SIMATIC PCS7 系统概述.ppt

2020 1 2 SIMATICPCS7标准培训 PCS7系统概述 2020 1 2 SIASTRANING 2 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 2020 1 2 SIASTRANING 3 系统结构与特点 系统结构图SIEMENSPLC网络结构SIEMENSPLC系统特点 2020 1 2 SIASTRANING 4 PCS7系统结构图 2020 1 2 SIASTRANING 5 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 2020 1 2 SIASTRANING 6 SIEMENSPLC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 1 2 SIASTRANING 7 概述 PCS7全集成自动化PCS7与PLC和DCS的对比PCS7模块化结构 2020 1 2 SIASTRANING 8 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 2020 1 2 SIASTRANING 9 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 2020 1 2 SIASTRANING 10 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 2020 1 2 SIASTRANING 11 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 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 2020 1 2 SIASTRANING 12 自动化系统 2020 1 2 SIASTRANING 13 SIMATICPCS7 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 2020 1 2 SIASTRANING 14 控制站性能指标简表 2020 1 2 SIASTRANING 15 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 V6 newI Omodule ASdownload 2020 1 2 SIASTRANING 16 I 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 2020 1 2 SIASTRANING 17 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 2020 1 2 SIASTRANING 18 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 2020 1 2 SIASTRANING 19 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 2020 1 2 SIASTRANING 20 在防爆区域内三种解决方案 PneumaticValves PROFIBUS DPmax 12Mbit s 工业以太网 HART PROFIBUS PA31 25Kbit s PROFIBUS DP1 5Mbit s Flow Pressure Positioner Level 定位器 Link ET200iS ExI O DP耦合器 2020 1 2 SIASTRANING 21 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 HART PROFIBUS DP现场总线 SIPOS3 5SIPARTDRSIMOVERTSIMOCODE 2020 1 2 SIASTRANING 22 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 冗余电源配置 安装在一个紧凑型机架上 2020 1 2 SIASTRANING 23 先进的冗余技术 事件同步 EventSychronization SIEMENS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 2020 1 2 SIASTRANING 24 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 2020 1 2 SIASTRANING 25 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 2020 1 2 SIASTRANING 26 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 AK5or6 S7 400FH PROFIBUSDP ET200M F I O IM153 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 AK5or6 PROFIBUSDP S7 400FH 冗余 ET200M ET200M F I O F I O S7 400F ET200M PROFIBUSDP F I O IM153 2FO SIL2 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 2020 1 2 SIASTRANING 27 PCS7规范 2020 1 2 SIASTRANING 28 PCS7网络结构 PCS7 ES OS AS Net SIMATIC 2020 1 2 SIASTRANING 29 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 2001 IEC61158communication IEC61158 2communication ProfilePROFIBUS DP highspeed ProfilePROFIBUS PA lowspeed RS485或光纤max 12MBit s 45 45Kbit s 总线供电 在各种现场总线中排名第一 2020 1 2 SIASTRANING 30 PROFIBUS网络概念 PROFIBUS PA45 45kbit s 现场仪表 ControllerS7 400 PROFIBUS DP12Mbit s I O 驱动 DP PALink 2020 1 2 SIASTRANING 31 PROFIBUS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 PC PROFIBUS 主设备间的逻辑令牌环 2020 1 2 SIASTRANING 32 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 FibreopticbusescanhavearingstructureRS485andfibreopticphysicallayersaretransparentfortheprotocol PROFIUSDP Systembus IndustrialEthernet FastEthernet PROFIBUSDPSlaves S7400Controller Fibreoptic RS485 OLM OLM RS485 Repeater PROFIBUSDPSlaves PROFIBUSDPSlaves PROFIBUSDPSlavesFibreOptic Repeater PROFIBUSPA 2020 1 2 SIASTRANING 33 连接冗余的PROFIBUS DP PROFIBUS DP AS414HAS417H 2020 1 2 SIASTRANING 34 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 s 10Mbit s 冗余管理器 OSM 带有六个连接口的光线交换模块 OSM 2020 1 2 SIASTRANING 35 全双工和并行通讯 2020 1 2 SIASTRANING 36 真正有效增加网络通讯能力 10Mbit s 100Mbit s 100Mbit s Switching 100Mbit s Switching FullDuplex Networkperformance Linkperformance 4Mbit s 40Mbit s 100Mbit s 200Mbit s Networktopology 2020 1 2 SIASTRANING 37 OSM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 03seconds 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 mail 2020 1 2 SIASTRANING 38 PCS7操作员站 PCS7 ES OS AS Net SIMATIC 2020 1 2 SIASTRANING 39 WinCC 扩展功能用于PCS7 ProcessVisualisation 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 画面设计界面 2020 1 2 SIASTRANING 40 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 2020 1 2 SIASTRANING 41 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 2020 1 2 SIASTRANING 42 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 ES OS 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4 2020 1 2 SIASTRANING 43 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 2020 1 2 SIASTRANING 44 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 2020 1 2 SIASTRANING 45 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 2020 1 2 SIASTRANING 46 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 2020 1 2 SIASTRANING 47 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 OS controller OSrequestonce OS controlleranswerevery2s ifchanged OS 1997PCS7V4 2000PCS7V5 2003PCS7V6 controller controller controlleranswerevery2s OSrequestonce cyclic cyclic 2020 1 2 SIASTRANING 48 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 窗口技术 2020 1 2 SIASTRANING 49 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 2020 1 2 SIASTRANING 50 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 2020 1 2 SIASTRANING 51 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 2020 1 2 SIASTRANING 52 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 2020 1 2 SIASTRANING 53 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 2020 1 2 SIASTRANING 54 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 2020 1 2 SIASTRANING 55 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 2020 1 2 SIASTRANING 56 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 2020 1 2 SIASTRANING 57 PCS7工程师站 PCS7 ES OS AS Net SIMATIC 2020 1 2 SIASTRANING 58 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 2020 1 2 SIASTRANING 59 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 2020 1 2 SIASTRANING 60 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 2020 1 2 SIASTRANING 61 中央集成的工程师站 2020 1 2 SIASTRANING 62 分层结构 工厂分级 2020 1 2 SIASTRANING 63 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 2020 1 2 SIASTRANING 64 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 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 2020 1 2 SIASTRANING 65 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 2020 1 2 SIASTRANING 66 工程师站SIMATICPDM 用于HART 和PA 设备组态的工具 DeviceDescription 2020 1 2 SIASTRANING 67 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 2020 1 2 SIASTRANING 68 按照IEC1131编辑过程控制 1 2020 1 2 SIASTRANING 69 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 2020 1 2 SIASTRANING 70 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 2020 1 2 SIASTRANING 71 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 2020 1 2 SIASTRANING 72 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 forESandAS forOS 2020 1 2 SIASTRANING 73 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 2020 1 2 SIASTRANING 74 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 2020 1 2 SIASTRANING 75 PCS7支持现代DCS的全部要求 控制器 I O模块 外