SIMATIC-PCS7-标准培训1系统概述

2023/6/9SIMATICPCS7

标准培训PCS7

系统概述SciampleTraining---SIMATICPCS722023/6/9内容PCS7系统结构与特点PCS7概述自动化系统（AS控制站）PCS7网络结构PCS7操作员站PCS7工程师站PCS7系统典型应用SciampleTraining---SIMATICPCS732023/6/9系统结构与特点系统结构图SIEMENSPLC网络结构SIEMENSPLC系统特点2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS74PCS7系统结构图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

ESSIMATICPDMEngineering

ToolsetOS单站

(多屏)IndustrialEthernet/FastEthernetPROFIBUS-PAET200M

Fail-SafeDP/PA-LinkAS414F/FH

AS417F/FHET200MPROFIBUS-DPPROFIBUS-DPCOx,NOx,...AS417

AS416

AS414ET200M

Ex-I/O

HARTPROFIBUS-DPDP/PA-

LinkET200iSPROFIBUS-PAPROFIBUS-DPOSOPAS414H

AS417HET200MPROFIBUS-DPDP/PA-LinkPROFIBUS-PAY-LinkCOx,NOx,...OS

ESPCS7

启动包AS4142023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS75SIEMENSPLC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。2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS76SIEMENSPLC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SciampleTraining---SIMATICPCS772023/6/9概述PCS7全集成自动化PCS7与PLC和DCS的对比PCS7模块化结构2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS78PCS7－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2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS79PCS7－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I/O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2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS710PCS7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：SYBASE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2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS711PCS7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OS

ESOS

ESOS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SciampleTraining---SIMATICPCS7122023/6/9自动化系统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,417H2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS713SIMATICPCS7–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RAM768to4,000kByte电源供电(options: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2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS714控制站性能指标简表程序/数据存储器指令DI/DOAI/AO指令执行时间位存储区定时器/计数器通讯接口

CPU414-3414-42x384kB2x384KB128K128Keach32Keach64Keach2Keach4Kfrom0,1µs8K256/256512/512MPI/DP

PROFIBUSDP

2IFMSSCPU416-2416-32x0,8MB2x1,6MB265K530Keach32Keach64Keach4Kfrom0,08µs16K512/512MPI/DP

PROFIBUSDPCPU417-42x2MB*)660Keach128Keach8Kfrom0,1µs16K512/512MPI

PROFIBUSDP

2IFMSS*)expandableuptoeach10MB2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS715控制器和输入/输出的显著特点在线更改组态配置(CiR)

适用于全部控制器站AS(AS414-3,416-2,416-3,417-4,414-4-1H,417-4-1H)

适用于故障安全控制器站S7-400F(AS414F,417F)在线更改远程

I/O

远程

ET200M增加新远程站增加I/O模板修改I/O模板参数设置

PROFIBUSDP/PA增加新设备或从站修改

PA设备参数设置

ET200iS和ET200S增加新远程站更换

I/O模板ET200iS:使用SIMATICPDM参数化在线运行中更改输入/输出Profibus站!V6newI/OmoduleASdownload2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS716I/O模板和现场设备的在线修改标准

/故障安全CPU´s冗余CPU´sET200M

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2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS717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/OmodulesensorAS414H

AS417HPROFIBUSDPredundantI/Omodule2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS718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ExHART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2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS719防爆区域解决方案ET200iSET200iS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2xAOHART2xAIHART2xAIRTD2xAO0...20mA4xDINamur2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS720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/HARTSITRANSF2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS721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2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS722先进的冗余技术：事件同步EventSychronizationOpcodesynchronizationPart-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2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS723Eventsynchronization(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2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS724I/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SciampleTraining---SIMATICPCS7252023/6/9PCS7网络结构PCS7ESOSASNetSIMATICSIMATICNet

PROFIBUS,工业级快速以太网2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS726PROFIBUS的历史1987由siemens等13个工业组织和5所大学制定的规范1988进入德国DIN标准DIN192451996进入欧洲现场总线标准

EN501702000进入国际标准IEC611582001进入中国国家行业标准JB/T10308.3-2001IEC61158communicationIEC61158－2communicationProfilePROFIBUS-DP(highspeed)ProfilePROFIBUS-PA(lowspeed)RS485或光纤max.12MBit/s31.25Kbit/s总线供电在各种现场总线中排名第一2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS727PROFIBUS网络概念PROFIBUS-PA31,25kbit/s现场仪表ControllerS7-400PROFIBUS-DP12Mbit/sI/O驱动DP/PALink2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS728PROFIBUS协议特征

混合总线访问协议

主站间的逻辑令牌环

主从站间的主从协议

主站

主动站在一个限定时间内(TokenHoldTime)

对总线有控制权

从站从站只是响应一个主站的请求，它们对总线没有控制权从站与从站之间通过广播方式进行通讯主动站、主设备被动站、从设备PCPROFIBUS主设备间的逻辑令牌环2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS729连接冗余的PROFIBUS-DPPROFIBUS-DPAS414HAS417HIMIMBusmoduleBackplanebus

Pull&PlugL+L+RedundantIM153ET200ML+L+DP/PA-LinkIM157inpreparationY-LinkL+L+2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS730快速以太网–网络组态组态规定:

max.50OSM/ringmax.3000mbetweentwoOSMmax.ringdistance150km

(长距离可达900km)冗余光线环网100Mbit/s10Mbit/s冗余管理器

(=OSM)带有六个连接口的光线交换模块(OSM):::SciampleTraining---SIMATICPCS7312023/6/9PCS7操作员站PCS7ESOSASNetSIMATICWinCC

+Optionsforprocesscontrol2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS732WinCC+扩展功能用于

PCS7Process

VisualisationExcel报警系统文档归档系统报表系统数据管理系统标准操作界面画面设计界面2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS733操作员站的显著特点（1）在线运行中修改在线修改

OS服务器,客户机

或存档机更短的转换时间

(片刻间增加一个新回路)扩充了系统容量(>100%)12冗余服务器,32客户机/服务器,64控制站/服务器高性能的存档系统优化的

AS/OS通讯报警等级可用于重要报警的选择和监视2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS734操作员站的显著特点（2）高级

“状态显示”无需脚本可实现状态和报警信息的合成操作员站运行状态自检OS服务器监视运行应用软件状态增加

VisualBasic

脚本高级的过程控制选件包可组态

OS运行界面(屏幕分辨率,总览区的个数....)OS可使用soundcard输出各种声音信号全球时间同步更方便的用户自定义操作员站运行界面组态工具2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS735操作员站在线修改方便的在线修改,同样适用于非冗余系统冗余服务器选择性上装可实现在线修改和测试MAKE工具可实现选择性自动上装ESOS新变量上装服务器A,客户机1和2测试上装服务器B,客户机3和4OSServerESAB

12342023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS736全新的存档系统扩展了客户机/服务器结构*)每个客户机可以和每个服务器通讯

!OS服务器max.12(冗余)存档服务器(过程变量存档)OS客户机max.32*)......2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS737高性能存档系统基于MicrosoftSQLServer2000集中的,冗余存档服务器用于过程检测变量性能参数多达10,000检测变量/秒(存档服务器)多达100报警/秒(每个OS服务器)数据存储压缩在线可组态冗余系统快速同步长期存档完整的I清除功能2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS738高级状态显示过程状态和报警信息可集成在一个状态字中方便的组态

(无需脚本)减少显示调用时间减少系统负荷功能块的状态和报警信息可简单的组态OS的符号显示alarms(e.g.monitoringtime)status(e.g.open,opening,close,failure)2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS739优化的

AS-OS通讯AS-OS通讯

OS:每次要求一次控制器:周期OS:周期控制器:周期OS:每次要求一次控制器:变化发送(每祯中更多的数据)cyclic*)OSrequestevery2s*)controlleranswerevery2s*)OScontrollerOSrequestonceOScontrolleranswerevery2s*)ifchangedOS1997PCS7V42000PCS7V52003PCS7V6controllercontrollercontrolleranswerevery2s*)OSrequestoncecyclic*)cyclic*)2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS740用户界面标准用户界面:清晰的工艺流程画面趋势画面和信息画面的标准化显示带有总貌区和按键区的多窗显示技术简单，直观的操作!隐藏窗口窗口技术按键区总貌区(4x4矩阵)工作区2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS741多屏显示(MultiVGA)可通过存储当前屏幕组态等方式进行各种操作一个操作站可连接1至4个显示屏,用一套操作设备(键盘/鼠标器)来操作2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS742SFC可视化通过ESSFC软件包自动产生显示在线组态每一步有导航显示带有“步”和“条件”框的总体显示通过序列框弹出操作要求的概要显示动态的“步”和“条件”框无须额外的工程!!!2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS743广泛的操作员权限操作员权限:每个操作员/组能够被分配给单独的权限操作员能有特定的功能工厂各个车间的操作/非操作通过密码或磁卡的访问授权每一个操作每一个对象的功能应用OperatorShiftmanagerMaintenance2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS744操作站的系统组件计算机：德国原装的西门子工控机，预装好各种相应软件，使用方便基本的SIMATICIPC单OS站OSServerClientOperator终端结合的OS/ES站基本且主要的多处理器带有增强有效性的高性能OS服务器2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS745选件：OS冗余基于冗余服务器的多客户机当服务器故障时,客户机自动切换在同一服务器上冗余的OS,在重新启动时,带有文档更新的功能ClAClAClAClBClBClBServerAServerB2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS746用于大型项目的客户机/服务器结构分布式数据保存多客户机/服务器相互操作32客户机连接在12服务器/冗余的服务器上5,000控制回路/服务器共计60,000控制回路几个系统区的同时操作.通过分散的数据库,增强有效性根据工厂结构,灵活的适用的OS层

(例如:每个工厂区/过程单元1个服务器)多客户机可以访问:所有的报警和事件归档文件所有的过程数据归档文件

(例如.在一个趋势窗口)来自多服务器的过程数据

在一个单一的显示器上显示终端总线冗余服务器系统总线多客户机控制器SciampleTraining---SIMATICPCS7472023/6/9PCS7工程师站PCS7ESOSASNetSIMATICES系统可以观察带有标签导向的组态2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS748工程师站的显著特点（1）全新的编程视角

„过程对象视角“一个画面中可显示过程变量的全部信息(参数,报警,OS对象,存档...)数据表编辑器可组态全部参数,而不必逐一打开各自的编辑器过滤和排序功能取消重做功能与Excel,Access兼容,可通过

copy/paste相互间使用项目库有典型过程变量和导入/导出功能

多项目编程可实现大项目的平行编程可一个工厂划分成N个项目并平行工作

(最小为单个

AS或OS)PCS7自动协调各子项目

(e.g.connections)2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS749工程师站的显著特点（2）SFCextensions使用类型/情景CFC相同的方法,实现集中管理SFC-情景块和SFC-视角可在

CFC中实现图形化连接一个

SFC中可使用多步骤和多状态可以使用变化的操作方式SFC不需要接口块可直接连接SIMATICBATCH

编译对控制器,操作站和BATCH站,集中编译/下载

版本交叉检查功能

(VXC)(V6.0SP1)图形化显示组态比较工具

更强的编程效率自动检查并更新控制器和操作站之间变量名的改动自动优化控制器中功能块的执行次序CFC中自动连接参考文本2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS750工程师站一个工程师站可以组态所有的系统组件,从OS经由AS到现场级组态代替编程图形化的构成工具带有图形工具的在线测试和改变带有自动文件的整个项目的数据库工程师2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS751中央集成的工程师站STEP7LibrariesCFCSFCSCLWinCCY2V5V4V30000.0MBARP40000.0MBARP50000.0MBARP60000.0MBARP1INERTGASABLUFT1ABLUFT2ABLUFT3V6V1Y1V2MBARPC%A10000.0Reaktor010000.0%000.0%000.00000.0produktM1R100000000F1PDMDatabaseSIMATICManager技术逻辑功能块带有操作界面/面板的OS组态用户自定义功能块应用工程现场设备和组件的组态2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS752分层结构–工厂分级工厂过程单元设备控制回路等2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS753PCS7组态视图设备视角用于组态控制器硬件

(I/O模板,控制器,系统总线

etc.)适用于维护工程师使用工厂视角

(PCS7V5,V6)根据过程标准将工厂分等级管理

(工厂级/单元级/设备级)适用于过程专家使用将被过程对象代替过程对象视角(PCS7V6)单副画面上可显示过场变量的全部信息集成的开发环境(IDE)2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS754分布式和协调编成－多项目工程师服务器

工厂(多项目)

项目1

工程师站

1

项目2在做

项目n

项目3

......项目4在做项目X在做工程师站

2工程师站

n2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS755符合IEC61131的CFC图形化组态功能组态(例:控制回路)

通过CFC编辑器功能性的决定是通过功能块的放置和互连来完成的连接也可以同其他图表的功能块这些连接被自动地管理在图表的注释区通过输入/浏览信号名称建立I/O信号的连接2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS756按照IEC1131编辑过程控制(1)2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS757按照IEC1131编辑过程控制(2)扩展“步”自由跳转扩展转移条件逻辑自动的过程监视操作权限自由组态在操作“条件”和“步”时,可以修改和下载,无须停止SFC2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS758SFC:一个SFC图中多个顺序逻辑定义击活SFC顺序不同状态/模式下SFC的顺序2023/6/9SciampleTraining---SIMATICPCS759PCS7支持现代DCS的全部要求控制器,I/O模块,外围设备

在线更换

运行中扩展和参数修改

更可靠

(环境,电源冲击)

Ex防爆模板

在线修改应用程序

全冗余

(控制器,I/O模块和

PROFIBUS)

集成Fail-Safe故障安全技术

集成智能现场设备/驱动HMI人机界面

多个操作站可连接整个工厂

更大的容量

客户机-服务器结构

冗余

在线修改通讯

高速以太网

光纤交换机技术

冗余

(系统/现场总线)

在线扩展工程师编程

集中编程全部单元

大批编程工具提高效率

编程智能现场设备

软件模拟和测试

支持确认功能

分布,平行编程Batch批处理

独立于配方的单元

支持多层配方

(符合S88.01标准)

可扩展由小系统到大系统

冗余

符合21CFRPart11标准

完全集成工程师站系统SciampleTraining---SIMATICPCS7602023