西门子TIA（Totally Integrated Automation）博途V21作为该集成自动化平台的重大更新版本，聚焦“提升工程效率、强化系统可用性、扩展硬件适配、深化安全防护”四大核心目标，在AI辅助工程、编程组态、可视化监控、硬件支持及安全功能等方面实现全方位升级，精准解决工业自动化工程中的协作低效、兼容性不足、运维复杂等痛点，为数字化工厂转型提供更高效、可靠的技术支撑。
一、PLC编程与组态：效率与兼容性双提升
2.1 SIMATIC Source Documents 功能扩展
V21版本大幅扩展了SIMATIC Source Documents（SD，源文档）的功能，重点优化了FBD（功能块图）和SCL（结构化控制语言）块的导出/导入能力，首次实现与Git等主流版本控制系统的无缝集成，彻底解决了多工程师协作编程时的版本冲突、变更追溯难题。
升级后，FBD和SCL块可导出为标准文本格式，支持跨博途版本（V20及以上）兼容，工程师可通过Git等工具实现代码的版本管理、差异对比、协同修改，清晰追溯每一次代码变更的内容与责任人，尤其适合大型项目的多人协同开发。同时，支持通过Openness、VCI接口实现更便捷的对象导入导出，进一步适配自动化工程工作流。
2.2 数据块与编程功能优化
在数据块管理方面，V21针对S7-1500 CPU（V4.1固件及以上）优化了数据块下载功能，新增“保持实际值”选项，即使数据块结构发生更改（需开启优化块访问），下载到设备时仍可保留数据块的当前实际值，无需重新初始化，避免因数据丢失导致的生产中断，尤其适合连续性生产场景。
编程体验方面，增强了命名值数据类型的细节支持，优化了细节视图、在线功能、注释显示，以及重命名时的引用位置自动更新功能，减少因变量重命名导致的代码错误；Trace功能得到扩展，可直接记录和诊断Motion Control技术对象的事件，便于快速定位运动控制相关的故障；新增用于S7-1500软件控制器与实时信息总线通信的专用指令，简化了总线通信的编程难度。
2.3 项目升级与迁移规范
V21对项目升级和经典项目迁移做出了明确调整：从V21开始，仅支持升级V14及更高版本的项目和库，V13或更早版本的项目需先升级至V13 SP1/SP2，再升级至V21之前的版本（如V20），最后升级至V21；同时，V21不再支持直接迁移经典项目或中间迁移文件，需借助V14-V16的集成迁移功能，或V17-V20的外部迁移工具完成迁移，工程师在升级前需做好项目备份与版本确认。
二、WinCC Unified：可视化与通信能力全面升级
SIMATIC WinCC Unified作为TIA博途的可视化核心，在V21版本中实现了组态效率、通信能力、运行时体验的全方位提升，更好地适配工业监控场景的多样化需求。
2.1 组态效率优化
升级后的WinCC Unified优化了迁移工具（Data2Unified），支持将VB脚本转换为JavaScript，降低了旧项目迁移的工作量；标签管理更加智能，仅统计实际使用的标签，减少冗余配置，提升组态效率；新增报警指示器、报警线等新控件，丰富了可视化展示形式；参数集控制支持数组标签、可配置字段标签和小数位调整，适配不同工艺的参数监控需求；同时，支持多显示器显示、远程网络访问，方便工程师在不同场景下进行监控操作。
2.2 通信与数据管理增强
通信能力方面，新增MQTT Provider功能，可实现WinCC Unified RT与其他设备的实时数据交互，更便捷地对接物联网平台；OPC UA功能得到扩展，支持PLC报警、多实例报警以及历史数据读取，提升了与其他系统的集成能力；新增Modbus RTU主站支持、S7-200 SMART驱动适配，进一步拓宽了通信覆盖范围。
数据管理方面，推出WinCC Unified Data Hub功能，可将全厂多产线的生产数据、设备报警记录、合规审计日志等集中归档，实现生产数据的统一管理与透明化追溯，尤其适合制药、食品等对数据合规要求较高的行业，无需手动整理数据即可满足FDA等认证的溯源需求。此外，Audit & Reporting功能新增预配置Audit查看器设置和报表生成作业，可自动生成合规报表，减少人工统计工作量。
三、硬件支持：新硬件适配与固件升级
V21版本同步更新了硬件支持目录，新增多款硬件设备，并对现有CPU固件进行升级，进一步提升系统性能与灵活性。
3.1 新硬件与固件升级
S7-1500/ET 200 CPU推出V4.1固件，优化了OPC UA服务器/客户端的配置限制，增强了用户管理和Web服务器功能，支持跨项目等时同步模式；S7-1500 R/H CPU（V4.1固件）新增RUN模式下硬件更改（CiR）功能，可在生产线正常运行时修改硬件组态，大幅提升冗余系统的可用性，同时GDS Push更新证书功能增强了安全防护，CPU 1517H/1518HF的PROFINET IO设备连接数量从256个扩展至512个，满足大型项目的连接需求。
新增第二代S7-1200 G2 PLC，具备更快的执行速度、更完善的安全功能和Motion Control扩展，支持PTO运动控制工艺对象、OPC UA服务器功能、系统Web服务器界面，以及PLCSIM Advanced V8.0仿真，其产品组合进一步扩展，新增电池板BB1297（为实时时钟提供近1年缓冲）、高密度IO模块（16DI/16DO）和CP1243-1 G2以太网通信模块（支持多种远程通信协议及云连接）。
3.2 分布式IO与网络优化
推出全新高防护等级（IP65/67）的ET 200eco PN M12-L安全模块，首次集成F-DI、F-DQ、可组态DIQ通道和一个IO-Link主站B类端口（可用作F-DQ），减少布线工作量，提升现场应用的安全性与灵活性；ET 200SP故障安全模块新增F-DQ 4x24VDC/2A PM HF模块（具备最后有效值LVV功能，功耗和运行温度更低），F-DI 8x24VDC HF模块升级至V3.0固件，新增安全计数相关功能。
PROFINET网络新增安全认证方法（安全等级1）、跨项目等时同步模式，提升了网络通信的安全性与同步精度；同时支持AS-i 5主站的配置，进一步拓宽了现场总线的适配范围。
四、运动控制：性能提升与功能扩展
随着V21版本及CPU V4.1固件的发布，S7-1500T运动控制工艺对象升级至V10.0版本，在性能与功能上实现重大突破，更好地适配复杂运动控制场景。
性能方面，S7-1500T CPU通过多核处理优化，可将复杂运动控制应用的CPU处理时间缩短最高30%，提升了运动控制的响应速度与稳定性；功能方面，新增多项实用功能：支持通过MC_PositionProfile指令利用基于时间的凸轮曲线，实现定位轴或同步轴的相对/绝对运动；通过MC_MotionInSuperimposedAxes指令，可在基本运动之上动态叠加额外运动设定值，实现复杂复合运动；新增MC_SetCamRangeScaling指令，可动态调整凸轮的主轴/从轴运动范围，无需修改原有凸轮配置；配备双IRT接口的S7-1500T CPU可组态为IRT智能设备，实现跨PLC之间的等时同步操作。
此外，新增CPU 1516T/TF-3 PN和CPU 1517T/TF-3 PN，支持带偏移腕部的六轴关节臂运动机构类型，通过全新L6几何参数支持腕部相对于A1轴的水平偏移，进一步扩展了运动控制的应用场景。
五、安全防护：全方位强化，防范风险
V21版本在安全防护方面进行了多维度升级，从数据保护、用户管理、硬件安全等方面提升系统安全性，防范恶意攻击与数据泄露。
PLC存储卡保护得到增强，在现有保护机制基础上新增额外安全特性，下载到存储卡中的PLC组态数据受到加密保护，从存储卡上载项目时需输入对应密码，有效防止组态数据被非法窃取或篡改；用户管理和访问控制（UMAC）新增运行过程中用户账号锁定功能，可通过组态限制账号尝试次数，防范暴力破解攻击，提升中央用户管理的安全性。
此外，TIA博途V21增强了软件完整性保护，优化了安全组态流程，支持通过拖放方式分配F-CPU与标准CPU之间的通信连接，降低安全组态的操作门槛；OPC UA功能支持通过GDS管理证书，进一步提升了通信过程的安全性。
六、其他工程工具与系统功能优化
6.1 工程协作与管理增强
TIA Portal Multiuser Engineering新增全局库的独占多用户模式，避免多工程师同时修改全局库导致的冲突；变更跟踪功能支持记录工程变更日志，清晰追溯每一次项目修改的内容、时间与责任人，便于项目管理与问题排查；全局搜索、软件单元等功能也得到优化，提升了工程操作的便捷性。
6.2 配套工具升级
SIMATIC Visualization Architect (SiVArc)支持新设备、颜色调色板、布局旋转角等功能，提升可视化组态的灵活性；SINAMICS Startdrive支持新驱动器、新的下载模式、Trace on device等功能，优化了驱动组态与调试体验；TIA Portal Openness & CAx & VCI的API得到增强，支持更高效的自动化和数据交换，便于与第三方工具集成。
此外，工程选项（如TIA Portal Safety Validation Assistant、TIA Portal Test Suite、中央用户管理UMC、STEP 7 Safety等）均新增相关功能，进一步完善了工程组态的全流程支持。
七、总结
西门子TIA博途V21并非简单的功能堆砌，而是围绕“效率、可靠、安全、兼容”四大核心，对工程组态全流程进行的系统性升级。AI工程助手、Git版本控制集成、WinCC Unified Data Hub、CiR在线硬件修改等核心功能，精准解决了工业自动化工程中的协作低效、数据分散、运维复杂等痛点；新硬件适配与运动控制功能扩展，进一步拓宽了应用场景；全方位的安全防护升级，为数字化工厂提供了更可靠的安全保障。
整体而言，V21版本降低了自动化工程的开发与运维门槛，提升了系统的可用性与扩展性，为企业数字化转型提供了更强大的技术支撑，尤其适合大型协同项目、连续性生产场景以及对数字化、智能化要求较高的行业应用。