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1、2020 4 23 SIMATICPCS7标准培训 PCS7系统概述 2020 4 23 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 4 23 3 系统结构与特点 系统结构图SIEMENSPLC网络结构SIEMENSPLC系统特点 2020 4 23 4 PCS7系统结构图 2020 4 23 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
2、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 4 23 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 4 23 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 4 23 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 4 23 9 PCS7 全集成自动化 SIMATICPCS7将过程控制
3、与制造业控制毫无障碍地连接在一起 2020 4 23 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
4、 2020 4 23 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 4 23 12 自动化系统 2020 4 23 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 000kB
5、yte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 4 23 14 控制站性能指标简表 2020 4 23 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
6、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 4 23 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 4 23 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
7、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 4 23 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 4 23 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
8、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 4 23 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
9、Level 定位器 Link ET200iS ExI O DP耦合器 2020 4 23 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 4 23 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
10、装在一个紧凑型机架上 2020 4 23 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 4 23 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 4 23 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
11、I O模板 2020 4 23 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
12、 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 4 23 27 PCS7规范 2020 4 23 28 PCS7网络结构 PCS7 ES OS AS Net SIMATIC 2020 4 23 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 IEC61158communicati
13、on 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 4 23 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 4 23 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
14、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 4 23 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31sl
15、aves RS485segmentsarecascaded通过中继器 ThelengthofoneRS485segmentis200m 1 5Mbit s Fibreopticsegmentscanhavealengthupto2 8km FibreopticsegmentscanbecascadedusingOLMs FibreopticbusescanhavearingstructureRS485andfibreopticphysicallayersaretransparentfortheprotocol PROFIUSDP Systembus IndustrialEthernet Fas
16、tEthernet PROFIBUSDPSlaves S7400Controller Fibreoptic RS485 OLM OLM RS485 Repeater PROFIBUSDPSlaves PROFIBUSDPSlaves PROFIBUSDPSlavesFibreOptic Repeater PROFIBUSPA 2020 4 23 33 连接冗余的PROFIBUS DP PROFIBUS DP AS414HAS417H 2020 4 23 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 4 23 35 全双工和并行通讯 2020 4 23 36 真正有效增加网络通讯能力 10Mbit s 100Mbit s 100Mbit s Switching 100Mbit s Switching FullDuplex Networkper
