SIMATIC PCS7 是西門(mén)子的新一代控制系統(tǒng)。它以先前的SIMATIC產(chǎn)品為基礎(chǔ)的系統(tǒng)所獲得的經(jīng)驗(yàn)集中起來(lái)并進(jìn)一步發(fā)展而成的，模塊化結(jié)構(gòu)，可按系統(tǒng)進(jìn)行配置，從單個(gè)的小型自動(dòng)化解決方案到復(fù)雜的控制系統(tǒng)。
本工程為日產(chǎn)1000噸熟料水泥生產(chǎn)線，設(shè)有中央控制室（CCR），其控制、監(jiān)視、管理范圍包括生料配料、原料粉磨、廢氣處理、生料入窯、預(yù)熱器、回轉(zhuǎn)窯、冷卻機(jī)、熟料儲(chǔ)存、媒粉制備、水泥配料及水泥粉磨等到主要生產(chǎn)流程。在中央控制室對(duì)生產(chǎn)工藝過(guò)程的現(xiàn)狀和趨勢(shì)進(jìn)行監(jiān)視、管理和操作，從而達(dá)到使生產(chǎn)工藝設(shè)備穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的目的。根據(jù)生產(chǎn)流程分設(shè)1#、2#、3#、4#四個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站，分別設(shè)置在原料磨電氣室、窯尾電氣室、窯頭電氣室和水泥磨電氣室內(nèi)。它們各自的控制和檢測(cè)為：1#現(xiàn)場(chǎng)控制站：生料配料站、原料粉磨及廢氣處理。2#現(xiàn)場(chǎng)控制站：生料入窯、燒成窯尾及燒成窯中。3#現(xiàn)場(chǎng)控制站：燒成窯頭、煤粉制備及輸送。4#現(xiàn)場(chǎng)控制站：熟料配料、水泥粉磨及輸送。 現(xiàn)場(chǎng)控制站具有閉環(huán)控制，電機(jī)順序聯(lián)鎖控制，以及數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理，儲(chǔ)存、報(bào)警等功能；擁有數(shù)字量的模擬量控制的全部功能，可有效地對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制，與電氣馬達(dá)控制中心（MCC）一起對(duì)生產(chǎn)流程的馬達(dá)實(shí)施邏輯聯(lián)鎖、順序控制、分組啟動(dòng)/停止，同時(shí)，通過(guò)數(shù)據(jù)高速通道與中央控制室操作站進(jìn)行過(guò)程數(shù)據(jù)和信息傳輸，接受來(lái)自操作人員的各種控制命令，完成檢測(cè)控制要求。另外，還具有在線/離線組態(tài)功能，自診斷等功能。分布式控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)控制站均可獨(dú)立完成各自的控制任務(wù)。
在本工程投標(biāo)活動(dòng)中，我們選擇了SIEMENS公司的SIMATIC PCS7，根據(jù)標(biāo)書(shū)要求及所提供數(shù)據(jù)：SIMATIC PCS7，SIEMENS公司的新集散控制系統(tǒng)（DCS），是全集成自動(dòng)化（TIA）的核心部分，是使用單一、全集成化通用的系統(tǒng)解決自動(dòng)化問(wèn)題的革新產(chǎn)品。根據(jù)技術(shù)資料介紹，在新的自動(dòng)化概念范圍內(nèi)，SIMATIC PCS7克服了系統(tǒng)間的許多障礙：計(jì)算機(jī)領(lǐng)域和DCS/PLC之間的障礙，控制和監(jiān)視之間的障礙，集中式和分布式自動(dòng)化結(jié)構(gòu)之間的障礙，生產(chǎn)制造和工藝過(guò)程間的障礙。擁有真正靈活、集成化系統(tǒng)所的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。目前PCS7系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)已發(fā)售341套，在國(guó)內(nèi)運(yùn)行著12套。而本工程應(yīng)用PCS7所有部件構(gòu)成完整的工廠全面自動(dòng)化在國(guó)內(nèi)還屬第一次。
分布式現(xiàn)場(chǎng)控制單元（AS）為S7400主站加ET200M分布式I/O。SIEMENS公司最新研制的高性能PLC具有下列特點(diǎn)：高速、堅(jiān)固、通信能力強(qiáng)、使用方便、能滿足用戶要求，簡(jiǎn)而言之：性能高，操作簡(jiǎn)單。包括通信、處理速度、診斷以及完善的處理功能。 自動(dòng)化系統(tǒng)從SIMATIC S7400系統(tǒng)中選擇的中央處理器以模塊化形式組合，如基于以下SIMATICCPU：S7414 - 2DP，S7416 - 2DP，S7417 - 4DP，系統(tǒng)組成：電源模塊，CPU，通訊處理器。分布式I/O采用裝有S7300模塊的分布式ET200M站用于過(guò)程連接。分布式現(xiàn)場(chǎng)站ET200M，是用于高集中輸入/輸出設(shè)備的模塊化I/O站，具有處理全部分布式自動(dòng)化問(wèn)題各種需要的能力?？赏ㄟ^(guò)S7300I/O模塊擴(kuò)展。用來(lái)替代S7400模塊，大幅降低費(fèi)用。ET200是PROFIBUS - DP的被動(dòng)從站，最大傳輸速率為12Mbit/s。ET200M I/O站包括IM153接口模塊，最多8個(gè)S7300可編程控制器模塊，它們通過(guò)PROFIBUS DP現(xiàn)場(chǎng)總線與自動(dòng)化系統(tǒng)相連接。對(duì)要求有高可靠性的本方案來(lái)說(shuō)，要求在運(yùn)行過(guò)程中能插、拔模塊，則應(yīng)用一種插入和取出I/O子系統(tǒng)，它允許帶電插拔模塊，而不必停止系統(tǒng)的運(yùn)行。技術(shù)資料介紹："有源總線模塊使運(yùn)行時(shí)熱更換模塊成為可能。更換模塊時(shí)不需要中斷運(yùn)行，老模塊仍保持運(yùn)行，新模塊插入時(shí)能自動(dòng)啟動(dòng)。"
采用ET200M I/O能構(gòu)成徹底分散的自動(dòng)化系統(tǒng)。Siemens公司的Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線是當(dāng)代應(yīng)用相當(dāng)廣泛、發(fā)展很快的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。與從前使用的對(duì)等連接相比，現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)點(diǎn)如今已廣為人知。PROFIBUS的迅速普及說(shuō)明了現(xiàn)場(chǎng)總線已被人們所接受。ET200M I/O正是基于Profibus的分布式自動(dòng)化系統(tǒng)。因此SIMATIC PCS7支持I/O向更為分散的方向發(fā)展。所有PCS7自動(dòng)化系統(tǒng)都有集成在CPU上的一個(gè)PROFIBUS - DP接口。而且，智能I/O設(shè)備可以直接連接到PROFIBUS - DP上。與當(dāng)今各現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)相比，PROFIBUS還是有不足之處。PROFIBUS是主從結(jié)構(gòu)，它的配置需要從主站下傳至每一個(gè)從站，再等待全部從站發(fā)回備妥信號(hào)，在主站每次初始化中均占用大部分時(shí)間。而當(dāng)主站正常運(yùn)行時(shí)，任何一個(gè)從站的故障都會(huì)導(dǎo)致主站停機(jī)。這使得我們覺(jué)得實(shí)在是PROFIBUS的一大缺陷。 另外ET200M有一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)，那就是S7 - 300模擬量模塊。一個(gè)模擬量模塊可以覆蓋所有測(cè)量范圍。通過(guò)軟件可以單獨(dú)設(shè)置多達(dá)40個(gè)不同的測(cè)量范圍，如需要每個(gè)通道的測(cè)量范圍都可以不同?；旌戏绞揭部梢浴＿@些極大的增加了靈活性。在培訓(xùn)中、在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試中我們反復(fù)向用戶方強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)，現(xiàn)在用戶方已經(jīng)從中得益，并且能夠掌握配置方法。不僅如此，ET200M還降低了后勤和庫(kù)存的費(fèi)用，因?yàn)閷?duì)于所有測(cè)量范圍只需一種模塊作庫(kù)存?zhèn)溆?。該工程?xiàng)目中現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備除了ET200M分布式I/O模塊外，還包括SIPOS執(zhí)行機(jī)構(gòu)，SIMOVERT可變速驅(qū)動(dòng)裝置，SIMOCODE電動(dòng)機(jī)接觸器和控制模塊等和來(lái)自其它制造商的各種與PROFIBUS兼容的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，能連接到PROFIBUS - DP。
過(guò)程控制系統(tǒng)SIMATIC PCS7使用SIMATIC NET工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)。所有的SIMATIC NET產(chǎn)品都是為工業(yè)應(yīng)用而專門(mén)開(kāi)發(fā)的。SIMATIC NET提供三種總線選擇：用于大型網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)以太網(wǎng)，用于小型網(wǎng)絡(luò)的PROFIBUS - FMS和用于連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的PROFIBUS - DP。它們特別適宜網(wǎng)絡(luò)部件會(huì)遭受?chē)?yán)重的電磁干擾、液體侵入、大氣侵蝕、高度污染或過(guò)重的機(jī)械負(fù)荷的地區(qū)。所有這些網(wǎng)絡(luò)都已成功的用于世界各地。 從SIMATIC NET系列引出的系統(tǒng)總線用于工程和自動(dòng)化系統(tǒng)與人 - 機(jī)接口之間的。在小規(guī)模應(yīng)用中，例如：在小批量生產(chǎn)設(shè)備中，操作員面板和自動(dòng)化系統(tǒng)可經(jīng)過(guò)集成的MPI接口連接，PROFIBUS適用于有高性能要求的中型到大型工廠，而工業(yè)以太網(wǎng)則滿足大型工廠的高性能要求。從而，SIMATIC PCS7能使生產(chǎn)工廠的所有地區(qū)（亦即實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程及上游和下游自動(dòng)化級(jí)）用統(tǒng)一的通信系統(tǒng)相互連接。也可利用有冗余布置的光纖與光纖鏈路模塊（OLM）的PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)各種型式。工業(yè)以太網(wǎng)是用于為大型工廠設(shè)計(jì)的要求高性能的SIMATIC PCS7的系統(tǒng)總線。把S7 - 400連接到已有的網(wǎng)絡(luò)是非常容易的，只要簡(jiǎn)單地將SIMATIC NET通信處理器（CP）插入PLC，然后在STEP7軟件中配置通信處理器的參數(shù)，這就完成了入網(wǎng)操作，CPU和CP之間的內(nèi)部數(shù)據(jù)交換是由集成的已編程的通信功能模塊來(lái)處理。我們?cè)诒敬螒?yīng)用中選擇了工業(yè)以太網(wǎng)為系統(tǒng)總線。
SIMATIC PCS7的人 - 機(jī)接口是基于WinnCC4.02版。為WinnCC額外提供專門(mén)設(shè)計(jì)用于過(guò)程控制系統(tǒng)用戶需要的控制系統(tǒng)選件，它與基本的WinnCC功能結(jié)合，形成一種完整的、功能強(qiáng)大、現(xiàn)代化的操作員站。在WinnCC系列內(nèi)，支持OP47、SIMATIC、工業(yè)PC及編程設(shè)備。因而，從一個(gè)局部的現(xiàn)場(chǎng)操作員站（OP）起，經(jīng)過(guò)有一個(gè)或二個(gè)監(jiān)示器的單用戶系統(tǒng)，直至有幾個(gè)操作員終端（通過(guò)一條以太網(wǎng)終端總線連接）的多用戶系統(tǒng)，可以實(shí)施模塊化解決方案。 多用戶系統(tǒng)由幾個(gè)操作員終端組成，這幾個(gè)操作員終端由通過(guò)終端總線提供數(shù)據(jù)。終端總線是獨(dú)立于系統(tǒng)總線的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)總線。終端總線完全獨(dú)立于系統(tǒng)總線而存在，只用于從OS服務(wù)器向過(guò)程終端，工程系統(tǒng)和主計(jì)算機(jī)提供數(shù)據(jù)。系統(tǒng)總線和終端總線完全分離，OS服務(wù)器只需通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)提供一次數(shù)據(jù)，或者，如果有多個(gè)操作員通訊通道的話，則通過(guò)過(guò)程終端提供。多用戶系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：過(guò)程終端能夠以極大的靈活性安裝與排列。安裝費(fèi)用相當(dāng)?shù)土?。OS服務(wù)器的操作系統(tǒng)是NT4.0 SERVER or WORKSTATION，運(yùn)行TCP/IP協(xié)議。操作員站的操作系統(tǒng)是WIN95 or NT4.0。SERVER/CLIENT的設(shè)置相當(dāng)簡(jiǎn)單。在服務(wù)器上建立一個(gè)項(xiàng)目，并將它設(shè)置為SERVER，將工作站設(shè)置為CLIENT，配置SERVER和各個(gè)CLIENT的啟動(dòng)參數(shù)，并且將服務(wù)器首先啟動(dòng)，然后各個(gè)CLIENT就可從SERVER數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取數(shù)據(jù)啟動(dòng)并同時(shí)運(yùn)行。
配置有相同功能的并行服務(wù)器需要進(jìn)行檔案比較，在操作員站起動(dòng)后就需要WinnCC/冗余選件。此選件內(nèi)置，只需安裝授權(quán)。這一選件的先決條件是通過(guò)以太網(wǎng)總線將兩個(gè)服務(wù)器站連接起來(lái)，在一次故障之后，OS終端將自動(dòng)切換，延時(shí)1 - 2分鐘。故障服務(wù)器啟動(dòng)后需手動(dòng)切換OS終端，在故障后重新起動(dòng)操作員站時(shí)所有測(cè)量值檔案和報(bào)警檔案將被自動(dòng)比較并更新。對(duì)于兩臺(tái)服務(wù)器的冗余，首先在另一臺(tái)服務(wù)器SERVER2中建立另一個(gè)項(xiàng)目，將它設(shè)置為多用戶系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)這一項(xiàng)中，將工作站設(shè)置為CLIENT。當(dāng)SERVER1上的項(xiàng)目配置好后，使用SIEMENS/WINCC/PROJECTDUPLICATOR將這個(gè)項(xiàng)目復(fù)制到SERVER2上的那個(gè)項(xiàng)目，在各個(gè)工作站上用SIEMENS/WINCC/PROJECTSWITCHER設(shè)置，當(dāng)SERVER1故障時(shí)將項(xiàng)目自動(dòng)轉(zhuǎn)向SERVER2上的項(xiàng)目中。兩臺(tái)服務(wù)器的冗余被設(shè)置完成。
兩臺(tái)操作員服務(wù)器互為冗余熱設(shè)備，均能獨(dú)立監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，另兩臺(tái)操作員站作為人 - 機(jī)接口，具有以下功能：工藝設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視；工藝流程動(dòng)態(tài)參數(shù)顯示，有關(guān)參數(shù)趨勢(shì)顯示，歷史數(shù)據(jù)顯示，記錄。過(guò)程參數(shù)的打?。菏鹿蕡?bào)告打印，班報(bào)、日?qǐng)?bào)、月報(bào)打印。報(bào)警優(yōu)先權(quán)設(shè)定，當(dāng)前畫(huà)面顯示任何報(bào)警提示，并有中央報(bào)警確認(rèn)功能。在操作組內(nèi)有啟動(dòng)、停車(chē)、再啟動(dòng)和選擇等軟手操功能，通過(guò)鍵盤(pán)或鼠標(biāo)操作對(duì)馬達(dá)進(jìn)行組啟動(dòng)/停止，也可啟/停單臺(tái)馬達(dá)以及事故緊急停車(chē)等功能。在SIMATIC PCS7中，ES工程師系統(tǒng)為過(guò)程控制系統(tǒng)的所有部件提供系統(tǒng)和全廠范圍的編程：人 - 機(jī)接口；自動(dòng)化系統(tǒng)；以及分布式I/O。工程師站具有操作員站的全部功能，編程、組態(tài)、調(diào)試和修改等由工程師站完成。工程師站配備豐富的相關(guān)軟件，可完成在線/離線組態(tài)或修改等，組態(tài)<
