PCS7培训（内部工程师培训）

SIMATICPCS7

标准培训PCS7

系统概述2023/9/20SIASTRANING2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2023/9/20SIASTRANING3系统结构与特点系统结构图SIEMENSPLC网络结构SIEMENSPLC系统特点2023/9/20SIASTRANING4PCS7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AS4142023/9/20SIASTRANING5SIEMENSPLC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。2023/9/20SIASTRANING6SIEMENSPCS7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24对冗余服务器,5,000“控制回路“/服务器,128客户机/服务器,64控制站/服务器2023/9/20SIASTRANING7概述PCS7全集成自动化PCS7与PLC和DCS的对比PCS7模块化结构2023/9/20SIASTRANING8PCS7－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2023/9/20SIASTRANING9PCS7－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2023/9/20SIASTRANING10PCS7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2023/9/20SIASTRANING11PCS7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：24冗余服务器5,000控制回路

/服务器128客户机/服务器128控制站/服务器2023/9/20SIASTRANING12SIMATICPCS7–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RAM768to32,000kByte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2023/9/20SIASTRANING13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/OmoduleASdownload2023/9/20SIASTRANING14I/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2023/9/20SIASTRANING15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/Omodule2023/9/20SIASTRANING16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2023/9/20SIASTRANING17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...20mA4xDINamur2023/9/20SIASTRANING18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2023/9/20SIASTRANING19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2023/9/20SIASTRANING20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2023/9/20SIASTRANING21PCS7规范2023/9/20SIASTRANING22PROFIBUS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/s45.45Kbit/s总线供电在各种现场总线中排名第一2023/9/20SIASTRANING23PROFIBUS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2023/9/20SIASTRANING24PROFIBUS

网络基本特性数据S7控制器最多可连接10PROFIBUSDP通讯处理器PROFIBUSDP的最大速度是12Mbit/s每一条PROFIBUSDP允许连接最大123slavesTheDP/PA-LinkisoneDP-Slave允许最大30个现场设备仪表(PA-Slaves)每一个RS485

的PROFIBUSDP段允许最大31slaves.RS485segmentsarecascaded通过中继器.ThelengthofoneRS485segmentis200m@1.5Mbit/s.Fibreopticsegmentscanhavealengthupto2.8km.FibreopticsegmentscanbecascadedusingOLMs.FibreopticbusescanhavearingstructureRS485andfibreopticphysicallayersare transparentfortheprotocolPROFIUSDPSystembusIndustrialEthernet/FastEthernetPROFIBUSDPSlavesS7400ControllerFibreopticRS485OLMOLMRS485RepeaterPROFIBUSDPSlavesPROFIBUSDPSlavesPROFIBUSDPSlavesFibreOpticRepeaterPROFIBUSPA2023/9/20SIASTRANING25连接冗余的PROFIBUS-DPPROFIBUS-DPAS414HAS417HIMIMBusmoduleBackplanebus

Pull&PlugL+L+RedundantIM153ET200ML+L+DP/PA-LinkIM157inpreparationY-LinkL+L+2023/9/20SIASTRANING26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2023/9/20SIASTRANING27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2023/9/20SIASTRANING28SFC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!!!2023/9/20SIASTRANING29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OperatorShiftmanagerMaintenance2023/9/20SIASTRANING30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2023/9/20SIASTRANING31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ClAClAClAClBClBClBServerAServerB2023/9/20SIASTRANING32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2023/9/20SIASTRANING33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2023/9/20SIASTRANING34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2023/9/20SIASTRANING35分层结构–工厂分级工厂过程单元设备控制回路等2023/9/20SIASTRANING36PCS7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

(PCS7V6,V7)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(PCS7V6,7)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)2023/9/20SIASTRANING37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

n2023/9/20SIASTRANING38工程师站SIMATICPDM用于HART-和PA-设备组态的工具DeviceDescriptionHHT0/4...20mA+HARTPROFIBUS-DPupto12Mbit/sET200MwithHARTESwithSIMATICPDMOSSystembusSIMATICS7-400meas.value/statusstandardisedparametersmanufacturerspecificparametersDP/PA-LinkPROFIBUS-PA2023/9/20SIASTRANING39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2023/9/20SIASTRANING40按照IEC1131编辑过程控制(1)2023/9/20SIASTRANING41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SFC2023/9/20SIASTRANING42新SFC使用扩展状态管理每一个

SFC支持

16不同的状态/模式,符合

ISAS88标准在一个SFC中可以定义多个不同的顺序(多达8个)不同的操作的模式(e.g.加热/冷却)例外处理(e.g.保持,放弃,安全状态)过程事件/状态可以触发不同顺序PCS7

自动协调加热冷却安全状态触发操作模式加热冷却安全状态1

2

8

....

....

20