SIMATIC-PCS7系统培训上册（工程师培训）

培训资料名称：SIMATIC-PCS7系统培训上册（工程师培训）所属班组：xx汇报人：xx内容1-4PCS7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PLC的工作原理PLC的程序结构存储空间和地址表示数据类型和数据表示SIMATICPCS7的编程方法SIMATICPCS7的程序结构PROFIUSDPSystembusIndustrialEthernet/FastEthernetPROFIBUSDPSlavesS7400ControllerFibreopticRS485OLMOLMRS485RepeaterPROFIBUSDPSlavesPROFIBUSDPSlavesPROFIBUSDPSlavesFibreOpticRepeaterPROFIBUSPA内容2-4网络组态概述网络组态步骤网络组态注意事项AS、ES、OS时间同步H-CIR概述H-CIR功能原理H-CIR操作实例内容3-4SIEMENS硬件安装PCS7项目创建PCS7硬件组态符号表PC站组态目的组态SCEPC站硬件组态其他操作站PC站组态内容4-4SFC的基本概念创建SFCSFC的结构SFC条件和动作SFC运行模式SFC的步间模式SFC的属性SFC外部显示方式SFC的操作状态逻辑FB和FC块的结构LAD编程语言设计自定义功能块FC设计实例FB设计实例SCL编程简介系统结构与特点系统结构图SIEMENSPLC网络结构SIEMENSPLC系统特点SIEMENSPLC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。PCS7系统结构图SAPR/3OfficeLANEthernetOfficeLANEthernet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AS414SIEMENSPLC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/服务器概述PCS7全集成自动化PCS7与PLC和DCS的对比PCS7模块化结构PCS7－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PCS7－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PCS7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PCS7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,417HSIMATICPCS7–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*)expandableuptoeach10MB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/OmoduleASdownloadI/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/Omodule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...20mA4xDINamur2023/12/11SciampleTraining---SIMATICPCS723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/HARTSITRANSF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Eventsynchronization(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I/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IM153-2FOSIL2,AK4SIL3,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/O差异分析SIL2,AK4SIL3,AK5or6PROFIBUSDPS7-400FH冗余ET200MET200MF-I/OF-I/OS7-400FET200MPROFIBUSDPF-I/OIM153-2FOSIL2,AK4SIL3,AK5or6由单控制器和非冗余I/O构成由冗余控制器和冗余I/O构成PCS7规范PCS7网络结构PCS7ESOSASNetSIMATICSIMATICNet

PROFIBUS,工业级快速以太网PROFIBUS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PROFIBUS网络概念PROFIBUS-PA31,25kbit/s现场仪表ControllerS7-400PROFIBUS-DP12Mbit/sI/O驱动DP/PALinkPROFIBUS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PROFIBUS

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/FastEthernetPROFIBUSDPSlavesS7400ControllerFibreopticRS485OLMOLMRS485RepeaterPROFIBUSDPSlavesPROFIBUSDPSlavesPROFIBUSDPSlavesFibreOpticRepeaterPROFIBUSPA连接冗余的PROFIBUS-DPPROFIBUS-DPAS414HAS417HIMIMBusmoduleBackplanebus

Pull&PlugL+L+RedundantIM153ET200ML+L+DP/PA-LinkIM157inpreparationY-LinkL+L+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):::全双工和并行通讯Loadseperation:LocalData

remainlocalFullDuplex:SendandReceiveDataatthesametime100Mbit/s100Mbit/s100Mbit/s100Mbit/s真正有效增加网络通讯能力10Mbit/s100Mbit/s100Mbit/s+Switching100Mbit/s+Switching+FullDuplexNetworkperformanceLinkperformance4Mbit/s40Mbit/s100Mbit/s200Mbit/sNetworktopologyOSM采用交换技术带来的优点对于已经存在的网络扩展方案节省投资，由于毫无问题地连接已经存在的10Mbit/s数据终端和子网由于负载的隔离增强了网络性能数据传输速率达到100Mbit/s简单的网络配置发生故障时网络极其快速的重构时间保障了稳定的数据通讯(<0.3seconds)高网络性能冗余供电电源冗余网络结构通过信号节点可进行简单的网络监视和诊断,SNMP(简单网络通讯协议)orE-mailSciampleTraining---SIMATICPCS7412023/12/11PCS7操作员站PCS7ESOSASNetSIMATICWinCC

+OptionsforprocesscontrolWinCC+扩展功能用于PCS7Process

Visualisation报警系统文件归档系统报表系统数据管理系统标准操作界面Excel画面设计界面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

1234全新的存档系统扩展了客户机/服务器结构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*)......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)扩展的报警功能方法确认触发的报警多次不重要故障可在控制器中自动抑制同样的报警只在确认后再重发对每一个控制器可单独组态附加的报警属性

“优先级”例如一条操作台员引用语:“Awarningfromthemainreactorismoreimportantthananalarmfromthewaterwastetreatment“0(最低级)到16(最高级)PCS7OS报警总览区总显示最高等级的报警操作员可单击报警自动显示相应的过程画面扩展的报警文本信息功能块注释(e.g.boilertemperature)可选择地用于报警文本

PCS7V5.2alarmtext:09.10.200212:25:123V100RA1T1highPCS7V6.0alarmtext:31.03.200311:17:345V100RA1T1boilertemperaturehigh编写功能块注释直接CFC中编写功能块也可通过过程对象界面优化的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*)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SFC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!!!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OperatorShiftmanagerMaintenance操作员站的附加功能磁卡阅读机：简单安全的用户识别视频输入：在过程图像中用户管理：每个操作员/组能被分配给单独的功能,区域等的操作授权带有DCF77或GPS接收器的中央时间同步用于声光信号的信号模块在线语言转换

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ClAClAClAClBClBClBServerAServerB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WinCC6.0支持Web浏览器Web服务器与WinCCServer进行数据通讯SybaseanyWhere管理存取权限Web客户机通过Web进行生产过程监视与操作存取权限控制最小的安装和维护工厂管理者通过Internet/Intranet了解生产状态new!!!PCS7工程师站PCS7ESOSASNetSIMATICES系统可以观察带有标签导向的组态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)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分层结构–工厂分级工厂过程单元设备控制回路等PCS7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)更有效的修改管理拷贝和修改控制器-HMI的连结将被自动更新Plant_1Reactor_1TIC10PIC11V17Plant_1Reactor_2TIC20PIC21V27控制器-HMI的连结将被自动更新例如：以最小的时间拷贝一个现有的单元?－整体的拷贝图形和功能图Reactor_1－简单的修改拷贝，改名成Reactor_2－硬件连接－OS编译:－－控制器-OS间有关Reactor_2的将自动被改名－－图形(包括动态连接)－－脚本－存档分布式和协调编成－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n用于HART-和PA-设备组态的工具DeviceDescriptionHHT0/4...20mA+HARTPROFIBUS-DPupto12Mbit/sET200MwithHARTESwithSIMATICPDMOSSystembusSIMATICS7-400meas.value/statusstandardisedparametersmanufacturerspecificparametersDP/PA-LinkPROFIBUS-PA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信号的连接按照IEC1131编辑过程控制(1)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SFC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

....

....

SFC: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的顺序工程师站库带有技术软件的各类应用库:基本库现场设备库技术库用于PROFIBUS-PA设备的驱动库适合于功能块+面板的设计方针集成的系统特征:诊断信息标准面板在线助手+forESandASforOS76结构化的控制语言SCL自定义用户功能块的高级语言类似PASCAL语言，所以功能强大符合IEC1131-3编译器和调试器都集成在系统中可被用作图形化的CFC块SIMATICBATCH更高的实用性与MSCluster或热备冗余支持多层配方(符合S88.01标准)使用分布式OS服务器,可以从小系统扩展到非常大系统提供单元,操作,状态OS面板配发操作的库单元独立于配发完全集成于工程师站系统XML格式的存档和报表系统提供与SIMATICIT结构的MIS/MES标准连接接口提供开放的用户特殊扩展接口21CFRPart11标准支持“进入控制”(用户管理),“电子签名”,“查帐索引”,“版本”PCS7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WinCC集成到企业生产管理系统

内置数据库服务器客户机PowerBuilderVB,Delphi

厂级、公司级管理系统数据库服务器2023/12/11SciampleTraining---SIMATICPCS780SIMATICPCS7控制系统基于领导市场的SIMATIC产品基础上包含在TIA:

TotallyIntegratedAutomation最新技术的使用持续不断的研发全球范围的支持SIEMENS

公司的过程控制系统PCS7典型应用XX硝酸扩产项目新装置DCS控制系统XXX浮法玻璃生产线控制系统XXX热电厂一期工程DCS控制系统XXX厂DCS控制系统XXX监控DCS控制系统XXX2#加热炉控制系统XSX硝酸新装置系统配置图冗余环形工业以太网Profibus-DP标准以太网OSAS417-H冗余控制站ET200M(1)ManagerofficePC彩色打印机ET200M(2)ET200M(3)ET200M(10)OSESBENTLY3500MODBUSXXX浮法玻璃系统配置图Profibus-DP光纤冗余环形工业以太网WinCCServerRedundantWinCCServer标准以太网OSAS414-H冗余控制站ET200M(1)OSOSOSManagerofficePC彩色打印机WinCCServerET200M(5)ET200M(1)ET200M(6)ET200M(12)AS414-H冗余控制站成型工段退火工段熔化工段ESPLC50/2e(AB)XX草桥热电厂系统配置图光纤冗余环形工业以太网标准以太网OSManagerofficePC彩色打印机OSESOSOSOS冗余Profibus-DPAS414-H冗余控制站ET200M(1)ET200M(2)ET200M(3)ET200M(4)冗余Profibus-DPAS414-H冗余控制站ET200M(1)ET200M(2)ET200M(3)ET200M(15)四台锅炉、BMS及泵站冗余控制系统化学水处理等冗余控制系统徐州炼焦气化厂系统配置图焦炉控制室东厂调度室硫铵控制室冷凝控制室粗苯控制室煤气鼓风机控制室ET200MET200MET200MET200MET200MET200MET200MET200MOLM工程师站冗余环形工业以太网100M/S煤气鼓风机操作站操作站操作站AS-414H冗余控制站冗余PROFIBUS-DP光纤煤塔计量红外测温

厂级管理系统推焦管理操作站操作站操作站操作站操作站ET200MET200MET200MET200MET200M水钢焦炉监控系统配置图冗余环形工业以太网Profibus-DP标准以太网OSAS414-H冗余控制站ET200M(1)ManagerofficePC彩色打印机ET200M(2)ET200M(3)ES/OS安钢2#加热炉系统配置图工业以太网标准以太网OSManagerofficePCOSES冗余Profibus-DPAS414-H冗余控制站ET200M(1)PLC工作原理PLC的基本构成PLC的循环扫描工作方式PLC的基本构成CPU：中央处理器；程序存储区：存放主程序；数据存储区：存放执行过程中使用的数据；输入通道：从现场仪表获取过程信号；输出通道：运算结果输出到执行器；I/O扩展端口：连接更多I/O模块；通讯端口：与上位机或其它PLC相连。PLC的工作原理图PLC的循环扫描工作方式各种PLC均采用循环扫描工作方式：PLC上电初始化；主程序周期运行；输入输出端口周期刷新；程序扫描周期与程序量有关，并受PLC允许的最大扫描时间限制。2023/12/11SciampleTraining--SIMATICPCS792S7PLC的程序结构程序块结构OB块与程序调用S7PLC的运行周期FB块与FC块程序块结构SIEMENSS7PLC的程序由不同的程序块构成：OB：组织块FB：功能块FC：功能DB：数据块S7PLC的编程主要是对不同的功能块的编程；整个程序经程序块的相互调用实现。程序块分类OB组织块OB组织块的作用：操作系统和用户程序之间的一个接口控制循环和中断程序的执行控制CPU如何启动处理错误响应，通过编程指定CPU对错误反应OB块的分类：循环扫描、故障中断、事件处理等OB块具有优先级OB组织块分类（1）OB组织块分类（2）OB1主扫描块的调用S7PLC的运行周期FB和FC块将程序按照功能分割成不同的程序块；将常用的功能编写成FC或FB块；在OB块或其他FC和FB块中调用；可以简化编程，减少重复代码；FC和FB的区别：背景数据块；FC常用于简单的需要多次重复使用的程序，FB常用于较复杂的算法程序；可以将相对独立的程序部分写入一个FC块，方便系统维护和故障诊断；SFB和SFC是S7PLC集成的程序块。2023/12/11SciampleTraining--SIMATICPCS7102FB和FC块的调用2023/12/11SciampleTraining--SIMATICPCS7103OBDBInstanceDBFB/SFBInstanceDBFB/SFBFC/SFCFC/SFCDB存储空间和地址表示PLC的存储空间分布存储地址表示方式SIEMENSPLC存储空间程序存储区：装载存储区：静态保存程序，断电保持；工作存储区：PLC运行时程序被复制到工作存储区中执行，断电不保持；数据存储区：输入和输出：独立编址的存储空间；过程映象区：输入和输出的缓存；定时器和计数器：系统资源，独立存储空间；位存储区：过程数据，可以在程序中直接访问；堆栈区：存储过程数据。SIEMENSPLC存储空间图存储空间与存储单元存储空间由顺序排列的存储单元构成；用“地址”来表示存储单元的位置和长度；存储单元的最小单位是位，地址表示的基本单位是字节。地址表示分为三部分：存储区名：M,

I,Q,PI,PQ数据长度：B,W,D存储地址：20,27.4地址表示示例SIEMENSPLC地址表示数据类型和数据表示数据表示基本数据类型复合数据类型数据类型PLC中的数据表示单位是字节（Byte）最小数据单位是位（Bit）数据的二进制、十进制、十六进制表示通过采用不同的字长可以表示各种数据类型基本数据类型包含了编程中常用的数据类型复合数据类型可以实现复杂的数据结构，在做复杂运算时可以简化编程。S7基本数据类型复合数据类型DATE_AND_TIME（日期和时间）STRING（字符串）ARRAY（数组）STRUCT（结构）UDT（用户定义的数据类型）FB,SFB（用于多重背景）PCS7的编程方法PCS7的构成标准编程语言结构化编程SCL图形化编程CFC和SFCPCS7的编程方法PCS7的构成IEC61131-3标准组态工具操作员站组态工具程序及控件库结构化编程语言过程设备管理器图形化编程语言标准编程语言STL：语句表近似汇编语言，功能强大；缺乏直观，易读性差。LAD：梯形逻辑图直观易读FBD：功能块图直观易读编程较复杂，对于复杂的算法和功能编程困难。结构化编程SCL结构化编程语言以Pascal为基础的语法格式可以实现在LAD中无法实现的算法可以充分利用PCS7中丰富的功能块库适用于编写复杂的函数和运算模块是图形化编程语言CFC和SFC的基础几种编程语言的对比LADFBDSTLSCL图形化编程CFC连续功能图，适用于组态控制回路；图形化的编程界面；只需连接管脚，不必关心程序运行的细节；调用PCS7内容丰富的程序库中的功能块；可以编写专用的功能块。图形化编程SFC顺序功能图，适于编写顺序控制功能；图形化的编程界面；可以通过SFC可视化从WinCC中读取顺序执行情况。PCS7的编程方法用LAD、FBD、STL等直接编写功能块，实现一些简单、固定的功能；用STL和SCL编写源代码，经过编译生成功能块，实现较复杂的运算功能；在CFC图中调用库中的功能块或调用按照上述生成的功能块，组建面向应用的程序；在SFC图中组建顺序控制程序；在编译过程中，先将CFC和SFC图转换成SCL源代码，之后再编译生成一系列的功能块；所有的功能块构成了PCS7程序的可执行代码。PCS7程序结构Charts图形程序（CFCSFC）Sources源代码（SCLSTL）Blocks程序块（LADFBDSTL）PCS7程序结构采用图形化的编程语言CFC和SFC可以不必关心程序块之间的调用关系；程序块OB、FB、FC、DB等是PCS7程序的最终执行代码；程序块之间的调用关系由CFC图中的连线确定；程序的运行顺序在CFC图中确定；PCS7的程序结构与CFC图中的组态相一致。内容网络组态概述网络组态步骤网络组态注意事项AS、ES、OS时间同步H-CIR概述H-CIR功能原理H-CIR操作实例网络组态概述网络组态的目的：定义AS站及OS站、AS站之间的通讯协议，为它们之间实现数据通讯建立连接。网络组态的先决条件：AS站及OS站的硬件组态已经完成。网络组态步骤（1、2）从SIMATIC管理器中点击工具条上的“NetPro”图标，进入网络组态。选中需要通讯的站（AS或OS）中的CPU或WinCC，插入新的连接，如下图：

网络组态步骤（3）选择需要通讯的对象，并定义连接形式。下表为连接形式列表网络组态步骤（3）网络组态步骤（4）注意定义连接名,用于标识连接双方.网络组态步骤（5）连接建立完成后,编译没有错误后即可下装网络组态步骤（6）下装：连接编译完成后，连接的双方都必须下装所建立的连接信息连接才能起作用。注意下装方式的选择:如只下装选中的站，请选择“SelectedStations”.如连接的双方都要下装，请选择“SelectedandPartnerStations”.如下装连接信息时，不希望CPU停止，请选择“ConnectionsandGateways”.网络组态步骤（6）网络组态步骤（7）在PCStations里,连接下装完成后,可以在SCE中看到连接是否建立?网络组态步骤（8）如需建立更多的连接,可重复2-7步骤网络组态注意事项与H系统建立连接,连接形式必须为”S7connectionfaulttorerant”当PC站与H系统建立连接时,PC站必须配CP1613通讯卡当PC站不是与H系统通讯时,可以不需建立连接.当有多个PC站与H系统通讯时,建立的连接名必须相同,否则在当工程师站对该PC站下装后,会造成该PC站通讯问题.只有需要进行通讯的AS站之间才需要建立连接.2023/12/11SciampleTraining---SIMATICPCS7136时间同步的目的

建立时间同步的目的是为了使AS站、ES站及各个操作站之间数据库时间统一，使系统各站之间的归档、趋势、报警时间一致，以便于故障查询和诊断。2023/12/11SciampleTraining---SIMATICPCS7137时间同步的前提

时间同步需要将硬件及网络组态完成，并调试正确，且OS项目组态基本完成。2023/12/11SciampleTraining---SIMATICPCS7138时间同步的步骤（一）

一、在AS站中在CPU的设置中，将CPU设置为SLAVE。如下图：时间同步的步骤（二）

二、在CP443-1中选中时间同步选项，如下图,重新编译和下装AS。时间同步的步骤（三）

三、在ES（OS）站硬件组态CP1613处，选中CP1613时间同步，如下图，并重新下装ES（OS）。时间同步的步骤（四）

四、打开WINCC项目，打开时间同步编辑器，选择ES（OS）为MASTER，如下图：为采用SERVER-CLIENT时时间同步用2023/12/11SciampleTraining---SIMATICPCS7142时间同步的步骤（五）

五、在WINDOWS时区里将时区设置为格林威治标准时间，如下图：2023/12/11SciampleTraining---SIMATICPCS7143时间同步的步骤（六）

六、将以太网总线上其他OS的WINCC停止运行，运行ES上WINCC项目，在ES上SIMATICMANAGER上打开SETTIMEOFDATE观察ES和AS时间是否同步，同步完成一般需要30秒左右，如下图：时间同步的步骤（七）

七、如ES与AS时间同步，再运行其他OS上的WINCC项目进行时间同步。内容概述H-CIR功能原理H-CIR操作实例概述对于S7-400H系统,除了在系统运行过程中对出现故障的可热插拔部件进行更换,CPU414H和CPU417H还允许在不中断系统程序运行的情况下对系统的硬件配置进行修改；这一功能适用于需要修改或增加系统硬件而不能停机的工艺控制要求。但是在线修改是有限制的。

可以进行的修改在中央机架上修改CPU的某些参数和增加CP模板更改CPU的存储部件,如：更换RAM卡添加或删除远程的输入/输出站，如：ET200M、DP/PA、Y_Link等重新组态模板参数

不能进行的修改冗余模式DP主站的传输速率S7-400H的通信连接西门子硬件规范中要求必须切断系统电源才能安装的部件在线修改的注意事项硬件组态的修改也会导致用户程序的修改确认CPU的存储器能否满足新的配置和用户程序的使用确认可能进行的修改对工艺过程的控制没有任何的不利影响确认修改前的H系统是在冗余模式下运行所进行的修改必须符合西门子相关的硬件和软件要求.对于因为需要增加硬件所作的配置修改,用户应充分考虑因硬件连接而产生的影响用户程序必须包含必要的中断组织块H-CIR功能原理修改H系统的硬件配置并重新下载会导致冗余模式的停止，系统会转入单机运行模式；在单机模式下，可选择由其中一个CPU控制系统运行，对另一个CPU进行组态下载；利用H系统切换模式功能实现两个CPU运行模式的自动转换，使重新组态后的CPU接替控制任务继续控制系统运行，并传送修改参数到原CPU；从而实现在不中断系统程序运行的情况下对系统的硬件配置进行修改。H-CIR操作实例系统结构硬件软件要求功能要求实例一实例二系统结构本例包含一个CPU414-4H主站和一个ET200M从站,其硬件配置如图所示:硬件软件要求硬件：S7-400CPU414-4H通信处理器CP443-1DP从站ET200MProfibus电缆及编程设备软件：PCS7V6.0SP3实例一对应STEP7V5.3SP1实例二对应STEP7V5.3SP2以上版本功能要求本例通过修改CPU414-4H的硬件组态为例介绍其调试过程，如在ET200M从站中增加I/O模块，修改系统配置等。H-CIR实例一（1）通过向导建立一个名为HCIR的项目。创建PU414-4H的站:H-CIR实例一（2）在硬件组态中,按实际硬件组态CPU414-4H，ET200M及相关网络；编译存盘，下载硬件组态。H-CIR实例一（3）注意在CPU属性中，只有带有蓝色标志参数可以在线修改：H-CIR实例一（4）在Blocks下添加相关的OB块，OB70、72、73、80、81、82、83、84、85、86、87、100、121、122，在更换硬件和修改参数时不会导致停机（这里为H系统+STEP7的方式，PCS7可以省略）。编辑用户程序并下载，使CPU414-4H运行在冗余模式下。更改硬件，例如在ET200M中增加I/O模块，修改CPU属性，I/O模块的参数属性等编译存盘。2023/12/11SciampleTraining---SIMATICPCS7159H-CIR实例一（5）在“SimaticManager”下选上“CPU417-4H”，点击PLC菜单栏下的“Diagnostic/Setting>OperatingMode…”2023/12/11SciampleTraining---SIMATICPCS7160H-CIR实例一（6）选择处于“Standby”模式下的CPU414-4H(1)，点击“Stop”命令：2023/12/11SciampleTraining---SIMATICPCS7161H-CIR实例一（7）系统处于单机运行模式（SoloMode），如图所示：H-CIR实例一（8）硬件组态中选择已处于停止状态的CPU414-4H(1)下载；下载完成后，在“SimaticManager”下选上CPU417-4H，点击PLC菜单栏下的“Diagnostic/Setting>OperatingMode…”进入操作模式选择界面；选择“HSystem”,点击“Switchto…”命令。H-CIR实例一（9）选择“alteredconfiguration”，点击“Switch”命令，弹出切换界面如图所示：H-CIR实例一（10）点击“Switch”键后弹出提示框，在确认不会因为错误造成危险后，点击“OK”键进行CPU切换操作：2023/12/11SciampleTraining---SIMATICPCS7165H-CIR实例一（11）系统执行Switch功能，master和Standby的CPU相互切换，原先的masterCPU切换为StandbyCPU并处于停止模式，原先的StandbyCPU切换为masterCPU并带有从新配置的参数开始运行，系统仍处于单机运行模式。选择已处于“STOP”模式下的CPU414-4H，并对其进行热启动。

2023/12/11SciampleTraining---SIMATICPCS7166H-CIR实例一（12）启动完成，系统再一次处于冗余的运行模式。编辑因硬件更改而需修改的用户程序，从而完成H-CIR功能。H-CIR实例二使用STEP7V5.3SP2及以上版本，参数及模块的在线修改操作更加方便，通过修改CPU414-4H的硬件组态为例介绍其调试过程，例如在ET200M从站中增加I/O模块，修改系统配置。H-CIR实例二（1）操作步骤与上例相同：硬件组态完成后，编辑用户程序并下载，使CPU417-4H运行在冗余模式下；更改硬件，在ET200M中增加I/O模块，编译存盘。CPU属性参数中只有带有蓝色标记的参数可以在线修改H-CIR实例二（2）在硬件组态中,点击下载命令,并选择“DownloadstationconfigurationinRunmode”模式，下载修改后的硬件组态,如图所示:H-CIR实例二（3）选择处于“Reserve”模式的S7-400HCPU,选择“Automaticallycontinue”选项,点击“Next”键如图所示:H-CIR实例二（4）选择的S7-400HCPU处于停机状态并完成硬件下载工作，如图所示:

2023/12/11SciampleTraining---SIMATICPCS7172H-CIR实例二（5）

继续点击“Next”键,系统将自动完成切换、热启动等功能，如图所示:2023/12/11SciampleTraining---SIMATICPCS7173H-CIR实例二（6）H-CIR实例二（7）启动完成，系统再一次处于冗余的运行模式。编辑因硬件更改而需修改的用户程序，从而完成H-CIR功能。内容SIEMENS硬件安装PCS7项目创建PCS7硬件组态符号表PC站组态目的组态SCEPC站硬件组态其他操作站PC站组态硬件安装SIEMENS控制站的安装SIEMENSET200M的安装SIEMENS网络连接SIEMENS模块接线和注意事项SIEMENS控制站的安装AS-400H控制站18槽底板：UR2-H电源模块：PS407（插入1，10槽）中央处理器：CPU414-H（插入3，12槽）IndustrialEthernet通讯模块：CP443-1（插入5，14槽）安装-轻松和简单简单地旋转安装在机架上坚固的,封装式的模板自编码的前连接器TOP连接模块简单连接,可避免传感器,和执行器接线时

极性接反通过预制电缆连接所有的参数通过软件设定,无需拨码开关在处理过程中插拔模板简单的安装将模块卡在背板上拧紧模块螺栓OK!电源模块的接线ET200M的安装分布式I/OET200M的构成：安装导轨。Profibus-DP接口模块IM153-1，2，3。S7-300的I/O模块。每个ET200M只能安装8块I/O模块。Profibus-DP总线连接器和电缆。如需要带电更换模块功能。则要安装总线模块（PS/IM，IM/IM，BM）。ET200M的安装图解Profibus-DP接口模块IM153-2ET200M的安装步骤安装导轨安装总线模块安装IM153和I/O模块在前端连接器上接线后，将前端连接器插入I/O模块。ET200M的背板安装不可带电插拔可带电插拔ET200M背板模块安装网络连接：Profibus-DP网络连接：IM153IM153-1/2站号（即DP网络地址）的设置原则：所有挂在PROFIBUS-DP上设备的站号是唯一的，范围：0～125，建议从3开始设置IM153-1/2站号时，需先下电，设置完成后再上电模块接线和注意事项使用绑线固定I/O模块接线，防止脱落模块接线和注意事项去除前连接器时应按下上部锁定栓模拟量输入模块的量程模块I/O模块类型的识别6ES7331-7RD00-0AB0模块的性能第一个数字表示系列：“4”为S7-400的模块

“3”为S7-300的模块后两个数字表示类型：“21”为数字量输入

“22”为数字量输出

“31”为模拟量输入

“32”为模拟量输出表示系统：6ES5为S5系统6ES7为S7系统项目创建根据向导创建新工程练习启动PCS7鼠标双击启动PCS7创建新工程－1点击FILE选择向导创建新工程”NewProjectWizard”创建新工程－2选择多项目工程及创建主数据库点击“预览”按钮可以从下方预览程序状态点击创建新工程－3根据项目订货选择相应的CPU如系统为硬件冗余选择“安装H站”创建新工程－4选择工厂层次的级数（推荐最大）根据系统配置选择PCS7OS的类型创建新工程－5输入新工程的名称选择新工程的存放目录准备好后，按下“Make”按钮开始创建工程创建新工程－6选择缺省分配唯一的CPU消息号点击创建新工程－7ComponentV