SIMATIC-DCS系统培训课件(培训资料).ppt

1、培训计划2022-4-252u 第第1讲讲 PLC系统简介系统简介u 第第2讲讲 S7-400系列系列PLC的硬件系统介绍的硬件系统介绍u 第第3讲讲 S7-400系列系列PLC的软件系统介绍的软件系统介绍u 第第4讲讲 现场总线仪表现场总线仪表2022-4-253PLC系统简介u PLC的基本概念及应用范围的基本概念及应用范围uPLC的系统组成及监控网络的系统组的系统组成及监控网络的系统组成成2022-4-254PLC的系统组成 S7-400 S7-400属于模块式属于模块式PLCPLC，主要由机架、，主要由机架、CPUCPU模块、模块、信号模块、功能模块、接口模块、通信处理器、电信号模块、

2、功能模块、接口模块、通信处理器、电源模块和编程设备组成，各种模块都安装在机架上，源模块和编程设备组成，各种模块都安装在机架上，如图所示。如图所示。2022-4-255PROFIBUS-PA 总线 PS407CPU414-3CP 443-1CP 443-5CP 443-5CP 443-1PS307 IM153CP 443-1 DI DI DO DO1#DP/PA耦合器2#DP/PA耦合器+P-P+P-PIM157PS307去计算机去计算机PS307 IM153CP 443-1 AI AI AI AO2022-4-256PLC的处理过程 CPU将输出控制的信息发送到输出模块。将输出控制的信息发送到

3、输出模块。 CPU将输入信息通过信号模块采集上来。将输入信息通过信号模块采集上来。 CP443-5是分担了是分担了CPU的通讯负担，将扩展的通讯负担，将扩展机架上的信息采集上来通过机架传送给机架上的信息采集上来通过机架传送给CPU。 利用利用CP443-1采用工业以太网协议跟计算机采用工业以太网协议跟计算机通讯。通讯。2022-4-257SIMATIC S7-400工业以太网工业以太网工程师站工程师站操作员站操作员站西门子交换机西门子交换机PROFIBUS温度、压力变送器等温度、压力变送器等执行器执行器现场设备等现场设备等热网系统监控系统组成热网系统监控系统组成2022-4-258SIMATI

4、C S7-400工程师站工程师站PROFIBUS温度、压力变送器等温度、压力变送器等执行器执行器SIMATIC S7-300PROFIBUS（DP线）线）新高温水监控系统组成新高温水监控系统组成2022-4-259PLC的硬件系统介绍 u CPU模块模块u 信号模块信号模块u 电源模块电源模块u 接口模块接口模块u 其他模块其他模块2022-4-2510EXT.-BATT.5.15V DCX3X1414 - 2XG00 - 0AB0CPU 414-2X 2 3 4INTFEXTFSTOPRUNCRSTFRCECRSTWRSTRUN-PRUNSTOPCMRESINTFEXTFBUSFDPCPU模

5、块 我厂使用的我厂使用的CPU型号型号 状态与故障显示状态与故障显示LED2022-4-2511 CPU模块模块 CPU模块主要由微处理器模块主要由微处理器（CPU芯片）和存储器组成。在芯片）和存储器组成。在PLC控制系统中，控制系统中，CPU模块相当模块相当于人的大脑和心脏，它不断地采于人的大脑和心脏，它不断地采集输入信号，执行用户程序，刷集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出；存储器用来存储新系统的输出；存储器用来存储程序和数据。程序和数据。EXT.-BATT.5.15V DCX3X1414 - 2XG00 - 0AB0CPU 414-2X 2 3 4INTFEXTFSTOPRUNCRS

6、TFRCECRSTWRSTRUN-PRUNSTOPCMRESINTFEXTFBUSFDP2022-4-2512我厂使用的CPU型号 设备设备型号型号备注备注 6号炉号炉CPU 414H 双冗于系统双冗于系统新高温水新高温水CPU 414H 只有一个只有一个CPU 新热化新热化CPU414-3老热化老热化CPU414-3热网系统热网系统CPU414-32022-4-2513 指指 示示 灯灯 颜颜 色色 说说 明明INTF红色红色内部故障，例如用户程序运行内部故障，例如用户程序运行超时超时EXTF红色红色外部故障，例如电源故障，模外部故障，例如电源故障，模块故障块故障FRCE黄色黄色有输入有输入

7、输出处于被强制的状态输出处于被强制的状态RUN绿色绿色运行模式运行模式STOP黄色黄色停止模式停止模式BUS1F红色红色MPI/PROFIBUS-DP接口接口1的总的总线故障线故障 状态与故障显示LED 2022-4-2514 状态与故障显示LED 指指 示示 灯灯 颜颜 色色 说说 明明BUS2F红色红色MPI/PROFIBUS-DP接口接口2的总线的总线故障故障MSTR黄色黄色CPU处理处理I/O，仅用于，仅用于CPU 41X-4HREDF红色红色冗余错误，仅用于冗余错误，仅用于CPU 41X-4HRACK0黄色黄色CPU在机架在机架0中，仅用于中，仅用于CPU 41X-4HRACK1黄色

8、黄色CPU在机架在机架1中，仅用于中，仅用于CPU 41X-4HIFM1F红色红色接口子模块接口子模块1故障故障IFM2F红色红色接口子模块接口子模块2故障故障2022-4-2515 信号模块 数字量信号模块数字量信号模块 模拟量信号模块模拟量信号模块功能：用来接收从按钮、选择开功能：用来接收从按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、关、数字拨码开关、限位开关、压力继电器等来的开关量输入压力继电器等来的开关量输入信号，例如主汽门开到头、关信号，例如主汽门开到头、关到头的反馈状态，循环水泵的到头的反馈状态，循环水泵的运行状态等运行状态等类型：直流类型：直流1616点数字量输入模块点数字量输入模块

9、和直流和直流3232点数字量输入模块点数字量输入模块供电电压：供电电压：24V24V电压电压2022-4-2516 数字量输入模块（数字量输入模块（DI） 2022-4-2517如何判断如何判断DI模块是否正常工作模块是否正常工作？首先测量模块上是否有首先测量模块上是否有24V直流供电电压，直流供电电压，若没有电压，为不正常工作状态，需要检若没有电压，为不正常工作状态，需要检查模块和线路。查模块和线路。在有在有24电压的情况下，电压的情况下，将模块将模块1或或21端子端子和相应的模块通道短接，模块正常工作状和相应的模块通道短接，模块正常工作状态为相应通道的指示灯亮起，并在微机上态为相应通道的指

10、示灯亮起，并在微机上显示状态正常。显示状态正常。备注：除非特殊情况，否则在设备运行期备注：除非特殊情况，否则在设备运行期间不进行操作。间不进行操作。2022-4-2518 数字量输入模块（数字量输入模块（DO）功能：开关量输出模块用来控制接触器、功能：开关量输出模块用来控制接触器、电磁阀、指示灯、数字显示装置和报警装电磁阀、指示灯、数字显示装置和报警装置等输出设备置等输出设备,例如启动循环水泵，打开和例如启动循环水泵，打开和关闭电动门等。关闭电动门等。类型：直流类型：直流16点数字量输出模块和直流点数字量输出模块和直流32点数字量输出模块点数字量输出模块供电电压：供电电压：24V电压电压202

11、2-4-2519如何判断如何判断DO模块是否正常工作模块是否正常工作？首先测量模块上是否有首先测量模块上是否有24V直流供电电压，若直流供电电压，若没有电压，为不正常工作状态，需要检查模块没有电压，为不正常工作状态，需要检查模块和线路。和线路。在有在有24电压的情况下电压的情况下 ，将模块，将模块10或或20端子和端子和相应的模块通道短接，模块正常工作状态为相相应的模块通道短接，模块正常工作状态为相应通道的指示灯亮起，并且继电器动作，微机应通道的指示灯亮起，并且继电器动作，微机上显示状态正常。上显示状态正常。备注：除非特殊情况，否则在设备运行期间不备注：除非特殊情况，否则在设备运行期间不进行操

12、作。进行操作。2022-4-2520 模拟量输入模块（模拟量输入模块（AI）功能：模拟量输入模块用来接收电位器、功能：模拟量输入模块用来接收电位器、测速发电动机和各种变送器提供的连续变测速发电动机和各种变送器提供的连续变化的模拟量电流电压信号。例如蒸汽温度，化的模拟量电流电压信号。例如蒸汽温度，蒸汽压力，引风门反馈位置等。蒸汽压力，引风门反馈位置等。类型：类型：8通道模拟量输入模块通道模拟量输入模块,可选择的输可选择的输入信号类型有电压型、电流型、电阻型、入信号类型有电压型、电流型、电阻型、热电偶型。热电偶型。供电电压：供电电压：24V电压电压2022-4-2521模拟量输入模块的输入信号种类

13、用安装在模模拟量输入模块的输入信号种类用安装在模块侧面的量程卡来设置。量程卡安装在模拟块侧面的量程卡来设置。量程卡安装在模拟量输入模块的侧面，每两个通道为一组，共量输入模块的侧面，每两个通道为一组，共用一个量程卡。如果需要更改量程，必须重用一个量程卡。如果需要更改量程，必须重新调整量程卡，以更改测量信号的类型和测新调整量程卡，以更改测量信号的类型和测量范围。量范围。量程卡可以设定为量程卡可以设定为“A”、“B”、“C”、“D”四个位置，各种测量信号类型和测量范围的四个位置，各种测量信号类型和测量范围的设定在模拟量模块上有相应的标记指示，可设定在模拟量模块上有相应的标记指示，可以根据需要进行设定

14、和调整。以根据需要进行设定和调整。2022-4-2522量程卡设置量程卡设置测量方法测量方法 量程量程A电压电压 1000mVB电压电压 10VC4线变送器电流线变送器电流420mAD2线变送器电流线变送器电流420mA2022-4-2523 模拟量输出模块（模拟量输出模块（AO）功能：模拟量输出模块用来控制电动功能：模拟量输出模块用来控制电动调节阀、变频器等执行器。调节阀、变频器等执行器。类型：类型：4通道模拟量输出模块和通道模拟量输出模块和8通道通道模拟量输出模块，提供有电压和电流模拟量输出模块，提供有电压和电流两种类型的信号输出。两种类型的信号输出。供电电压：供电电压：24V电压电压20

15、22-4-2524 电源模块PS407PS407电源模块将电源模块将AC230V电压转换成电压转换成DC24V电压，为中央机架上的电压，为中央机架上的CPU及输入及输入/输出模块供输出模块供电，输出电流额定值有电，输出电流额定值有4A、10A、20A。 PS307PS307电源模块将电源模块将AC230V电压转换成电压转换成DC24V电压，为扩展机架上的模块供电，输出电流额电压，为扩展机架上的模块供电，输出电流额定值有定值有2A、5A、10A。2022-4-2525 接口模块 IM153、IM157 CPU模块所在的机架称为中央机架，如果一模块所在的机架称为中央机架，如果一个机架不能容纳全部模

16、块，可以增设一个或多个机架不能容纳全部模块，可以增设一个或多个扩展机架。接口模块用来实现中央机架与扩个扩展机架。接口模块用来实现中央机架与扩展机架之间的通信，有的接口模块还可以为扩展机架之间的通信，有的接口模块还可以为扩展机架供电。展机架供电。 现场使用现场使用DP-LINK用用153，DP/PALINK用用157；目前西门子力推新的；目前西门子力推新的IM153，即将，即将ET200M、DPLINK、DP/PALINK三个的三个的接口模块统一为接口模块统一为IM153，此时可以互换。，此时可以互换。 2022-4-2526 通信处理器CP443-1、CP443-5 通讯处理器用于通讯处理器用

17、于PLC之间、之间、PLC与远程与远程I/O之之间、间、PLC与计算机和其他智能设备之间的通信，与计算机和其他智能设备之间的通信，可以将可以将PLC接入接入MPI、PROFIBUS-DP和工业和工业以太网，或者用于实现点对点通信等。以太网，或者用于实现点对点通信等。CPU模模块集成有块集成有MPI通信接口，有的还集成了其他通通信接口，有的还集成了其他通信接口。信接口。2022-4-2527PLC的软件系统介绍 u 软件安装软件安装u SIMATIC管理器管理器u WINCC组态软件介绍组态软件介绍2022-4-2528PCS 7的软件安装 u PCS 7操作系统需求操作系统需求u PCS 7硬

18、件需求硬件需求u PCS 7安装安装2022-4-2529PCS 7操作系统需求 WINDOWS 2000 PROFESSIONAL SP4 英文版英文版 SQL Server 2000 Internet Explorer 6.0及以上版本及以上版本 Microsoft 消息队列服务组件消息队列服务组件 MS Service Packs&Tools(2000系系统补丁包统补丁包) PCS7 Toolset V6.1 2022-4-2530PCS 7硬件需求能运行能运行Windows 2000Windows 2000或或Windows XPWindows XP的的PGPG或或PCPC机机: :C

19、PUCPU主频至少为主频至少为600MHz600MHz；内存至少为内存至少为1G1G；硬盘剩余空间在硬盘剩余空间在600MB600MB以上；以上；具备具备CD-ROMCD-ROM驱动器和软盘驱动器；驱动器和软盘驱动器；显示器支持显示器支持3232位、位、10241024768768分辨率；分辨率；具有具有CP1613CP1613、CP5611CP5611或或MPIMPI接口卡。接口卡。2022-4-2531STEP 7的安装（1） 选择安装语言及安装程序选择安装语言及安装程序 2022-4-2532 自定义安装方式自定义安装方式 STEP 7的安装（2）2022-4-2533STEP 7的安装

20、（3）提示安装授权提示安装授权 2022-4-2534PG/PC接口设置接口设置 存储卡参数设置存储卡参数设置 STEP 7的安装（4）2022-4-2535授权管理授权管理 安装完成后，在安装完成后，在Windows的开始菜单中找到的开始菜单中找到【SIMATIC】【License Management】【Automation License Manager】，启，启动动Automation License Manager 。 STEP 7的安装（5）2022-4-2536 已经安装的已经安装的STEP7软件软件 STEP 7的安装（6）2022-4-2537STEP 7的安装（7） 已经授

21、权的已经授权的STEP7软件软件 2022-4-2538 STEP7硬件目录更新设置硬件目录更新设置 STEP 7的安装（8）2022-4-2539STEP 7具有以下功能：具有以下功能：硬件配置和参数设置、通讯组态、编程、测试、启动和硬件配置和参数设置、通讯组态、编程、测试、启动和维护、文件建档、运行和诊断功能等。维护、文件建档、运行和诊断功能等。STEP 7的所有功的所有功能均有大量的在线帮助，用鼠标打开或选中某一对象，能均有大量的在线帮助，用鼠标打开或选中某一对象，按按F1可以得到该对象的在线帮助。可以得到该对象的在线帮助。 在在STEP 7中，用项目来管理一个自动化系统的硬件和软中，用

22、项目来管理一个自动化系统的硬件和软件。，件。，STEP 7用用SIMATIC管理器对项目进行集中管理。管理器对项目进行集中管理。STEP 7的功能2022-4-2540SIMATIC 管理器 u 启动启动SIMATIC 管理器管理器u STEP 7项目结构项目结构u 备份和恢复程序备份和恢复程序2022-4-2541启动SIMATIC管理器启动SIMATIC管理器2022-4-2542SIMATIC 管理器菜单和工具栏 状态栏 标题栏 菜单栏 工具栏 任务栏2022-4-2543打开工程2022-4-2544STEP 7项目结构SIMATIC Manager是是PCS7的核心应用程序，使用它，

23、的核心应用程序，使用它，我们可以访问所有其他用以建立我们可以访问所有其他用以建立PCS7项目的应用程序，项目的应用程序，SIMATIC Manager 是建立整个项目的起点。是建立整个项目的起点。第第1层：项目层：项目 项目代表了自动化解决方案中的所有数项目代表了自动化解决方案中的所有数据和程序的整体，它位于对象体系的最上层。据和程序的整体，它位于对象体系的最上层。 第第2层：子网、站层：子网、站 SIMATIC 300/400站用于存放硬站用于存放硬件组态和模块参数等信息，站是组态硬件的起点。件组态和模块参数等信息，站是组态硬件的起点。 第第3层和其他层：与上一层对象类型有关。层和其他层：与

24、上一层对象类型有关。 2022-4-2545SIMATIC管理器界面2022-4-2546备份和恢复程序何时备份程序：大、小修时备份程序，何时备份程序：大、小修时备份程序，数据改动时备份程序。在备份程序时应该数据改动时备份程序。在备份程序时应该保证除保证除SIMATIC管理器外，无其他程序在管理器外，无其他程序在运行。运行。何时恢复程序：程序不正常运行时，恢何时恢复程序：程序不正常运行时，恢复程序。在恢复程序时若当前有复程序。在恢复程序时若当前有PCS7程序程序在运行中，必须退出在运行中，必须退出 。备份程序 用SIMATIC Manager里File菜单下“Archive”可以打开“Arch

25、iving”窗口，选择最右边的一个名为“Multiprojects”的选项卡，当前程序会显示在这个列表里，选择它，并按下“OK”按钮。2022-4-2547备份程序 接着程序会打开选择备接着程序会打开选择备份路径的对话框，选择要份路径的对话框，选择要备份的路径，并给出备份备份的路径，并给出备份名称，点击名称，点击“Save”Save”按钮按钮即可。注意不要随意改变即可。注意不要随意改变备份的保存类型，默认为备份的保存类型，默认为“PKZip 4.0-PKZip 4.0-Archive(Archive(* *.zip)”.zip)”好了。好了。2022-4-2548恢复程序 从File菜单里选择

26、“Retrieve”，从打开的选择文件框里找到事先备份好的备件 文 件 ， 并 点 击“Open”按钮。2022-4-25492022-4-2550系统会出现“Select destination directory”窗口，从里面选择要恢复的目标路径，点击“OK”按钮即可。恢复程序2022-4-2551WINCC组态软件u WinCC 项目开发和组态环境项目开发和组态环境u WinCC的实时运行的实时运行u 启动启动WINCC程序程序2022-4-2552WINCC组态软件2022-4-2553WINCC组态软件德国西门子公司的德国西门子公司的SIMATIC WinCC组态软件是组态软件是数据

27、采集监控系统数据采集监控系统SCADA的软件平台工具，它的软件平台工具，它对工业控制系统中的各种资源（设备、标签量、对工业控制系统中的各种资源（设备、标签量、画面等）进行配置和编辑，处理事件报警和系统画面等）进行配置和编辑，处理事件报警和系统报警，提供多种数据通信驱动程序，完成各类报报警，提供多种数据通信驱动程序，完成各类报表的生成和打印输出。而且还给用户提供多种脚表的生成和打印输出。而且还给用户提供多种脚本语言，可以进行二次开发。还有对实时数据的本语言，可以进行二次开发。还有对实时数据的归档和对历史归档数据的查讯功能等。归档和对历史归档数据的查讯功能等。2022-4-2554WinCC 项目

28、开发和组态环境为了开发和组态项目，为了开发和组态项目，WinCC 提供了一组特提供了一组特殊的编辑器，由殊的编辑器，由WinCC 的浏览（的浏览（Explorer）访问这些编辑器。所提供的每一个编辑器能对访问这些编辑器。所提供的每一个编辑器能对WinCC某一个专门的子系统进行组态。某一个专门的子系统进行组态。WinCC 的主要子系统有：的主要子系统有：图形系统图形系统 图形设计器是用来建立屏幕图形图形设计器是用来建立屏幕图形的编辑器；的编辑器；报警系统报警系统 命名报警登录的编辑器是用来组命名报警登录的编辑器是用来组态报警的；态报警的；2022-4-2555WinCC 项目开发和组态环境归档系

29、统归档系统 用来对指定的数据进行归档的编用来对指定的数据进行归档的编辑器，取名标签登录；辑器，取名标签登录；报告系统报告系统 报告设计器是用来编辑建立一个报告设计器是用来编辑建立一个报告格式；报告格式；通信系统通信系统 能直接在能直接在WinCC的浏览器中进行的浏览器中进行组态；组态； 所有的组态数据都存储在所有的组态数据都存储在CS的数据库中。的数据库中。2022-4-2556WinCC的实时运行通过应用实时运行软件（通过应用实时运行软件（runtime）,操作员能操作员能运行和监视一个实际的过程，实时运行软件具运行和监视一个实际的过程，实时运行软件具有以下任务：有以下任务：读取存储在读取存

30、储在CS数据库中的数据；数据库中的数据；显示屏幕；显示屏幕；与自动化系统通信；与自动化系统通信；对当前的实时数据，例如，过程值和报警事对当前的实时数据，例如，过程值和报警事件，进行归档；件，进行归档；过程的实时运行，例如，指定设定值，激活、过程的实时运行，例如，指定设定值，激活、去激活过程。去激活过程。2022-4-2557启动WinCC2022-4-2558WinCC浏览器对话框点击黑色三角（点击黑色三角（Activate），将当前程序启动。），将当前程序启动。程序启动后，需用操作员权限予以登录。程序启动后，需用操作员权限予以登录。2022-4-2559所属机器所属机器WINCC用户名用户名

31、WINCC密码密码6号炉号炉mands123456热化热化super123456热网热网cccc123456新高温水新高温水dddd654321操作员用户名及密码2022-4-2560总线仪表u现场总线技术概念现场总线技术概念u Profibus PA2022-4-2561现场总线技术概念根据国际电工委员会（根据国际电工委员会（IEC）的定义，现场总线是）的定义，现场总线是安安装在生产过程区域的现场设备仪表与控制室内的自动装在生产过程区域的现场设备仪表与控制室内的自动化控制装置系统之间的一种串行，数字式，多点通信化控制装置系统之间的一种串行，数字式，多点通信的数据总线的数据总线或者说，现场总线

32、是以单个分散的数字或者说，现场总线是以单个分散的数字化，智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相化，智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统其中，生产过程应包括断续生络系统与控制系统其中，生产过程应包括断续生产过程和连续生产过程现场设备仪表指位于现场层产过程和连续生产过程现场设备仪表指位于现场层的传感器，驱动器执行机构等设备因此，现场总线的传感器，驱动器执行机构等设备因此，现场总线是面向工厂底层自动化及信息集成的数字化网络技术是面向工厂底层自动化及信息集成的数字化网络技术20

33、22-4-2562PROFIBUS-PA适用于过程自动化的现场传感适用于过程自动化的现场传感器和执行器的低速数据传输，器和执行器的低速数据传输， 使用扩展的使用扩展的PROFIBUS-DP协议。协议。 PROFIBUS-DP 特别适特别适合于合于PLC与现场级分布式与现场级分布式I/O设备之间的通讯，设备之间的通讯，传输速率较高。传输速率较高。PA表将自动化系统和过程控制表将自动化系统和过程控制系统与压力、温度和液位等变送器等现场设备系统与压力、温度和液位等变送器等现场设备连接起来，用来替代连接起来，用来替代420mA的模拟技术。的模拟技术。PROFIBUS-PA段与段与PROFIBUS-DP

34、总线段之总线段之间通过耦合器连接，可以实现两段间的透明通间通过耦合器连接，可以实现两段间的透明通信。信。Profibus -PA2022-4-2563故障处理方法故障处理方法：（1）PA表与上位机通讯时改不了地址。把表与上位机通讯时改不了地址。把FM157断电断电后可更改。后可更改。（2）PA表在表在HW中在线看没有错误，但仅中在线看没有错误，但仅PDM时提示时提示连接通讯不上。在连接通讯不上。在HW中编译下装一次就好了中编译下装一次就好了 可通讯上。可通讯上。（3）PA表温度过高时表温度过高时i，认为此时测量值是不可信任的，认为此时测量值是不可信任的，人机界面会显示灰。程序里人机界面会显示灰。程序里QBAD为为1。（4）在）在PDM及及HW及及CFC中中PA表都正常，但人机界面表都正常，但人机界面显示灰色，把显示灰色，把FM157断电后就好了。断电后就好了。PA表故障处理的方法