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1、自动化PCS7系统培训,培训主要内容,PCS7系统概述 PCS7系统结构 PCS7系统组态到运行 PCS7软件系统 常见故障案例及分析思路,PCS7概述,西门子 SIMATIC PCS 7 系统是现代 DCS 的一个实例（分布式控制系统），它采用了当前的LAN （局域网） 技术、西门子 PLC（可编程序控制器）和现场总线技术。 整个系统由大量的西门子硬件组件组成，包括仪表、执行机构、模拟和数字信号模块，控制器、通讯处理器、工程师站和操作员站等。所有硬件组件由 PCS 7 软件工具支持和组态。 软件系统高度地满足了各种工业场所不同自动化任务的设计、组态和调试方面的要求,PCS7系统结构,1.典型
2、的系统配置,OS client,OS client,OS client,Terminal bus,System bus,ES,Redundant OS server,OS server,AS,AS,PCS7系统结构（ ES ）,2.ES:工程师站 PCS7 ES 提供了强大的组态工具.例如: .SIMATIC Manager (SIMATIC 管理器）：项目创建、库创建、项目管理和诊断等。 .PH: Plant Hierarchy(工厂层次）。用于工厂层级的设计。 .HW Config : Hardware Configuration Environment(硬件配置环境）。用于配置,PCS7
3、系统结构（ ES ）,CPU、通讯处理器、外围设备和现场总线等。 .CFC: Continuous Function Chart(连续功能图），用于设计库、自动化逻辑、连锁、算法和控制等。 .SFC: Sequential Function Chart(顺序功能图），用于设计顺序控制、逻辑和连锁等。,PCS7系统结构（ ES ）,.SCL: Structured Control Language(结构化控制语言）。用于编写算法程序和创建功能块等 .IEA: Import Export Assistant(导入导出助手），用于生成控制模型、过程标签类型和副本。 .WinCC : Window C
4、ontrol Centre (Windows 控制中心），PCS7操作员界面和可视化。 .Graphics Designer editor(图形编辑器），图片、图形对象和动画设计。,PCS7系统结构（ ES ）,.Commissioning Wizard(调试向导）：当PC重新启动时，调试向导自动检测新近安装的SIMATIC模块，并一步步指导用户安装和配置PC站。 .Configuration Console(配置控制台）：使用配置控制台可以在Commissioning Wizard(调试向导）运行后改变设置。用于配置访问点。 .Station Configurator(站配置器）：显示PCS
5、7系统中建立的实际的PC配置,PCS7系统结构（ ES ）,.Multiproject (多项目）：在SIMATIC管理器中，您可以创建单项目或多项目，一个多项目可以包含几个项目和一个主数据库。 .Master data library(主数据库）：一个主数据库是与一个多项目联系在一起的。他不同于其它系统或应用专用库，一个主数据库是存在于多项目中，并收集多项目使用的所有功能类型。,PCS7系统结构（ES）,.Process Object View(过程对象视图）：组态中会创建许多对象。过程对象视图包含了一个项目的所有组态内容。可在视图中显示这些对象并进行编辑 .SIMATIC NET:调试向导
6、，组态控制台和站配置器是SIMATIC NET的接口。 SIMATIC NET是一个SIMATIC项目中配置网络和总线系统的平台。,PCS7系统结构（AS）,、AS：自动化站 一个自动化站可由电源（PS），中央处理器（CPU），通讯处理器（CP）和输入和输出模块组成的。 CPU处理操作系统和程序。PCS7 CPU是从SIMATIC S7 400系列中选择的。它们通过System/Plant Bus（系统/工厂总线)与,PCS7系统结构（AS）,ES和/或OS服务器进行通讯的。AS也有一个通讯端口通过Profibus DP 与现场设备进行通讯。 .典型图例,AS,PS 407 10A,CPU 4
7、16 2DP MPI,DP,CP 443-1,Cp 443-5 Ext.,PS 40S 5A,IM 153-2,DI,DO,AI,AO,System bus,Profibus DP,PCS7系统结构（AS）,每个CPU有一个System Functions(系统功能，用SFC或SFB表示）所支持的操作系统,PCS7系统结构（现场设备）,3、现场设备 PCS7系统的一个很大的优点是：采用现场总线技术把各种现场设备和仪表无缝集成于它们的中央控制系统中。西门子公司本身和各种设备供应商提供了多系列遵守Profibus协议的驱动器、变送器、传感器和仪表。Profibus支持本质安全型仪表，并具有DART
8、和AS模块接口,PCS7系统结构（现场设备）,.Profibus DP和Profibus PA Profibus DP的设计是替代制造自动化中传统的24V并行信号传输，过程自动化中4-20mA或Hart模拟信号传输。 Profibus PA协议集定义了典型现场设备如测量变送器或定位器的参数和性能。PA协议集适用于4-20mA和Hart的模拟量传输。 Profibus技术与传统的电缆技术相比较，好处显而易见。,PCS7系统结构（现场设备）,.用于现场设备的PCS7组态工具（PDM）PDM（Process Device Manager 过程设备管理器）能继承与PCS7组态中，或作为单机控制台使用。
9、SIMATIC PDM是一种用于现场设备和自动化组件调试、维护、诊断和显示工具。,PCS7系统结构（OS）,4、OS：操作员站OS可以是指OS服务器、OS客户机、OS项目。 .OS组态 OS组态是在一个ES中实施的。它包含了下列功能：图形对象设计；SFV（可视化）；数据归档以及长期数据存储；报表设计；用户管理；冗余；时间同步；设备状态监视；与其它应用软件连接。,PCS7系统结构（系统总线）,PCS7 系统总线是基于IEEE标准，数据传输率为10或100Mbps的工业以太网。多大1024个站可以被连接到工业以太网上。传输媒体可以是：.三同轴电缆（屏蔽同轴电缆）.ITP（Industrial Tw
10、isted Pair 工业双绞线）.光缆（FOC）,PCS7系统结构（系统总线）,工业以太网（Optical Switch Modules)和OLM：在一个环形网络中，最多可连接3个OLM,PCS7系统组态到运行,项目组态完成后，把程序（AS-专用数据块：DB、FC、FB、和OB等）从ES下载到AS中去执行。项目的OS部分（OS-专用数据：图片，消息和文件归档）被下载到OS服务器和客户机上激活OS项目。项目就处于PCS7运行系统的控制之下。,PCS7 软件系统,.基本数据PCS7系统的能力与过程对象、变量和数据归档的处理有关一个对象（PO）指的是一个功能块（FB)和它的操作面板。下列公式用于近
11、似计算PCS7系统的项目数据容量。1个过程对象（如电动机，阀门和控制回路）1个功能块+操作面板50个OS变量,PCS7 软件系统,PCS7系统能力数据,PCS7 软件系统,.软件授权工程师站（AS+OS）系统容量是根据过程对象的数量标定，而OS实时运行软件的容量是基于变量的数目标定。软件包的容量等级如下表，每一授权包含了一个用于512个变量的归档授权。,PCS7 软件系统,PCS7工程师站和OS运行软件授权,PCS7 软件系统,可以基本的对512个变量归档授权进行扩展,PCS7文件归档软件包授权,常见故障案例及分析思路（故障1）,.二线CP模板故障连铸区PCS7系统构成简图,传动,仪表,OS
12、client,OS client,ES,OS server,OS server,Level two,TMC,变频器,ET200,ET200,ET200,ET200,recoder,Profibus DP,Ethernet,常见故障案例及分析思路（故障1）,现象：摆剪连续剪切，框架不移动，铸坯顶摆剪卧坯。 报警信息：摆剪不具备剪切条件。 处理过程：从PDA分析摆剪偏心轴角度数据在上一刀剪切后没有再变化过，其它摆剪数据正常；从程序中分析目前显示偏心轴角度正好是剪切没有完成条件，且去检查现场发现偏心轴编码器有故障灯显示。CP443-5显示OK，没有任何异常。决定先更换编码器。在更换前，从CP443-
13、5拔下PROFIBUS插头后，模板状态仍没有变化。开始怀疑模板。将现场编码器的拨码开关拨到水平辊编码器地址并将PROFIBUS插头查到相应的模板上，模板信息随插头插上与拔下显示有否外部,常见故障案例及分析思路（故障1）,外部故障。此时断定偏心轴对应的CP443-5的模板坏。在配合处理卧坯过程中，TMC系统的拉轿机和夹送辊两个系统都不能选本地操作，TMC本身并没有故障报警，只有与PLC通讯没激活报警。为了节省时间当时从传动程序中强制点。仪表PLC的二冷水电动阀显示电气故障，而确认外部并没有故障。确认为内部故障造成，重启仪表PLC故障照旧。后具备更换模板条件后更换该模板，所有故障全部消失，系统恢复
14、正常。,常见故障案例及分析思路（故障1）,事后分析：一般模板故障都有故障灯显示，但本次没有；原来遇到该模板故障只影响到单独功能，而本次该模板故障影响到网络通讯功能，而且是部分通讯进程。,常见故障案例及分析思路（故障2）,现象：生产中结晶器事故水下来，自动出尾坯停浇 处理过程：检查现场设备一切正常（当时是S5系统，不熟没有到PLC 中看模板信息功能），模拟正常开浇生产，后又出现结晶器事故水下来，自动出尾坯停浇。分析为PROFIBUS通讯造成（现PCS7可一次分析出），更换线路后仍有故障发生，后将线路和两端插头同时更换，故障消除。测试换下的线路一切正常，将新插头和旧线用上后又影响生产。,常见故障案
15、例及分析思路（故障2）,事后分析：PROFIBUS故障现可以确定故障，但不好分析故障点，确定故障段后应将线路与插头同时更换，避免事故重复发生。逆变器也发生过类似现象。,常见故障案例分析思路及解决办法,1，现场原件故障，对于故障来说，现场线路与设备由于环境原因故障率相对控制系统的室内设备故障率要高得多，故障发生后关键是分析故障原因：.报警信息.从操作工那里获得第一手材料.从故障现象检查相应设备和线路状态,常见故障案例分析思路及解决办法,我现在的解决思路是两个：.对关键部件进行跟踪，摸索周期定期更换，可减少故障发生.对相对可临时甩掉或临时不影响生产连续性的部件和设备，将其进行分类，实行电源分离，保
16、证该类设备故障发生不会影响其它关键设备运行而导致生产定期检查、防护和除尘可大大降低事故的发生。,常见故障案例分析思路及解决办法,2，传动故障：分析：.画面的报警信息.逆变器的报警信息处理：从报警信息分析故障源，在测试是外部故障（线路，电机或编码器），还是逆变器本身故障。,常见故障案例分析思路及解决办法,3，模板故障：分析：.报警信息.模板状态灯的指示.特殊情况会在操作中发现异常，注意每步操作的状态变化处理：该类故障只能更换模板。,常见故障案例分析思路及解决办法,4，位置传感器故障分析：有时从PDA数据中可提前发现数据异常。此类故障源有：位置传感器本身，线路，中间设备，系统模板。处理：在故障不确定时建议拿一标准位置传感器从外部现场，一个个环节进行测，找到故障源。,
