对象与操作关系集中呈现：左侧是离线项目中的组态数据，右侧是实际设备中的在线数据，中间通过下载/上传/在线分配设备名称建立联系。图中同时标出了PLC、HMI与编程电脑的IP规划，以及设备视图与网络视图各自负责的组态内容。
七、常见问题与判断依据
完成上述组态后，可通过以下现象判断是否正常：项目树中PLC与HMI均无红色错误标记；网络视图中PLC与HMI之间有一条绿色连线；编译后“编译结果”窗口显示0错误；将编程电脑网卡设为192.168.0.100后，在“在线访问”中能扫描到plc-line1与hmi-line1两个设备。若扫描不到，优先检查网线、网卡网段、设备名称是否已在线分配。
需要特别注意的是，设备名称与IP地址虽然都在“以太网地址”属性中设置，但作用层次不同：IP地址用于IP层寻址，设备名称用于PROFINET的设备识别与替换。实际工程中，更换一台同型号PLC时，只要将原设备名称重新分配给新PLC，HMI无需修改即可继续通信，这正是设备名称机制的价值所在。