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、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 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,如化工,石化,制药,水处理和电厂等行业。
典型的系统配置
下图显示了一个典型的PCS 7系统,图中ES为工程师站,OS为操作员站,AS 为自动化站。
ES:工程师站
PCS 7 项目是在PCS 7工程师站上设计的。工程师站安装有PCS 7组态工具,可以和自动化站和操作员站进行通讯。
PCS 7 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(工厂层级)。用于工厂层级的设计。
HW Config:Hardware Configuration Environment(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:Continuous Function Chart(连续功能图)。用于设计库、自动化逻辑、联锁、算法和控制等。
SFC:Sequential Function Chart(顺序功能图)。用于设计顺序控制、逻辑和联锁等。
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:Windows Control Centre(Windows 控制中心)。PCS 7 操作员界面和可视化。
Graphi cs Desi gner edi t or(图形编辑器):图片、图形对象和动画的设计。
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(即插即用),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 7 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。
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。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。
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,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。
在ES中组态PCS 7项目可以分成2个阶段:AS engineering(AS组态)和 OS engineering (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“Compiling OS(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。
AS: 自动化站
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。PCS 7 CPU 是从西门子 SIMATIC S7 400 CPU 系列中选择的。它们通过 System/Palnt Bus(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 Profibus DP 与现场设备进行通讯。下图 是一个连接到分布式I/O的自动化系统典型例子。
现场设备
PCS 7 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鏠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 HART 和 AS 模块的接口。下图 显示了 PCS 7 系统设备级的概况。
Profibus DP 和 Profibus PA
Profibus DP 的设计是来替代制造自动化中传统的 24 V 并行信号传输,过程自动化中 4 – 20 mA 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 – 20 m A 和 Hart的模拟量传输。把 Profibus 技术与传统的电缆技术相比较,好处是显而易见的。分离器、终端和分布设备由一个 Profibus 系统所取代。图形化界面和全面的诊断工具的应用可以高效地安装总线系统。通过光纤,比如建筑物之间的长距离通讯,开始成为切实可行的。Profibus 的简易性大大减少了调试和服务的工作量。下图 显示了使用 Profibus 技术的简易性。
用于现场设备的 PCS 7 组态工具(PDM)
PDM(Process Device Manager 过程设备管理器)能集成于 PCS 7 组态系统中,或作为单机控制台使用。SIMATIC PDM是一种用于现场设备和自动化组件调试、维护、诊断和显示的工具。下图 显示了可以在其中校验设备,在总线中设定设备地址,以及与设备进行在线通讯的软件环境。
PCS 7 系统也提供库功能,把设备集成至自动化设计中。下图显示了通过功能块 PA_AI把压力变送器读数读入CFC 中,并在 OS 中显示数值。
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