SIMATICPCS7标准培训1系统概述课件.pptx
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1、SIMATICPCS7标准培训标准培训1系统概述系统概述内 容nPCS7 系统结构与特点nPCS7 概述n自动化系统(AS控制站)nPCS7 网络结构nPCS7 操作员站nPCS7 工程师站nPCS7 系统典型应用1/14/2023Sciample Training-SIMATIC PCS7系统结构与特点n系统结构图nSIEMENS PCS7 网络结构nSIEMENS PCS7 系统特点1/14/2023Sciample Training-SIMATIC PCS7PCS 7 系统结构图SAP R/3Office LANEthernetOffice LANEthernet工厂工厂维护维护工厂工厂
2、信息信息 PCS 7/OPC-ServerInternet/Intranet工厂优工厂优化先进化先进控制软控制软件包件包OS-LANEthernetOS 客户机客户机/多客户机多客户机OS-服务器服务器(冗余冗余)批处理批处理 服务器服务器/客户机客户机服务器服务器 ESSIMATIC PDMEngineeringToolsetOS 单站单站(多屏多屏)Industrial Ethernet/Fast EthernetPROFIBUS-PAET 200MFail-SafeDP/PA-LinkAS 414 F/FHAS 417 F/FHET 200MPROFIBUS-DPPROFIBUS-DPC
3、Ox,NOx,.AS 417AS 416AS 414ET 200MEx-I/OHARTPROFIBUS-DPDP/PA-LinkET 200iSPROFIBUS-PAPROFIBUS-DPOSOPAS 414 HAS 417 HET 200MPROFIBUS-DPDP/PA-LinkPROFIBUS-PAY-LinkCOx,NOx,.OSESPCS 7启动包启动包AS 4141/14/2023Sciample Training-SIMATIC PCS7SIEMENS PCS7 网络结构n三层网络结构n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n控制总线层
4、:工业以太网,是连接控制站(AS)与服务器或操作站的桥梁。n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。1/14/2023Sciample Training-SIMATIC PCS7SIEMENS PCS7 系统特点n产品种类多n全集成自动化n系统开放性n模块化结构,强大的诊断功能n易学易用编程语言n强大的控制功能n系统能力n12 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1/14/2023Sciample Training-SIMATIC PCS7概 述nPCS7 全集成自动化nPCS7 与 PLC 和 DCS 的对比nPCS
5、7 模块化结构1/14/2023Sciample Training-SIMATIC PCS7PCS7全集成自动化n基于全集成自动化思想的过程控制系统SIMATIC PCS 7n基于以下标准部件基于以下标准部件:西门子西门子 人机界面人机界面西门子西门子 软件软件西门子西门子 工业控制计算机工业控制计算机西门子西门子 控制器控制器西门子西门子 网络产品网络产品西门子西门子 基于基于DP分布式分布式I/OComponentsSIMATIC PCS 7全集成自动化系统全集成自动化系统1/14/2023Sciample Training-SIMATIC PCS7PCS7全集成自动化nSIMATIC P
6、CS7将过程控制与制造业控制毫无障碍地连接在一起分布式分布式 I/O工业控制器工业控制器人机界面产品人机界面产品总线产品总线产品统一的通讯统一的通讯统一的组态和编程统一的组态和编程过程控制系统过程控制系统统一的数据库管理统一的数据库管理1/14/2023Sciample Training-SIMATIC PCS7PCS7与 DCS 和 PLC 对比nDCSn系统结构完整n全局数据库n具备较强的诊断功能n组态工具使用方便n回路处理能力强n系统开放性较差n控制器运算速度较慢n逻辑处理能力弱nPLCn系统开放灵活n控制器运算速度较快n逻辑处理能力强n分散数据库n系统完整性较差n系统诊断功能较弱n组态
7、软件单一n回路处理能力较弱nPCS7n系统完整且开放灵活n100MB ETHERNET TCP/IPn集成现场总线技术PROFIBUSn全局关系数据库:SQL Servern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n组态软件丰富、使用方便n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1/14/2023Sciample Training-SIMATIC PCS7PCS7 模块化结构n控制规模可根据用户实际需求量身定做n易于扩展和调整n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最小的单站最小的单站OSESOSESO
8、S带有客户机服务器带有客户机服务器结构的大型系统结构的大型系统n最大支持:n12冗余服务器n5,000 控制回路/服务器n32 客户机/服务器n64 控制站/服务器1/14/2023Sciample Training-SIMATIC PCS7自动化系统1/14/2023Sciample Training-SIMATIC PCS7SIMATIC PCS 7 控制器nAS 站的控制器来自功能强大的 S7-400 家族n已经组态好,集成在一个机架上而且经过了测试n中央处理器nS7 414-3,S7 416-2,S7 416-3,S7 414-4,S7 417-4 n带有集成的 PROFIBUS-DP
9、 接口n集成了 MPI 接口nRAM 1.4M to 20MByten电源供电(options:24 VDC,120 VAC,230 VAC)n带有以太网通讯的卡件n控制器可选冗余n免费集成和测试1/14/2023Sciample Training-SIMATIC PCS7控制站性能指标简表程序程序/数据存储器数据存储器指令指令DI/DOAI/AO指令执行时间指令执行时间位存储区位存储区定时器定时器/计数器计数器通讯接口通讯接口CPU414-3 414-42x384kB 2x384KB 128K 128 Keach 32K each 64K each 2K each4K from 0,1s8K
10、256/256 512/512MPI/DPPROFIBUSDP 2 IFM SSCPU416-2 416-32x0,8MB 2x1,6MB265 K 530 Keach 32K each 64K each 4Kfrom 0,08s16K512/512MPI/DPPROFIBUS DPCPU 417-42x2MB*)660 Keach 128Keach 8Kfrom 0,1s16K512/512MPI PROFIBUS DP 2 IFM SS*)expandable up to each 10MB1/14/2023Sciample Training-SIMATIC PCS7控制器和输入/输出的显
11、著特点n在线更改组态配置在线更改组态配置(CiR)n 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)n 适用于故障安全控制器站 S7-400F(AS 414F,417F)n在线更改远程在线更改远程 I/On 远程 ET 200 M n增加新远程站n增加 I/O 模板n修改I/O模板参数设置n PROFIBUS DP/PA n增加新设备或从站n修改 PA 设备参数设置n ET 200iS 和 ET 200S n增加新远程站n更换 I/O 模板nET 200iS:使用SIMATIC PDM参数化V6newI/O moduleA
12、S download1/14/2023Sciample Training-SIMATIC PCS7I/O模板和现场设备的在线修改标准标准/故障安全故障安全 CPU s冗余冗余 CPU snET 200M 模板模板 通道通道 机架机架n故障安全模板nDP 从站 以及 PA 从站n基本功能:n增加新 I/O 模板n删除现有I/O模板n增加新 DP 从站n修改 I/O 模板参数n增加新 PA 从站n冗余系统附加功能:n增加 CPU 内存n更改 CPU 参数n增加/删除 S7-400 I/O 模板1/14/2023Sciample Training-SIMATIC PCS7支持高要求冗余输入/输出模板
13、nET 200M 上可选择 I/O 冗余方式n使用浏览方式组态配置n对每一块模板可选择冗余配置 n单CPU上可实现冗余和标准模板混合配置n不需要CFC 特殊逻辑,系统自动进行通道切换I/O modulesensorAS 414 HAS 417 HPROFIBUS DPredundantI/O module1/14/2023Sciample Training-SIMATIC PCS7分布式I/O灵活的连接现场设备n分布式I/O ET 200Mn安装在控制室或现场n采用S7-300系列完整的 I/O 产品体系 n带有诊断功能的 class B 模块n用于防爆区内的本安模板ExnHART 协议模拟量
14、输入模板n通过热插拔底座使得所有模板均支持热插拔n通过PROFIBUS-DP 连接AS与I/On可选光缆连接n通信线缆冗余n在中央处理器机架上可以安装S7-400模板1/14/2023Sciample Training-SIMATIC PCS7防爆区域解决方案 ET200iSnET 200iS用法nI/O卡件直接安装在 1区 和 2区n传感器和执行器直接安装在 0 区PROFIBUS-DP-耦合器n通过DP耦合器将PROFI BUS DP引入防爆区域n集成了DP-V1通讯标准n模块种类齐全n通过采用PNO-规范 可以连接HART协议仪表n集成于 SIMATIC PCS 7系统之中n通过PDM软
15、件对于包括HART协议仪表在内的现场设备进行组态n所有驱动软件均集成在PCS7 软件中2 x AO HART2 x AI HART2 x AI RTD2 x AO 0.20mA4 x DI Namur1/14/2023Sciample Training-SIMATIC PCS7在防爆区域内三种解决方案PneumaticValvesPROFIBUS-DP max.12 Mbit/s 工工 业业 以以 太太 网网HARTPROFIBUS-PA 31,25 Kbit/sPROFIBUS-DP 1,5 Mbit/s.FlowPressurePositionerLevel定位器定位器LinkET 200
16、iSEx I/ODP耦合器耦合器1/14/2023Sciample Training-SIMATIC PCS7灵活而简单的组态手段ET 200M标准接口标准接口MIS,ERP,资产管理资产管理控制器控制器 S7-400工业以太网工业以太网SIMATIC PCS 7 工程师站工程师站SIMATIC PDM:-PROFIBUS-PA-PROFIBUS-DP-HARTPROFIBUS-PA 现场设备现场设备SIPART PSSITRANS PPROFIBUS-DP 现场总线现场总线PROFIBUS DPSIPOS 3,5SIPART DRSIMOVERTSIMOCODEDP/PA-LinkET 20
17、0iS4-20 mA/HART4-20 mA/HARTI/O module4-20 mA/HARTSITRANS F1/14/2023Sciample Training-SIMATIC PCS7高可靠性冗余控制器414H/417H即使是高可靠性控制器即使是高可靠性控制器仍然由模块化产品搭建仍然由模块化产品搭建2 种配置方案种配置方案2个分立的冗余机架个分立的冗余机架最远距离可达最远距离可达500米米 冗冗 余余 电电 源源 配配 置置5VP-BusK-BusPSPSCPU 冗冗 余余 电电 源源 配配 置置5VP-BusK-BusPSPSCPU5VP-BusK-BusPSPSCPU5VP-Bu
18、sK-BusPSPSCPU安装在一个紧凑型安装在一个紧凑型机架上机架上1/14/2023Sciample Training-SIMATIC PCS7先进的冗余技术:事件同步Op code synchronizationPart-AG APart-AG BPart-AG APart-AG BTime synchronizationPart-AG APart-AG BCyclic synchronizationPart-AG APart-AG BNo synchronization1/14/2023Sciample Training-SIMATIC PCS7Event synchronizatio
19、n(Siemens Patent)Teil-AG ATeil-AG BTeil-AG B事件同步功能n同步所有可导致两CPU状态不一致的指令n同步功能自动实现,不需编程或组态n要发生同步的事件有:n更新过程影像区n直接访问I/On报警及中断n更新计时器n通讯1/14/2023Sciample Training-SIMATIC PCS7I/O 总线模板冗余的切换方式主从主从CPU独立访问相连独立访问相连I/O站的通讯模站的通讯模板板主从主从CPU同时读取同时读取I/O数据数据主从主从CPU同时写数据到通讯模板同时写数据到通讯模板处于处于ACTIVE状态的通讯模板写数据到状态的通讯模板写数据到I/
20、O模板模板1/14/2023Sciample Training-SIMATIC PCS7故障安全性系统 414FH/417FHr由冗余控制器和非冗由冗余控制器和非冗余余 I/O 构成构成n冗余的冗余的 S7-400FHn冗余的冗余的 PROFIBUS-DPn冗余的冗余的 IM 153-2 FOnSIL 2,AK4nSIL3,AK5 or 6rS7-400FHPROFIBUS DPrET200MrF-I/OrIM 153-2 FOn冗余的冗余的 S7-400FHn冗余的冗余的 PROFIBUS-DPn冗余的冗余的 IM 153-2 FOn冗余的故障安全型冗余的故障安全型 I/On差异分析差异分析
21、nSIL 2,AK4nSIL3,AK5 or 6PROFIBUS DPrS7-400FHr冗余冗余rET200MrET200MrF-I/OrF-I/OrS7-400FrET200MPROFIBUS DPrF-I/OrIM 153-2 FOnSIL 2,AK4nSIL 3,AK5 or 6r由单控制器和非冗余由单控制器和非冗余 I/O 构成构成r由冗余控制器和冗余由冗余控制器和冗余 I/O 构成构成1/14/2023Sciample Training-SIMATIC PCS7PCS7 规范1/14/2023Sciample Training-SIMATIC PCS7PCS7 网络结构SIMATI
22、C NetPROFIBUS,工业级快速以太网工业级快速以太网1/14/2023Sciample Training-SIMATIC PCS7PROFIBUS 的历史的历史n1987由siemens等13个工业组织和5所大学制定的规范n1988进入德国 DIN标准 DIN19245n1996 进入欧洲现场总线标准 EN 50170n2000 进入国际标准 IEC 61158n2001 进入中国国家行业标准 JB/T 10308.3-2001IEC 61158 communicationIEC 611582 communicationProfile PROFIBUS-DP(high speed)Pr
23、ofile PROFIBUS-PA(low speed)RS 485 或光纤 max.12 MBit/s 31.25 Kbit/s总线供电总线供电在各种现场总线中在各种现场总线中排名第一排名第一1/14/2023Sciample Training-SIMATIC PCS7PROFIBUS网络概念PROFIBUS-PA 31,25 kbit/s现场仪表现场仪表Controller S7-400PROFIBUS-DP 12 Mbit/sI/O驱驱 动动DP/PA Link1/14/2023Sciample Training-SIMATIC PCS7PROFIBUS 协议特征 混合总线访问协议混合总
24、线访问协议 主站间的逻辑令牌环主站间的逻辑令牌环 主从站间的主从协议主从站间的主从协议 主站主站 主动站在一个限定时间内主动站在一个限定时间内 (Token Hold Time)对总线有控制权对总线有控制权 从站从站 从站只是响应一个主站的请求,从站只是响应一个主站的请求,它们对总线没有控制权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从站与从站之间通过广播方式进行通讯讯主动站、主设备被动站、从设备被动站、从设备PCPROFIBUS1/14/2023Sciample Training-SIMATIC PCS7PROFIBUS 网络基本特性数据nS7 控制器最多可连接 10 PROFI
25、BUS DP 通讯处理器nPROFIBUS DP的最大速度是12Mbit/sn每一条PROFIBUS DP允许连接最大123 slavesnThe DP/PA-Link is one DP-Slave 允许最大30个现场设备仪表(PA-Slaves)n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.nFibre optic segments can have a length up to 2.8km.F
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