PCS7选型设计（上）

概述：

PCS7是STEP7+WINCC+SFC+CFC+各种工具软件的集合，软件包本身集成了APL库和面板等，经过编译就会自动生成画面。

PCS7冗余项目在半导体、电厂、化工、水泥等行业应用较多，停产成本高，而使用容错系统能够避免停产，或者降低生产停机时间，可以很快收回较高的投资成本。

STEP7是针对西门子S7-300/400的组态和编程软件。它只能完成基础自动化部分的功能，对应于控制系统的现场级和车间级。

西门子PLC是众多工控品牌中较难掌握的一种，

硬件种类型号众多，有S7-200 / S7-200 Smart / S7-1200 / S7-300 /S7-1500 /S7-400 / S7-410，软件有Step7 Micro Win、Step7、WINCC、PCS7、TIA Portal等等，

硬件和软件更新升级快，其中PCS7 在我使用期间从V7.0升到了目前最新的V9.0 SP1，

资料浩如烟海（部分资料只有英文版），

软件包大（以G为单位），

对电脑配置要求高（本人前年在陆续用坏3台笔记本后，狠心花了13K购入一台移动工作站，感觉还能勉强再支撑几年），

兼容性复杂，Bug也是层出不穷，把官方客服问懵也是常有的事，很尴尬，其实懂PCS7的客服也就那么几位，搞不定还得跟德国客服邮件联系。

在工控界吃瓜群众眼里，PCS7是高大上的存在，感觉精通了就能在街上横着走，作为一位资深的PCS7用户（实际也就用了两三年），提到PCS7，瓜友们是一脸艳羡，而本人内心一阵叹息，深感头大。曾经送给一位同学两本PCS7的纸质版大本头，甚是兴奋，如获至宝，估计他现在的感觉是入坑了吧，哈哈。

当然，扯这么多并不是为了让人知难而退，只是让各位朋友在选型的时候有个心理准备，更加谨慎，避免后期返工，节省成本。

以下简单介绍一些关于PCS7项目选型设计相关的注意事项，说简单也不简单吧，内容很多，时间有限，只能蜻蜓点水地过一遍，详细的还得看相关手册，以官方最新资讯为准。

支持冗余的硬件，除了S7-400H（412-5H~417-5H），最新的有410-5H（PO可扩展）、410Smart(固定800 PO)、410SE(固定200PO，使用PCS7 V9.0及以上)，性能自不必说，支持硬件/软件冗余，支持热插拔，价格上，随便一个小型项目，硬件10W+软件5W+授权5W就20W+了，所以，像我这样天天哭穷的就只能哽住一边凉快去了。

以下为支持冗余的硬件（来自资料截图）：

S7-300 CPU 不支持“I/O模块热插拔”功能，光这一点儿就能打省略号了，300的软冗余（文章末尾有相关参考链接），实例太少，组态复杂，感觉是恶心攻城狮用，要么客户是自己骗自己，或者是被供应商忽悠，为了低价中标而已;

而S7-1500，喊了半年冗余又失声了，据说要等今年年底才有相关销售产品，继续期待吧。

PO ,Process Object, 就是过程对象的意思，是针对PCS7而言的，每个阀、电机、仪表都可以视为一个PO, 比如cfc里放一个马达块的回路程序，OS编译后在HMI上会生成一组TAG(结构变量)，这组TAG就是一个PO, 由于不同的过程对象编译后产生的结构变量所对应的TAG数是不确定的。

1个PO（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。

个人估算方法，

PO≈AI+AO+DO+SFCtype+SFC+Batch。(没有的就忽略)

PCS7按照PO算授权。一个PO需要一个授权,500PO需要购买包含500PO的授权。

但PO的计算不完全是这样，如果一个块具有操作和消息监控的功能那么就是一个PO，和现场的过程设备并不对应。实际CPU所需PO数和编程方式有关,如果采用标准的APL库里的阀门、电机等CFC功能块才会占用PO数，使用自定义的FC或FB ,是不占用PO数的。

譬如下图中，CPU 410E理论上是只支持少于200PO的，但是实际使用中却可以超过200.（具体待实践检验）。

AS 套件随附有适用于 100 个过程对象 (PO) 的 SIMATIC PCS 7 Runtime 许可证。这样就可通过 100、1 000 或 10 000 PO 累计 AS Runtime 许可证来增加过程对象的数量。

通过累积式 SIMATIC PCS 7 OS 运行系统许可证（用于 100、1000 和 5000 个过程对象），可以将操作员站的系统软件扩展至如下组态限值：

· 每个 OS 单站 8,500 个PO

· 每台 OS 服务器（客户端/服务器架构）12,000 个 PO

参考：

https://mall.industry.siemens.com/mall/en/WW/Catalog/Products/5300000?tree=CatalogTree

注意：选择CPU的时候，410系列CPU要选准相应数量PO的系统扩展卡，该卡为一个蓝色的小方块，插在CPU背部的，相当于一个硬件狗，如果离线PCS7程序中组态的PO数量超过了CPU中PO硬狗的数量，则程序无法下载，除非将程序删除一部分，或者额外购买PO，对CPU进行PO扩展升级。

此处强调：

CPU的PO扩展升级，不仅要购买USB硬狗，还需要将PO升级文件传送到CPU后生成ACT激活文件，需在西门子官方网站注册，之后与德国邮件联系，需使用英文，等待两三天收到授权ACT激活文件，再次传送到CPU，这才完事，总之非常麻烦；如果PO的USB硬狗损坏需要修复，同样需要跟德国客服联系，同样麻烦，所以提前计算好PO数是不甚明智的。当然，建议您记得在发货前在厂内将CPU的PO升级做好，到现场去做这些事情会诸多不便。

额外补充：

实际调试过程中，每次传送文件可能只需要一分钟左右，但可能因为是新的CPU，第一次上电自检需要等待15分钟，详情见下图（来自《PCS 7 过程控制系统CPU 410-5H 过程自动化》）：

在CPU PO升级过程中，是可以对CPU进行程序修改/断电重启等操作的，只是在将激活文件传送给CPU的时候，需要勾选“专家模式”“expert mode”。

参考：CPU 410系统扩展卡PO升级步骤说明

https://support.industry.siemens.com/cs/document/109742660/-cpu-410%E7%B3%BB%E7%BB%9F%E6%89%A9%E5%B1%95%E5%8D%A1po%E5%8D%87%E7%BA%A7%E6%AD%A5%E9%AA%A4%E8%AF%B4%E6%98%8E?dti=0&pnid=16988&lc=zh-CN

AS 410 的创新型 CPU 410-5H Process Automation 自动化站采用高性能硬件和经过优化的固件，涵盖了常规的性能范围为 AS 412 到 AS 417 自动化站的全部功能， 可在所有领域中使用，即，可作为标准自动化站 AS 410S、作为容错自动化站 AS 410H 和作为故障安全自动化站 AS 410 F/FH。

基于 SIMATIC PCS 7 过程对象 (PO) 的数量，可通过系统扩展开来扩展自动化性能：

· 100 个过程对象

· 500 个过程对象

· 1,000 个过程对象

· 1 600 个过程对象

· ≥ 2 000 PO (PO 2k+) ，最多可含有约 2600 个 PO（超过2600则定义为“无限制”）。

将型号精简到单一 CPU 具有许多优点。自动化系统的选型与组态以及备件库存和工厂扩展大大得到简化。

带有 CPU 410E Process Automation的 AS 410E 自动化系统对于包含少量过程对象的应用来说，是一种节省成本的替代方案。该系统基于 CPU 410-5H 硬件，针对不超过 200 个 PO 的应用提供了相同优点。

参考：SIMATIC PCS 7 CPU 410-5H Process Automation 上市发布

https://support.industry.siemens.com/cs/document/75407031/simatic-pcs-7-cpu-410-5h-process-automation-%E4%B8%8A%E5%B8%82%E5%8F%91%E5%B8%83?dti=0&pnid=16988&lc=zh-CN

参考：S7-400 模块化自动化系统

https://mall.industry.siemens.com/mall/zh/cn/Catalog/Products/10164620?tree=CatalogTree

光看完CPU选型这一部分，估计大部分眼睛就已经花了吧，我表示很无奈，我也很讨厌臭长的公众号文章，经常看不到一小半就头晕眼花，估计很多人只是为了码字赚稿费吧。

关于系统选型的网络结构、系统架构、信号模块等选型相关的内容，请关注剑指工控，将在下一篇文章中再做介绍。

以下为相关参考链接：

这里列举了一些与PCS 7硬件、软件、通讯选型相关的文档。

https://www.ad.siemens.com.cn/productportal/Prods/PCS7/PCS7_style.aspx

SIMATIC PCS 7 过程控制系统 CPU 410 过程自动化/CPU 410 SMART

https://support.industry.siemens.com/cs/document/109748474/simatic-pcs-7-%E8%BF%87%E7%A8%8B%E6%8E%A7%E5%88%B6%E7%B3%BB%E7%BB%9F-cpu-410-%E8%BF%87%E7%A8%8B%E8%87%AA%E5%8A%A8%E5%8C%96-cpu-410-smart?dti=0&lc=zh-CN

Catalog ST PCS 7 (system components) SIMATIC PCS 7 for V9.0

https://support.industry.siemens.com/cs/document/109745632/catalog-st-pcs-7-(system-components)-simatic-pcs-7-for-v9-0?dti=0&dl=en&lc=zh-CN

从PCS 7 V7.0开始，如何计算AS和OS授权的PO个数？

https://support.industry.siemens.com/cs/document/38855207/%E4%BB%8Epcs-7-v7-0%E5%BC%80%E5%A7%8B%EF%BC%8C%E5%A6%82%E4%BD%95%E8%AE%A1%E7%AE%97as%E5%92%8Cos%E6%8E%88%E6%9D%83%E7%9A%84po%E4%B8%AA%E6%95%B0%EF%BC%9F?dti=0&lc=zh-CN