西门子PCS7第一讲,共三讲

ChongqingUniversityofScience&Technology1/56目的要求：了解PCS7的组成形式，网络结构、操作站、控制站的结构特点等。重点：PCS7的组成、网络结构、操作站和控制站概述难点：无（概述性内容）。课时：2西门子PCS7第一讲ChongqingUniversityofScience&Technology2/56主要内容：PCS7系统结构与特点PCS7与DCS/PLC比较PCS7自动化系统ASPCS7网络结构PCS7操作员站OSPCS7工程师站ES西门子PCS7第一讲ChongqingUniversityofScience&Technology3/56一、PCS7系统结构与特点.结构SAPR/3@@OfficeLANEthernetOfficeLANEthernet工厂维护工厂信息@PCS7/OPC-ServerInternet/Intranet工厂优化先进控制软件包OS-LANEthernetOS客户机/多客户机OS-服务器(冗余)批处理服务器/客户机服务器ESSIMATICPDMEngineeringToolsetOS单站(多屏)IndustrialEthernet/FastEthernetPROFIBUS-PAET200MFail-SafeDP/PA-LinkAS414F/FHAS417F/FHET200MPROFIBUS-DPPROFIBUS-DPCOx,NOx,...AS417AS416AS414ET200MEx-I/OHARTPROFIBUS-DPDP/PA-LinkET200iSPROFIBUS-PAPROFIBUS-DPOSOPAS414HAS417HET200MPROFIBUS-DPDP/PA-LinkPROFIBUS-PAY-LinkCOx,NOx,...OSESPCS7启动包AS414PCS：ProcessControlSystemChongqingUniversityofScience&Technology4/56SIEMENSPLC网络结构三层网络结构现场总线层：PROFIBUSDP与PA，是联系控制站（AS）与现场站或设备的纽带控制总线层：工业以太网，是连接控制站（AS）与服务器或操作站的桥梁。厂级网络：标准以太网，是建立服务器与操作站或上层厂级网络通讯的关键。ChongqingUniversityofScience&Technology5/56SIEMENSPLC系统特点产品种类多全集成自动化系统开放性模块化结构,强大的诊断功能易学易用编程语言强大的控制功能系统能力12冗余服务器,5,000“控制回路“/服务器,32客户机/服务器,64控制站/服务器2020/5/21二、PCS7与DCS/PLC的比较PCS7全集成自动化PCS7与PLC和DCS的对比PCS7模块化结构ChongqingUniversityofScience&Technology7/56PCS7－全集成自动化基于全集成自动化思想的过程控制系统SIMATICPCS7基于以下标准部件:西门子人机界面西门子软件西门子工业控制计算机西门子控制器西门子网络产品西门子基于DP分布式I/OComponentsSIMATICPCS7全集成自动化系统ChongqingUniversityofScience&Technology8/56PCS7－全集成自动化SIMATICPCS7将过程控制与制造业控制毫无障碍地连接在一起分布式IO工业控制器人机界面产品总线产品统一的通讯统一的组态和编程过程控制系统统一的数据库管理ChongqingUniversityofScience&Technology9/56PCS7与DCS和PLC对比DCS系统结构完整全局数据库具备较强的诊断功能组态工具使用方便回路处理能力强系统开放性较差控制器运算速度较慢逻辑处理能力弱PLC系统开放灵活控制器运算速度较快逻辑处理能力强分散数据库系统完整性较差系统诊断功能较弱组态软件单一回路处理能力较弱PCS7系统完整且开放灵活100MBETHERNETTCP/IP集成现场总线技术PROFIBUS全局关系数据库：SQL具备较强的诊断功能，不仅提供系统诊断，而且提供智能设备诊断组态软件丰富、使用方便控制器采用多任务处理器，同时实现大量复杂回路控制和快速逻辑控制ChongqingUniversityofScience&Technology10/56PCS7模块化结构控制规模可根据用户实际需求量身定做易于扩展和调整模块化结构,可从最小的单站扩充至带有客户机服务器结构的大型系统OSOSOSOSOSOSES最小的单站OSESOSESOS带有客户机服务器结构的大型系统最大支持：12冗余服务器5,000控制回路/服务器32客户机/服务器64控制站/服务器ChongqingUniversityofScience&Technology11/56PCS7←→WinCC←→Step7?PCS7是Siemens的DCS系统Step7+WinCC是PLC系统PCS7=Step7+WinCC+CFC+SFC，包含许多过程控制系统编程所需的块与图标，用于工厂自动化系统。可以使用Step7和WinCC实现PCS7的功能，但编程较为复杂，PCS7采用图形化编程2020/5/21三、自动化系统（AS）PCS7ESOSASNetSIMATIC分布式I/OET200MwithclassB智能模块而且可以用于EExib中央处理器S7-400withCPU414,416,417,414H,417HChongqingUniversityofScience&Technology13/56SIMATICPCS7–控制器AS站的控制器来自功能强大的S7-400家族已经组态好，集成在一个机架上而且经过了测试中央处理器S7414-3,S7416-2,S7416-3,S7414-4,S7417-4带有集成的PROFIBUS-DP接口集成了MPI接口RAM768to4,000kB电源供电(24VDC,120VAC,230VAC)带有以太网通讯的卡件控制器可选冗余免费集成和测试ChongqingUniversityofScience&Technology14/56I/O模板和现场设备的在线修改标准/故障安全CPU´s冗余CPU´sET200M模板通道机架故障安全模板DP从站以及PA从站基本功能：增加新I/O模板删除现有I/O模板增加新DP从站修改I/O模板参数增加新PA从站冗余系统附加功能:增加CPU内存更改CPU参数增加/删除S7-400I/O模板ChongqingUniversityofScience&Technology15/56支持高要求冗余输入/输出模板ET200M上可选择I/O冗余方式使用浏览方式组态配置对每一块模板可选择冗余配置单CPU上可实现冗余和标准模板混合配置不需要CFC特殊逻辑，系统自动进行通道切换I/OmodulesensorAS414HAS417HPROFIBUSDPredundantI/OmoduleChongqingUniversityofScience&Technology16/56分布式I/O灵活的连接现场设备分布式I/OET200M安装在控制室或现场采用S7-300系列完整的I/O产品体系带有诊断功能的classB模块用于防爆区内的本安模板ExHART协议模拟量输入模板通过热插拔底座使得所有模板均支持热插拔通过PROFIBUS-DP连接AS与I/O可选光缆连接通信线缆冗余在中央处理器机架上可以安装S7-400模板ChongqingUniversityofScience&Technology17/56防爆区域解决方案ET200iSET200iS用法I/O卡件直接安装在1区和2区传感器和执行器直接安装在0区PROFIBUS-DP-耦合器通过DP耦合器将PROFIBUSDP引入防爆区域集成了DP-V1通讯标准模块种类齐全通过采用PNO-规范可以连接HART协议仪表集成于SIMATICPCS7系统之中通过PDM软件对于包括HART协议仪表在内的现场设备进行组态所有驱动软件均集成在PCS7软件中ChongqingUniversityofScience&Technology18/56在防爆区域内三种解决方案PneumaticValvesPROFIBUS-DPmax.12Mbit/s工业以太网HARTPROFIBUS-PA31,25Kbit/sPROFIBUS-DP1,5Mbit/s....FlowPressurePositionerLevel定位器LinkET200iSExI/ODP耦合器ChongqingUniversityofScience&Technology19/56灵活而简单的组态手段ET200M标准接口MIS,ERP,资产管理控制器S7-400工业以太网SIMATICPCS7工程师站SIMATICPDM:-PROFIBUS-PA-PROFIBUS-DP-HARTPROFIBUS-PA现场设备SIPARTPSSITRANSPPROFIBUS-DP现场总线PROFIBUSDPSIPOS3,5SIPARTDRSIMOVERTSIMOCODEDP/PA-LinkET200iS4-20mA/HART4-20mA/HARTI/Omodule4-20mA/HARTSITRANSFChongqingUniversityofScience&Technology20/56高可靠性冗余控制器414H/417H即使是高可靠性控制器仍然由模块化产品搭建2种配置方案2个分立的冗余机架最远距离可达500米冗余电源配置5VP-BusK-BusPSPSCPU冗余电源配置5VP-BusK-BusPSPSCPU5VP-BusK-BusPSPSCPU5VP-BusK-BusPSPSCPU安装在一个紧凑型机架上ChongqingUniversityofScience&Technology21/56先进的冗余技术：事件同步OpcodesynchronizationPart-AGAPart-AGBPart-AGAPart-AGBTimesynchronizationPart-AGAPart-AGBCyclicsynchronizationPart-AGAPart-AGBNosynchronizationSIEMENS专利无跳线设计快速的切换时间(30ms)切换时所有状态保持无信息缺失；无报警缺失；过程无任何扰动ChongqingUniversityofScience&Technology22/56Eventsynchronization(SiemensPatent)Teil-AGATeil-AGBTeil-AGB事件同步功能同步所有可导致两CPU状态不一致的指令同步功能自动实现，不需编程或组态要发生同步的事件有:更新过程影像区直接访问I/O报警及中断更新计时器通讯ChongqingUniversityofScience&Technology23/56I/O总线模板冗余的切换方式•主从CPU独立访问相连I/O站的通讯模板•主从CPU同时读取I/O数据•主从CPU同时写数据到通讯模板•处于ACTIVE状态的通讯模板写数据到I/O模板ChongqingUniversityofScience&Technology24/56故障安全性系统414FH/417FH由冗余控制器和非冗余I/O构成冗余的S7-400FH冗余的PROFIBUS-DP冗余的IM153-2FOSIL2,AK4SIL3,AK5or6S7-400FHPROFIBUSDPET200MF-I/OIM153-2FO冗余的S7-400FH冗余的PROFIBUS-DP冗余的IM153-2FO冗余的故障安全型I