西门子PCS-7系统

西西门子PCS7系统是完全无缝集成的自动化解决方案。可以应用于所有工业领域,包括过程工业，制造工业，混合工业以及工业所涉及的所有制造和过程自动化产品。作为先进的过程控制系统，SIMATICPCS7形成了一个带有典型过程组态特征的全集成系统。SIMATICPCS7-西门子过程控制系统之特点基于标准的SIMATIC软件和硬件组件先进的分布式客户机/服务器架构可伸缩性强，从小型实验室系统，到具有高达60，000个过程对象的大型工厂可用于连续和批处理应用可用于所有工业领域：过程、制造以及混合工业强大的HMI系统，带有集成的基于SQL服务器的归档系统基于IEC61131的集中式，工厂范围内的工程系统通过现场总线PROFIBUS，现场设备和驱动系统均可很灵活和容易的集成无缝集成的安全系统，通过TüV*验证的可满足AK6/SIL3在同一个可编程控制器中可以混合运行标准和故障安全相结合的形式，高可用性和故障安全相结合的形式可在所有层级实现冗余，提高可用性符合ISAS88.01和FDA21CFRPart11规范的模块化批处理系统SIMATICBATCH通过SIMATICIT架构实现MES/ERP层级的接口比过程化自动市场要求做得更加完美——SIMATICPCS7——一个真正的现代DCS系统门子SIMATICPCS7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、久经考验的西门子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PCS7软件工具支持和组态。图1.1显示了一个典型的PCS7系统，图中ES为工程师站，OS为操作员站，AS为自动化站。西门子SIMATICPCS7系统为工业自动化和控制提供了很大范围的硬件、软件、组态、配置和诊断工具。本章概述了系统的结构和功能，并说明了系统中所使用的缩写。PCS7项目是在PCS7工程师站上设计的。工程师站安装有PCS7组态工具，可以和自动化站和操作员站进行通讯。PCS7ES提供了强大的组态工具，例如：�SIMATICManager（SIMATIC管理器）：项目创建、库创建、项目管理和诊断等。�PH：PlantHierarchy（工厂层级）。用于工厂层级的设计。�HWConfig：HardwareConfigurationEnvironment（硬件配置环境）。用于配置CPU、通讯处理器、外围设备和现场总线等。�CFC：ContinuousFunctionChart（连续功能图）。用于设计库、自动化逻辑、联锁、算法和控制等。�SFC：SequentialFunctionChart（顺序功能图）。用于设计顺序控制、逻辑和联锁等。�SCL：StructuredControlLanguage（结构化控制语言）。用于编写算法程序和创建功能块等。�IEA：ImportExportAssistant（导入导出助手）。用于生成控制模型、过程标签类型和副本。�WinCC：WindowsControlCentre（Windows控制中心）。PCS7操作员界面和可视化。�GraphicsDesignereditor（图形编辑器）：图片、图形对象和动画的设计。�CommissioningWizard（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（即插即用），并一步步指导用户安装和配置PC站。�ConfigurationConsole（配置控制台）：使用配置控制台可以在CommissioningWizard（调试向导）运行后改变设置。用于配置访问点。�StationConfigurator（站配置器）：显示PCS7系统中建立的实际的PC配置。�Multiproject（多项目）：在SIMATIC管理器中，您可以创建项目（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。�Masterdatalibrary（主数据库）：一个主数据库是与一个多项目联系在一起的。它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，并收集该多项目使用的所有功能类型。�ProcessObjectView（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。�SIMATICNET：调试向导，组态控制台和站配置器是SIMATICNET的接口。SIMATICNET是一个SIMATIC项目中配置网络和总线系统的平台。�网页浏览器：使用PCS7OSWeb，你可以通过互联网或企业网监控过程。在ES中组态PCS7项目可以分成2个阶段：ASengineering（AS组态）和OSengineering（OS组态）。AS组态包括了工厂层级、功能块、CFC、SFC和硬件及通讯组件配置的设计。使用“CompilingOS（编译OS）”功能，可以自动得到OS组态的项目数据。OS组态是设计操作功能和图形。一个自动化站可由电源（PS），中央处理单元（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。PCS7CPU是从西门子SIMATICS7400CPU系列中选择的。它们通过System/PlantBus（系统/工厂总线）与ES和/或OS服务器进行通讯。AS也有一个通讯端口通过ProfibusDP与现场设备进行通讯。如图1.2是一个连接到分布式I/O的自动化系统典型例子。OS可以是指OS服务器、OS客户机、OS项目。“服务器”通常是指物理机器。一个OS项目可以是Single-user（单用户）项目、Multi-user（多用户）项目或者Client（客户机）项目。“单用户或多用户系统”是指一个OS项目的类型。（1）OS组态OS组态是在一个ES中实施的。它包含了下列功能：�图形对象的设计（按钮、幻灯、趋势、面板等）。�SFV：SequentialFunctionchartVisualisation（SFC可视化）。用于在OS运行系统中显示SFC。数据归档（变量和消息）以及长期数据存储的设计。�报表的设计。系统和过程数据的打印输出。用户管理。针对不同的操作任务，分配和控制用户访问权限。�冗余。配置与主服务器连接的第二个OS服务器。如果两个服务器之一发生故障，第二个服务器即承担整个系统的控制。故障服务器恢复工作后，所有消息和过程文档的内容被复制和同步。�时间同步。一个OS在运行时间里作为时间主站，对连接到系统总线和终端总线的所有其它OS和AS，以当前时间进行时间同步控制。�设备状态监视。设备状态监视是用于持续地监视独立系统（OS和AS），并在运行系统中以屏显的方式显示其结果。�与其它应用软件的连接。PCS7OS为用户的解决方案提供开放式接口。这样，就可以把PCS7OS集成于复杂的、全公司范围内的自动化解决方案中。（2）单用户项目一个单用户项目是用于一个独立的操作站。适合于在一台PC上运行服务器和客户机功能的小系统场合。（3）多用户项目一个多用户项目是用在服务器/客户机环境中，项目数据库位于服务器中，而客户机可以访问数据库。（4）OS服务器OS服务器与AS和OS客户机进行通讯。一台服务器最多可以被32台客户机所访问。一台服务器可以访问大约256k的变量（≈85,000过程对象），这些变量是由AS提供和生成的。OS客户机的操作员也能够发出指令并将其输入到AS中。项目数据如图片和数据归档存储在服务器上，并可由客户机所使用。如果一个项目需要几台OS服务器，那么，服务器根据工厂层级而排列。可将一个或多个层级分配给一个服务器。这一点与SCADA系统有着根本上的区别，SCADA系统中服务器是根据归档任务分配的，比如消息（报警）服务器，过程-趋势（过程变量）服务器和图片（图形对象）服务器。PCS7系统总线是基于IEEE标准802.3，数据传输率为10或100Mbps的工业以太网。多达1024个站可以被连接到工业以太网上。传输介质可以是：三同轴电缆（屏蔽同轴电缆）ITP（IndustrialTwistedPair工业双绞线）光缆（FOC）网络可以使用光链路模块（OLM）。一个OLM的实例如图1.8所示，有三个工业双绞线（ITP）端口和两个光学端口。使用ITP端口，可以连接多达三个终端或其它ITP段。使用光缆端口，可以建立冗余环形网络。在一个环中，最多可连接11个OLM。图1.8：工业以太网和OLM表明了一个ES/OS和AS通过一条TP（双绞）线被连接到一个OLM端口。总线主干是光缆环。PCS7软件系统2.1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。一个过程对象（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变量全集成自动化SIMATICPCS7系统是为过程工业、混合工业和离散（制造）工业领域提供全面自动化组件的一个平台。随着新技术的应用和创新，原先分开的专用的工业控制系统现在正在合并和交迭。PCS7能够提供跨行业领域应用的硬件和软件组件。参第2章SIMATIC管理器和对象SIMATIC管理器是PCS7项目工程任务的核心管理工具。SIMATIC管理器提供三个视图（PlantView工厂视图、ComponentView组件视图和ProcessObjectView过程对象视图）实行项目数据的访问。在SIMATIC管理器中，对项目对象进行创建、复制、移动和编辑等。1.SIMATIC管理器的全局设置SIMATIC管理器的初始设置，对于在工作平台创建的每个项目都具有影响效应，且在项目管理中尤为关键。1.1用户定制当您首次打开SIMATIC管理器，在创建任何新项目之前，您必须自定义软件的工作平台，如：指定项目中将使用何种语言，以及用户项目和库的存放位置。图2.1说明了如何指定项目语言。第3章：PCS7站和通讯SIMATICPC站（兹简称为“PC站”）是安装有SIMATIC组件的PC机。在PCS7系统范畴中，PC站可以代表一个物理的OS服务器或ES。PC站之间的通讯是指：�把组态数据从ES传输到OS，以便OS能做好运行系统通讯的准备�ES/OS和AS之间的组态和通讯PC站和通讯的主题是：从SIMATICManager中，对所有包含在PCS7项目中的所有PC站进行组态。1.用于PC站组态的软件工具�SIMATICManager（SIMATIC管理器）HW-Config（硬件配置）�NetPro�ConfigurationConsoleandCommissioningWizard（组态控制台和调试向导）StationConfigurationEditor（站组态编辑器）在SIMATICManager中，将PC站插入项目中。您必须考虑：物理上存在于PC中的是哪一种通讯卡（如：是CP1613还是3ComEtherlink），因为需要为使用的项目组态通讯卡。一个PC站，不管是ES还是OS，均有WinCCapplication（WinCC应用程序）来使用通讯通道。在HW-Config（硬件配置）中插入与组态通讯卡和WinCC应用程序。ES/OS的另一端是自动化站：AS。必须在WinCCApplication（WinCC应用程序）和ASCPU之间建立逻辑连接。该连接在NetPro中进行设置。ConfigurationConsole（组态控制台）提供PC的SIMATIC硬件设备的全貌，并用于SIMATICPC通讯系统的组态、调试和诊断。通讯的属性包括使用该工具设置参数、地址和访问协议。采用CommissioningWizard（调试向导），首先识别ConfigurationConsole（组态控制台）列出的SIMATICPC硬件设备。Wizard（向导）对每个PC站运行一次[1]，以后，设置在ConfigurationConsole（组态控制台）中被设定。当向导运行时，由Commissioni