SIMATICPCS7系统概述.ppt
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1、2023/7/8,SIMATIC PCS7 标准培训,PCS7 系统概述,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,2,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,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,3,系统结构与特点,系统结构图SIEMENS PLC 网络结构SIEMENS PLC 系统特点,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,4,PCS 7 系统结构图,2023/
2、7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,5,SIEMENS PLC 网络结构,三层网络结构现场总线层:PROFIBUS DP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。,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,6,SIEMENS PLC 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
3、器,32 客户机/服务器,64控制站/服务器,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,7,概 述,PCS7 全集成自动化PCS7 与 PLC 和 DCS 的对比PCS7 模块化结构,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,8,PCS7全集成自动化,基于全集成自动化思想的过程控制系统SIMATIC PCS 7基于以下标准部件:,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,9,PCS7全集成自动化,SIMATIC PCS7将过程控制与制造业控制毫无障碍地连接在一起,2023/7/8,
4、Sciample Training-SIMATIC PCS7,10,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100MB ETHERNET TCP/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
5、路控制和快速逻辑控制,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,11,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,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,12,自动化系统,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,13,SIMATIC PCS 7 控制器,AS 站的控制器来自功能强大的 S7-400
6、 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S7 414-3,S7 416-2,S7 416-3,S7 414-4,S7 417-4 带有集成的 PROFIBUS-DP 接口集成了 MPI 接口RAM 768 to 4,000 kByte电源供电(options:24 VDC,120 VAC,230 VAC)带有以太网通讯的卡件控制器可选冗余免费集成和测试,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,14,控制站性能指标简表,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,15,控制器和输入/输出的显著特点,在线
7、更改组态配置(CiR)适用于全部控制器站 AS(AS 414-3,416-2,416-3,417-4,414-4-1H,417-4-1H)适用于故障安全控制器站 S7-400F(AS 414F,417F),在线更改远程 I/O 远程 ET 200 M 增加新远程站增加 I/O 模板修改I/O模板参数设置 PROFIBUS DP/PA 增加新设备或从站修改 PA 设备参数设置 ET 200iS 和 ET 200S 增加新远程站更换 I/O 模板ET 200iS:使用SIMATIC PDM参数化,在线运行中更改输入/输出Profibus站!,V6,newI/O module,AS download
8、,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,16,I/O模板和现场设备的在线修改,标准/故障安全 CPUs,冗余 CPUs,ET 200M 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 S7-400 I/O 模板,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,17,支持高要求冗余输入/输出模板,ET 200M 上可选择 I/O 冗余方式使用浏
9、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,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,18,分布式I/O灵活的连接现场设备,分布式I/O ET 200M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 class B 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,2023/7/8,Sci
10、ample Training-SIMATIC PCS7,19,防爆区域解决方案 ET200iS,ET 200iS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PROFI BUS DP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 SIMATIC PCS 7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,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,20,在防爆区域内三种解决方案,
11、PneumaticValves,PROFIBUS-DP max.12 Mbit/s,工 业 以 太 网,HART,PROFIBUS-PA 31,25 Kbit/s,PROFIBUS-DP 1,5 Mbit/s,.,Flow,Pressure,Positioner,Level,定位器,Link,ET 200iS,Ex I/O,DP耦合器,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,21,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,SIMATIC PCS 7 工程师站,SIMATIC PDM:-PRO
12、FIBUS-PA-PROFIBUS-DP-HART,PROFIBUS-DP 现场总线,SIPOS 3,5SIPART DRSIMOVERTSIMOCODE,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,22,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,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,23,先进的冗余技术:事件同步,EventSychronization
13、,SIEMENS专 利,无 跳 线 设 计 快 速 的 切 换 时 间(30 ms)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,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,24,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,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,25,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
14、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,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,26,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 IM 153-2 FOSIL 2,AK4SIL3,AK5 or 6,S7-400FH,PROFIBUS DP,ET200M,F-I/O,IM 153-2 FO,冗余的 S7-400FH冗余的 PROFIBUS-DP冗余的 IM 153-2 FO冗余的故障安全型 I/O差异分析S
15、IL 2,AK4SIL3,AK5 or 6,PROFIBUS DP,S7-400FH,冗余,ET200M,ET200M,F-I/O,F-I/O,S7-400F,ET200M,PROFIBUS DP,F-I/O,IM 153-2 FO,SIL 2,AK4SIL 3,AK5 or 6,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,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,27,PCS7 规范,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,28,PCS7 网络结构,PCS 7,ES,OS,AS,Net,SI
16、MATIC,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,29,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 EN 501702000 进入国际标准 IEC 611582001 进入中国国家行业标准 JB/T 10308.3-2001,IEC 61158 communication,IEC 611582 communication,Profile PROFIBUS-DP(high speed),Profile PROFIBUS-PA(low s
17、peed),RS 485 或光纤 max.12 MBit/s,45.45 Kbit/s,总线供电,在各种现场总线中排名第一,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,30,PROFIBUS网络概念,PROFIBUS-PA 45,45 kbit/s,现场仪表,Controller S7-400,PROFIBUS-DP 12 Mbit/s,I/O,驱 动,DP/PA Link,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,31,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
18、一个限定时间内(Token Hold Time)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,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,32,PROFIBUS 网络基本特性数据,S7 控制器最多可连接 10 PROFIBUS DP 通讯处理器PROFIBUS DP的最大速度是12Mbit/s每一条PROFIBUS DP允许连接最大123 slavesThe DP/PA-Link is one DP-Slave 允许最大
19、30个现场设备仪表(PA-Slaves)每一个RS485 的PROFIBUS DP段允许最大31 slaves.RS485 segments are cascaded 通过中继器.The length of one RS485 segment is 200m 1.5 Mbit/s.Fibre optic segments can have a length up to 2.8km.Fibre optic segments can be cascaded using OLMs.Fibre optic buses can have a ring structureRS485 and fibre o
20、ptic physical layers aretransparent for the protocol,PROFIUS DP,System bus,Industrial Ethernet/Fast Ethernet,PROFIBUS DP Slaves,S7 400 Controller,Fibre optic,RS485,OLM,OLM,RS485,Repeater,PROFIBUS DP Slaves,PROFIBUS DP Slaves,PROFIBUS DP Slaves Fibre Optic,Repeater,PROFIBUS PA,2023/7/8,Sciample Train
21、ing-SIMATIC PCS7,33,连接冗余的 PROFIBUS-DP,PROFIBUS-DP,AS 414HAS 417H,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,34,快速以太网 网络组态,组态规定:max.50 OSM/ring max.3000m between two OSM max.ring distance 150 km(长距离可达 900 km),冗余光线环网,100 Mbit/s,10 Mbit/s,冗余管理器(=OSM),带有六个连接口的光线交换模块(OSM),:,2023/7/8,Sciample Training-SIMATI
22、C PCS7,35,全双工和并行通讯,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,36,真正有效增加网络通讯能力,10 Mbit/s,100 Mbit/s,100 Mbit/s+Switching,100 Mbit/s+Switching+Full Duplex,Network performance,Link performance,4 Mbit/s,40 Mbit/s,100 Mbit/s,200 Mbit/s,Network topology,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,37,OSM采用交换技术带来的
23、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 10 Mbit/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100 Mbit/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(0.03 seconds)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)or E-mail,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,38,PCS7 操作员站,PCS 7,ES,OS,AS,Net,SIMATIC,2023/7/8,Sciample Training
24、-SIMATIC PCS7,39,WinCC+扩展功能用于 PCS 7,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,2023/7/8,Sciample Training-SIMATIC PCS7,40,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,2023/7/8,Sciample Train
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