PCS7选型设计（下）

第四步，网络结构

4.1 PROFIBUS DP 既是一个系统总线又是一个开放的通信系统，设计用于中等传输速率和短响应时间。因此，它最适合对以下设备进行控制： • 直接连接的现场设备，如驱动器、电机起动器、分析仪、过程控制器或面板 • 分布式 I/O 设备，如ET 200M、ET200PA SMART、ET 200iSP、和ET 200pro 远程 I/O 站 • 无缝集成的 PROFIBUS PA 现场总线或基金会现场总线 H1 上的变送器和执行器 因为它也支持 HART 传输协议，因此，可将 HART 现场设备集成到 PROFIBUS DP 通信网络中。

总长度超过限制，则需要增加OLM中继器；如果是冗余光纤环网，需使用双光纤端口且相同型号的OLM.

4.2 PROFINET 使用 SIMATIC PCS 7 过程控制系统时，PROFINET 主要用于自动化系统（控制器）与过程 I/O 之间的现场通信。组态 PROFINET 通信时，一般建议将现场设备通信与工厂通信分开。 适用于 PROFINET IO 通信的 SIMATIC PCS 7 系统组件包括： • 带有 CPU 410-5H（固件版本 V8.2）、具有全面 PROFINET 功能的自动化站（AS 单站和 AS 冗余站） • SIMATIC PCS 7 AS RTX PROFINET 和 SIMATIC PCS 7 BOX RTX 带内置 PROFINET 接口 • 带有 IM 155-6 PN 接口模块和总线适配器的 SIMATIC ET 200SP HA • 带有总线适配器的 SIMATIC CFU PA • 带有 IM 153-4 PN 高性能型接口模块的 SIMATIC ET 200M • 带有总线适配器的 SIMATIC ET 200SP 除特定 PROFINET 产品外，工业以太网产品也可用作网络组件，如 SCALANCE X 交换机和介质转换器、 FastConnect 连接元件以及电气和光纤传输介质。

说明： 无法在PROFINET接口使用冗余I/O。 不能在带有410-5H的系统中使用外部PROFINET接口模块。

如果没有组态topology拓扑，则接口模块上的PN口不分进/出； 若使用simatic manager组态了拓扑，则需要按照拓扑中的顺序严格接线（包括交换机的接口接线在内）。 关于网络结构的形式：

实际项目中用的最多的 还是线性、开环结构较多，且已够用。 对于复杂的星型、树形、嵌套环、网络型、混合型等架构，由于电缆用量多，线缆长，放线及维护困难，交换机多，成本较高，实际应用较少。 如果需要连接不同的PROFINET IO网络（子网掩码不同），则需要使用PN/PN连接器。 以下找了几种常用结构的图：

第五，接口模块、信号模块选型 5.2 接口模块

ET200SP HA接口模块 IM 155-6 PN (6DL1155-6AU00-0PM0)技术数据链接： https://support.industry.siemens.com/cs/pd/1028218?pdti=td&dl=zh&lc=zh-CN ET200SP HA 分布式IO介绍

5.2 过程 I/O模块 统计控制系统输入/输出信号要求，选择相应类型的信号模块。 需要考虑的因素：信号类型(4~20mA / 0~10V /MODBUS RTU /HART等)、电阻类型（RTD/TC）、电压（24V /220V）、信号精度、抗干扰性、工作温度范围等。 适用于PCS7的分布式I/O系统比较：

选定接口模块后，在选择相应的信号模块，就相对简单了。 除了查找选型样本，最直截了当的方法是，在组态软件（Simatic Manager/TIA/Tia selection tool）中相应的接口模块下查找所需要的信号模块，这样也避免了兼容性错误。 Tia selection tool链接：https://pan.baidu.com/s/1wlG0fT3E-S3t1LH0nPWNGw 提取码：neso 上图中少了ET200PA Smart类型的模块，与ET200类似，是西门子近两年新推出的，价格更低，通道数更多。在文章末尾有相关资料链接。 SIMATIC 过程控制系统 PCS 7 已发布模块 (V9.0 SP1)：

链接：https://support.industry.siemens.com/cs/document/109754965/simatic-%E8%BF%87%E7%A8%8B%E6%8E%A7%E5%88%B6%E7%B3%BB%E7%BB%9F-pcs-7-%E5%B7%B2%E5%8F%91%E5%B8%83%E6%A8%A1%E5%9D%97-(v9-0-sp1)?dti=0&lc=zh-CN 5.3.Y-LINK、PA-LINK 链接模块

第六，系统架构 OS，上位机，泛指工程师站（ES）、服务器（OSS）、客户机（OSC）。 AS，下位机，自动化站，泛指PLC控制器、电源（PS）、通讯处理器（CP）、输入/输出模块和现场仪表等组成的I/O系统。 “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。 根据安装的软件不同，PC站所具有的功能不同: • Single station单站：PCS 7 Engineering 用于 AS/OS（包括 OS 运行时软件） • Server服务器：PCS 7 OS Software Server • Client客户端：PCS 7 OS Software Client

单站架构: 选择OS Single 单站数据包安装，每个单站均需要安装SQL、SIMATIC NET； 所有操作站均为独立的WINCC项目，工程师站也可以作为单站运行WINCC,每台PC产生各自独立的历史数据文件,即历史曲线、报警记录、操作记录都是独立的数据文件，需单独进行报警确认，归档备份等操作； 项目/画面更新方式： a.在工程师站，可以通过SIMATIC Manager 建立OS项目，通过下载 PC Station 的方式更新项目到各个单站； b.通过WINCC项目复制器wincc duplicator 复制项目到目标工作站，然后手动修改WINCC的计算机名称； c.如果没有更改过变量管理、用户管理、画面树等项目系统属性，只是修改了画面，则可以通过拷贝相关PDL格式的画面文件到目标PC站进行覆盖替换即可。 冗余服务器C/S架构 Client/Server 客户端/服务器架构，如果 SERVER 服务器上安装的是WIN7 而不是 SERVER操作系统，则每个服务器下最多分配3个客户端，超过了会抢通讯，不稳定。 工程师站一般不建议运行WINCC项目，如果要运行，建议采用“启用OS模拟”的方式运行，这样不影响服务器的数据库； 项目更新方式： 通过工程师站下载更改到服务器，OS client会自动与分配的服务器同步。 如果更改的内容过多，不允许仅下载更改，则需严格按一下顺序执行完整下载： 取消激活其中一台服务器中的WINCC——>完整下载——>激活运行——>等待15分钟数据同步完成——>再取消激活另一台服务器的WINCC，执行完整下载。 基于冗余 OS 单站对的扁平型系统配置，可使用参考站扩展为最多 8 个 OS 单站 （其中ES/OS Single单站在PC站组态时对应的应用是WINCC application，OS参考站在PC站组态时对应的应用是WINCC application.ref）。 客户机/服务器多用户系统，包含最多 18 个 OS 服务器/服务器对，一切用于 12000 个过程对象 (PO) 和最多 40 个 OS Client客户机。

补充：通讯中Server和Client的区别 Q: 在做通讯时，Server和Client有什么区别 ？ A: 例如在使用TCP通讯建立连接时采用客户端服务器模式，这种模式又常常被称为主从式架构，简称为C/S结构，属于一种网络通讯架构，将通讯的双方以客户端（Client ）与服务器 (Server) 的身份区分开来。使用C/S结构的通信常见的还有S7通信， ISO-on-TCP通信。 服务器的特征：被动角色，等待来自客户端的连接请求，处理请求并回传结果。 客户端的特征：主动角色，发送连接请求，等待服务器的响应。 第七，容错连接（网卡选择）：

西门子已经开始支持普通网卡和S7-400H进行冗余通讯了，但普通网卡的切换时间，要近20秒钟，依据所选用CPU有微小差别； 要达到毫秒级的切换，需采用西门子专业网卡CP1623/ CP1628 (CP1613已停产)，该通讯处理器和CP443工作原理基本相同，可同时访问至少160个PLC系统的CPU，而普通网卡不可能实现；

8个连接是普通网卡的连接数限制，对每个CPU来说只占一个连接数。 客户端和服务器通过以太网IP连接，并不和CPU连接。 也就是说服务器上至少应该有两块网卡，一块连接CPU,一块连接客户端。 西门子建议工厂网和终端网最好分开，不要用同一块网卡。 引用：“1：CPU本身带的以太网口和 CP443-1的以太网口均支持TCP通讯； 2：链接建立方法不同:CPU以太网口建立TCP链接通过功能块“FB65”;CP443-1 建立TCP链接通过 NePro” 参考：http://www.ad.siemens.com.cn/service/answer/solution.aspx?Q_ID=189924&cid=1035&F= 使用普通网卡建立容错连接（S7 fault-tolerant connection），需要满足以下条件： 1、S7-400H硬件版本自V6.0起 2、SIMATIC NET 版本自V8.2 SP2起（pcs7 v8.0sp1即可支持） 3、需要SOFTNET-IE、S7-REDCONNECT 授权 以上采用ip地址配置（CP162X则采用mac地址配置,走的ISO协议） 配置OS和H-CPU之间的容错S7连接时，需要OS项目和H-CPU的AS项目在同一项目内，单项目和多项目都可以，但对于多项目需要进行网络合并。 容错S7连接不支持unspecified 和 in unknown project 的方式。

第八，系统兼容性 PCS7包含多种软件，不同的组件对系统的要求不同。推荐： 服务器用server 2008 R2 Standard, server 2012 R2 Standard； 工程师站、单站、客户端, 用WIN7 64 Ultimate sp1 、Windows 10 Enterprise 2015 LTSB（64 位）； 以个人经验，WIN8、WIN10的基本不考虑，操作系统不稳定，容易蓝屏，或者动不动就系统更新，操作不便，还有服务器的enterprise 企业版、professional专业版等，懒癌患者就不要随便试错了，装个系统，再装Siemens软件，一天时间就过去了，还保不准哪天会出各种莫名其妙的问题，还得重装。 参考：在线兼容列表，可以下载最新的西门子软件版本列表。（可切换中文） https://support.industry.siemens.com/kompatool/pages/main/index.jsf? 在PCS 7站点使用Microsoft Office 的注意事项: 在 PCS 7 V7.x OS-Clients和BATCH-Clients上可于过程模式中使用Microsoft Office 的应用程序Word、Excel 及Access。根据不同的应用，可能会导致性能显着的下降。 在PCS 7 V6.x操作站、单用户及BATCH系统下，在Runtime模式不允许使用Microsoft Office。 在PCS 7 V6.x操作站、单用户及BATCH系统下，在Runtime模式不允许使用Microsoft Office。 请遵守您的PCS 7版本“自述”文件中的注意事项。 Microsoft Office 先于 PCS 7 安装。 Microsoft Office与PCS 7兼容性方面，只对Office包的Word、Excel、Access及Powerpoint进行了测试。 软件安装注意事项（个人总结，仅作参考）

最后附上参考链接（若不方便点击，请关注公众号获取WORD版文档）: 如何使用SIMATIC NET PC软件在工业以太网中为SIMATIC NET OPC服务器配置容错的S7连接? https://support.industry.siemens.com/cs/document/16651010/%E5%A6%82%E4%BD%95%E4%BD%BF%E7%94%A8simatic-net-pc%E8%BD%AF%E4%BB%B6%E5%9C%A8%E5%B7%A5%E4%B8%9A%E4%BB%A5%E5%A4%AA%E7%BD%91%E4%B8%AD%E4%B8%BAsimatic-net-opc%E6%9C%8D%E5%8A%A1%E5%99%A8%E9%85%8D%E7%BD%AE%E5%AE%B9%E9%94%99%E7%9A%84s7?dti=0&lc=zh-CN PCS 7中使用容错S7连接实现 OS和HCPU通讯 https://support.industry.siemens.com/cs/document/109477689/pcs-7%E4%B8%AD%E4%BD%BF%E7%94%A8%E5%AE%B9%E9%94%99s7%E8%BF%9E%E6%8E%A5%E5%AE%9E%E7%8E%B0-os%E5%92%8Chcpu%E9%80%9A%E8%AE%AF?dti=0&lc=zh-CN S7-400H和WinCC之间基于Simatic Net OPC 的通讯 https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/83102825 在虚拟环境下，如何通过普通网卡实现WinCC和S7-400H的冗余连接？ https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/108987749 在虚拟环境下，如何通过CP1623实现WinCC和S7-400H的冗余连接？ https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/109037814 SIMATIC PROFINET 系统说明： https://support.industry.siemens.com/cs/document/19292127/simatic-profinet-%E7%B3%BB%E7%BB%9F%E8%AF%B4%E6%98%8E?dti=0&lc=zh-WW 编程手册从 PROFIBUS DP 移植到 PROFINET IO ： http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/19289930 特殊情况，当工厂总线和终端总线都是基于共同媒介的情况下，可以允许的最大数量框架，请参考：在PCS 7系统中共用工厂总线和终端总线，有何要求？ https://support.industry.siemens.com/cs/document/43273606/%E5%9C%A8pcs-7%E7%B3%BB%E7%BB%9F%E4%B8%AD%E5%85%B1%E7%94%A8%E5%B7%A5%E5%8E%82%E6%80%BB%E7%BA%BF%E5%92%8C%E7%BB%88%E7%AB%AF%E6%80%BB%E7%BA%BF%EF%BC%8C%E6%9C%89%E4%BD%95%E8%A6%81%E6%B1%82%EF%BC%9F?dti=0&lc=zh-CN Operating System Updates V3-H and V1-H CPU414-4H / CPU417-4H https://support.industry.siemens.com/cs/document/6741018/operating-system-updates-v3-h-and-v1-h-cpu414-4h-cpu417-4h?dti=0&lc=en-CN Redundant I/O s with S7-400H systems https://support.industry.siemens.com/cs/document/9275191/redundant-i-os-with-s7-400h-systems?dti=0&dl=en&lc=zh-CN  PCS7入门视频指南，介绍PCS7系统的概念、架构、授权、与安装。 https://support.industry.siemens.com/cs/document/109751762/pcs7%E5%85%A5%E9%97%A8%E8%A7%86%E9%A2%911%EF%BC%8D%E9%80%9A%E7%94%A8%E4%BF%A1%E6%81%AF%E4%BB%8B%E7%BB%8D?dti=0&lc=zh-CN SIMATIC 分布式 I/O 设备 ET 200M https://support.industry.siemens.com/cs/document/1142798/simatic-%E5%88%86%E5%B8%83%E5%BC%8F-i-o-%E8%AE%BE%E5%A4%87-et-200m?dti=0&pnid=14148&lc=zh-CN ET 200M IM 153-2 接口模块 https://support.industry.siemens.com/cs/document/26269772/et-200m-im-153-2-%E6%8E%A5%E5%8F%A3%E6%A8%A1%E5%9D%97?dti=0&pnid=14147&lc=zh-CN SIMATIC ET 200M 接口模块 IM 153-4 PN 和 IM 153-2 HF https://support.industry.siemens.com/cs/document/46387818/simatic-et-200m-%E6%8E%A5%E5%8F%A3%E6%A8%A1%E5%9D%97-im-153-4-pn-%E5%92%8C-im-153-2-hf?dti=0&pnid=14148&lc=zh-CN SIMATIC ET 200M 分布式 I/O 设备 HART 模拟模块 https://support.industry.siemens.com/cs/document/22063748/simatic-et-200m-%E5%88%86%E5%B8%83%E5%BC%8F-i-o-%E8%AE%BE%E5%A4%87-hart-%E6%A8%A1%E6%8B%9F%E6%A8%A1%E5%9D%97?dti=0&pnid=17035&lc=zh-CN 用于SIMATIC PCS 7中ET 200M、DP/PA Link和Y 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1543SP-1 https://support.industry.siemens.com/cs/document/109745574/simatic-net-et-200sp-%E5%B7%A5%E4%B8%9A%E4%BB%A5%E5%A4%AA%E7%BD%91-cp-1542sp-1-cp-1542sp-1-irc-cp-1543sp-1?dti=0&lc=zh-CN SIMATIC ET 200SP HA ET 200SP HA 分布式 I/O 系统 https://support.industry.siemens.com/cs/document/109747237/simatic-et-200sp-ha-et-200sp-ha-%E5%88%86%E5%B8%83%E5%BC%8F-i-o-%E7%B3%BB%E7%BB%9F?dti=0&lc=zh-CN SIMATIC ET 200SP HA Distributed I/O system https://support.industry.siemens.com/cs/document/109747953/simatic-et-200sp-ha-distributed-i-o-system?dti=0&dl=en&lc=zh-CN Configuring the ET 200SP HA in PCS 7 based on different configuration examples https://support.industry.siemens.com/cs/document/109747703/configuring-the-et-200sp-ha-in-pcs-7-based-on-different-configuration-examples?dti=0&dl=en&lc=zh-CN SIMATIC 总线连接器 DP/PA 耦合器、有源现场分配器、DP/PA Link 操作说明的修订版... 07/2011 https://support.industry.siemens.com/cs/document/105657140/simatic-%E6%80%BB%E7%BA%BF%E8%BF%9E%E6%8E%A5%E5%99%A8-dp-pa-%E8%80%A6%E5%90%88%E5%99%A8%E3%80%81%E6%9C%89%E6%BA%90%E7%8E%B0%E5%9C%BA%E5%88%86%E9%85%8D%E5%99%A8%E3%80%81dp-pa-link-%E6%93%8D%E4%BD%9C%E8%AF%B4%E6%98%8E%E7%9A%84?dti=0&pnid=17035&lc=zh-CN