HART on PROFIBUS，HART 多路复用器SIMATIC PCS 7 系统清单包括：I&C 库中含有预组态和经过测试的块、面板和符号，它们是构成自动化解决方案图形化组态的基本元件。上图表示两相步进电机的结构（PM型）及其运行原理，从图到图顺时针旋转90°，依次图、均旋转90°，依次不断运转成为连续旋转。以上图为例，假如A相有两个线圈，单向电流交替流过两个线圈，也可产生相反的磁通方向，此方式称为单极（uni-plar)型线圈。如下图所示线圈内部只流过单方向电流，此线圈称为单极型线圈；另一种，线圈内流过正、反方向电流的线圈称为双极型线圈，两种线圈的优缺点将在后面的课程中详细介绍。西门子代理商西门子EM223开关量输入输出模块6ES7223-1PH22-0XA8西门子代理商西门子EM223开关量输入输出模块6ES7223-1PH22-0XA8西门子代理商西门子EM223开关量输入输出模块6ES7223-1PH22-0XA8
SIMATIC PDM（过程设备管理器）是一种通用的、独立于供应商的工具，用于对智能现场设备（传感器和执行器）和现场部件（远程 I/O、多路复用器、控制室设备、紧凑型控制器）进行组态、参数设置、调试、诊断和维护。在后面的章节中，我们将它们简称为“设备”。路径通常是并行控制的，工厂项目使用 SIMATIC BATCH 执行编辑公式类别，并管理相关公式，使用控制配方创建主配方每个“SIMATIC PDM 1 Client”许可证可含有一个 SIMATIC PDM 会话的一个 SIMATIC PDM 客户机。一个 SIMATIC PDM 会话就是一个打开的界面，其中包含从该界面打开的现场设备的参数视图。此客户机上每个同时打开的其它 SIMATIC PDM 会话都需要另一个“SIMATIC PDM 1 Client”许可证。对于更大的项目，可以有*多 30 个注册的 SIMATIC PDM 客户机。使用 PROFIsafe 规约，可以在自动化系统（控制器）和过程 I/O 之间通过 PROFIBUS 或 PROFINET 进行安全型通信。选择 PROFINET IO 还是 PROFIBUS DP/PA 现场总线，会对安全型系统的架构产生重大影响。诊断和资产管理功能，使用 SIMATIC BATCH 自动控制批生产过程用于一个冗余 OS 服务器对或两个冗余 OS 单站的 OS 标准软件组合在一个软件包中 (SIMATIC PCS 7 OS Software Server Redundancy 或 SIMATIC PCS 7 OS Software Single Station Redundancy)。详细信息，请参见“OS 冗余”一节。SIMATIC PCS7 维护站为维护工程师提供了的工厂系统组件（资产）维护信息。为获取各个工厂区域或组件的诊断状态信息，维护工程师可将从属硬件级的总览画面切换到相应的诊断画面。如果总览画面中显示了故障信号，可使用“loop in alarm”功能快速切换到相关组件的诊断面板。启动批生产过程并控制批生产，监视和诊断批生产过程每个 OS 单站有 8,500 个过程对象，每个 OS 服务器有 12000 个过程对象S7‑400 系列的安全型 F/FH 自动化系统（参见“自动化系统”部分）此选项用于将 SIMATIC PDM 集成到一个 SIMATIC S7 或 SIMATIC PCS 7 组态环境中。然后，可直接从 STEP 7/SIMATIC PCS 7 中的硬件组态工具 (HW Config) 来启动 SIMATIC PDM。丰富的路径请求诊断选项（例如检测由于元件阻塞或部分路径阻塞引起的请求错误，检测不一致的驱动或禁用的后续材料）SIMATIC Route Control 可广泛用于过程工业中几乎任何规模的工厂。SIMATIC BATCH Single Station 软件包适用于 Batch 单站。针对客户机/服务器系统的各个站，必须单独订购已集成在 SIMATIC BATCH Single Station 软件包中的 SIMATIC BATCH 配方系统。批生产单站和批生产服务器中均可选择使用 SIMATIC BATCH API。这些设备通过公司特定的 EDD 或通过 FCG 的库直接集成在 SIMATIC PDM 中。为了提高透明度，通常在项目特定的设备库中对这些设备进行管理。SIMATIC PCS 7 Maintenance Station Runtime 基本软件包已包含 100 个资产变量。它们可通过用于 100 或 1000 个资产变量的累积 SIMATIC PCS 7 Maintenance Station Runtime 许可进行扩展（计数相关许可）。采用 SIMATIC PCS 7 维护站后，工厂资产管理就无需采用额外硬件或软件组件。该维护站已完全集成在 SIMATIC PCS 7 中，它用一个极具价值的工具对过程控制系统加以补充，限度降低工厂整个生命周期内的总拥有成本。统一的数据管理，在 BPCS 与 SIS 之间没有复杂的数据交换选项 SIMATIC PDM 集成在 STEP 7/PCS 7 V9.2显示组件的诊断消息，显示已启动的维护措施的类型和当前状态过程对象视图中的过程变量通过将相应的 SIMATIC 标准组件（自动化系统、工业 PC、网络组件或分布式过程 I/O）集成到过程控制系统中，可确保各组件协同，并通过诸如简化选型、降低库存或提供支持等措施实现丰厚投资回报。对于小型批生产应用，可以将 SIMATIC BATCH 同 OS 软件一起安装在一个单站系统上。借助于图像层级结构，可以将公共显示在画面中，并将其自动链接到子图像中。组态工程师只需负责正确即可。可以修改显示域的定义和数量及其自定义报警。HART on PROFIBUS，HART 多路复用器用于一个冗余 OS 服务器对或两个冗余 OS 单站的 OS 标准软件组合在一个软件包中 (SIMATIC PCS 7 OS Software Server Redundancy 或 SIMATIC PCS 7 OS Software Single Station Redundancy)。详细信息，请参见“OS 冗余”一节。SIMATIC PDM 1 Client 变量（不依赖于版本）SIMATIC PDM 1 Client 是一个单客户机累计许可证，用于通过 SIMATIC PDM 服务器（例如，SIMATIC PDM 独立服务器或 SIMATIC PDM PCS 7 服务器）进行 SIMATIC PDM 组态。该许可证用于注册的 SIMATIC PDM 客户机以及这些客户机上的 SIMATIC PDM 会话（打开的界面）。形成*多三个现场设备组以执行循环数据导出功能。SIMATIC PCS 7 的许多附加产品均由西门子及其外部合作伙伴共同开发（详细信息，请参见“产品目录 ST PCS 7”中的“SIMATIC PCS 7 过程控制系统附加产品”）。使用这些由系统制造商授权的软件包或硬件组件，可显著降低具体自动化任务的 SIMATIC PCS 7 实施成本。OS 客户机不仅可以访问一对 OS 服务器/服务器对上的数据，而且可以同时访问多对 OS 服务器对上的数据（多客户机模式）。这样就可以将一个工厂划分成几个工艺单元，将相应数据分配给几个 OS 服务器/服务器对。这种分布式系统除了可扩展性以外，还能将各个工厂单元相互分开，从而提高了系统的可用性。SIMATIC IT 生产管理套件还设计用于简化若干工厂的应用程序转入/转出，因此在多现场应用场合可以提供非常高的效率。

如果这还不足以满足要求，如模块化、灵活性和开放性等系统属性也可以为将辅助组件和解决方案（SIMATIC PCS 7 的“附加件”）实际集成到过程控制系统中提供理想的条件。西门子针对特殊自动化任务内部开发的附加件致力于扩展过程控制系统的应用范围，并进而巩固其地位。SIMATIC PCS 7 Maintenance Station 使用可选的产品包 SIMATIC PDM PCS 7 Server 对通过电子设备描述 (EDD) 集成的设备进行参数分配和诊断。对于采用基金会现场总线 H1 的工厂，需要有可选的产品组件 SIMATIC PDM-FF。组态精细到单元的维护站或独立解决方案。过程控制系统组件，如智能现场设备和 I/O 模块、现场总线、控制器、网络组件和工厂总线，以及单站、服务器和客户机等电机和阀块，计数器块无单独的安全总线-标准、安全型的通信在同一个现场总线（支持 PROFIsafe 的 PROFIBUS/PROFINET）上进行通过一个可以自由编程的外部耦合器（由用户），进行数据交换通过将相应的 SIMATIC 标准组件（自动化系统、工业 PC、网络组件或分布式过程 I/O）集成到过程控制系统中，可确保各组件协同，并通过诸如简化选型、降低库存或提供支持等措施实现丰厚投资回报。SIMATIC PCS 7 Maintenance Station Runtime 基本软件包已包含 100 个资产变量。它们可通过用于 100 或 1000 个资产变量的累积 SIMATIC PCS 7 Maintenance Station Runtime 许可进行扩展（计数相关许可）。PROFIBUS 和 PROFINET (PI – PROFIBUS & PROFINET International)SIMATIC PDM Extended，SIMATIC PDM 集成在 STEP 7/PCS 7 中灵活的高性能制造执行系统 (MES)这样可以降低对工程组态和验证的工作量。如果断开参考链路，则配方操作将成为配方过程中的固定组件，从而不受以后进行的集中修改的影响。每个 OS 单站有 8,500 个过程对象，每台 OS 服务器（客户机/服务器架构）12000 个 PO多用户系统示例，一个多用户系统包含多个操作员站（OS 客户机），这些操作员站通过终端总线从一个或多个 OS 服务器接收数据（项目数据、过程值、归档数据、报警和消息）。该终端总线与工厂总线共享传输介质或者设计为独立的总线（使用 TCP/IP 协议的工业以太网）。100 个 SIMATIC PDM 过程变量，SIMATIC PDM PCS 7 可用功能选项 SIMATIC PDM Communication FOUNDATION Fieldbus 和 SIMATIC PDM Server 以及 SIMATIC PDM 累计变量（10、100 或 1000 个一组）进行扩展（参见“可选产品组件”）。也可以添加 SIMATIC PDM 1 Client 许可证（每组 1 个），与 SIMATIC PDM Server 选项结合使用。采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS PA 上的故障安全变送器 (SITRANS P DS III)（参见样本 FI 01 中的“用于过程自动化的现场设备”）用于一个冗余 OS 服务器对或两个冗余 OS 单站的 OS 标准软件组合在一个软件包中 (SIMATIC PCS 7 OS Software Server Redundancy 或 SIMATIC PCS 7 OS Software Single Station Redundancy)。详细信息，请参见“OS 冗余”一节。MPC10x10，可用于*多 10 个耦合的操纵变量和受控变量，以及 4 个可测干扰变量使用*多 16 种消息优先级（作为消息类别的附加属性）分配优先级作为具体配置的一个基本程序块，SIMATIC PDM Basic 可通过所有 SIMATIC PDM 功能选项（PDM Routing 仅与 PDM Integration in STEP 7/PCS 7 结合使用）以及 10、100 或 1000 个 SIMATIC PDM 累计变量组进行升级。在不进行变量扩展时，SIMATIC PDM Basic 适用于具有*多 4 个变量的项目。也可以添加 SIMATIC PDM 1 Client 许可证（每组 1 个），与 SIMATIC PDM Server 选项结合使用。为多个 SIMATIC PCS 7 项目提供支持带 SIMATIC BATCH 软件包的 SIMATIC PCS 7 过程控制系统提供的解决方案可以经济地实施批生产过程自动化。任何应用程序都可通过 OPC UA 访问 Process Historian 中归档的过程值和消息。SIMATIC BATCH Single Station 软件包适用于 Batch 单站。针对客户机/服务器系统的各个站，必须单独订购已集成在 SIMATIC BATCH Single Station 软件包中的 SIMATIC BATCH 配方系统。批生产单站和批生产服务器中均可选择使用 SIMATIC BATCH API。使用的材料不兼容或经常变化关于 SIMATIC PCS7 工业工作站以及可用选件/扩展的订货数据，与供货范围和技术数据等有关的详细信息，请参见章节“工业工作站/IPC”。集成产品和系统系列以及基于此系列的解决方案，可实现更快速、更的顺序控制，并可将共享硬件、工程组态和工程工具中集成安全功能应用于连续和非连续过程自动化中。可对操作员系统进行系统给扩展，以集成进第三方控制器、可编程逻辑控制器和成套设备通过 ES/OS 单站的 SIMATIC PCS 7 工业工作站，可以在项目客户机上使用工程师站所用的硬件平台。灵活的高性能制造执行系统 (MES)CPU 416 3（可并行控制多达 30 个路径）SIMATIC PDM Extended，SIMATIC PDM 集成在 STEP 7/PCS 7 中

用于监测离心泵的块 (PumpMon)，用于监测控制阀的块 (VlvMon)有以下可用的信息，例如：通过类视图或设备属性限制条件，选择候选工厂单元，启用主配方和库操作进行测试或生产SIMATIC PDM 的使用极为灵活，并可根据现场设备服务的具体任务量身定制：用于以声音或可视信号发送消息的信号模块，用于提供访问保护的智能卡读卡器统一的数据管理，在 BPCS 与 SIS 之间没有复杂的数据交换APL 提供有两个具有不同功能和性能的多变量控制器：预定义的系统消息，由系统事件触发，单个或群组消息，由过程状态的更改初始化将清单数据上传到用于服务和支持的数据库与 SIMATIC PDM Basic 一样，SIMATIC PDM Service 可通过所有 SIMATIC PDM 功能选项（PDM Routing 仅与 PDM Integration in STEP 7/PCS 7 结合使用）以及 SIMATIC PDM 累计变量（一组 10、100 或 1000 个）进行扩展（参见“可选产品组件”）。也可以添加 SIMATIC PDM 1 Client 许可证（每组 1 个），与 SIMATIC PDM Server 选项结合使用。允许升级到其它产品版本。标准工程软件的必备工具及其功能：SIMATIC Logon 是集成在工程师站中的用户管理和访问控制工具。通过结合使用 SIMATIC Logon 与更改日志提供的详细记录功能，可为工厂业主在验证更改时提供出色的系统支持。100 个 SIMATIC PDM 过程变量，SIMATIC PDM S7 可用功能选项 SIMATIC PDM Routing、SIMATIC PDM Communication FOUNDATION Fieldbus、SIMATIC PDM Server 和 SIMATIC PDM HART Server 以及 SIMATIC PDM 累计变量（10、100 或 1000 个一组）进行扩展（参见“可选产品组件”）。也可以添加 SIMATIC PDM 1 Client 许可证（每组 1 个），与 SIMATIC PDM Server 选项结合使用。与自动化系统通信，根据不同的工作模式，SIMATIC BATCH 可以通过操作员站与自动化系统通信，或者通过 S7-DOS 直接与自动化系统通信。这样可以降低对工程组态和验证的工作量。如果断开参考链路，则配方操作将成为配方过程中的固定组件，从而不受以后进行的集中修改的影响。超驰控制两个或两个以上控制器的输出可连接至一个共同的末控元件。并根据对当前过程状态的评估，决定哪个控制器可以访问*终控制元素。在 SIMATIC PCS 7 中的集成互连：术语“互连”是指在部分路径中安装的一个 SIMATIC Route Control 元素。通过该过程，SIMATIC Route Control 元素可接收部分路径的功能或属性（例如，在初始状态：“关闭阀门”）。SIMATIC PCS 7 完全基于 PROFINET。的工业以太网标准代表着新的大数据时代所需的直至工厂现场层的高性能实时通信。由于快速、可靠、冗余和高性能等特点，PROFINET 为客户提供了实现其数据的集成化诊断、监视与分析的新途径。由于可节省大量所需的电缆，它还可在工厂的整个生命周期内实现灵活和易于扩展的网络结构和巨大成本节约。用于设备模块中的过程工程组态任务/功能的配方操作/功能，处理异常情况的配方元素选件 SIMATIC PDM Command Interface V9.2监视整个 SIMATIC PCS 7 安装的状态（例如，重启或网络中断之后恢复安装）I&C 库，在程度减少工程组态输入和项目费用方面，这些库元件起了关键的作用。产品目录 ST PCS 7 中的 SIMATIC PCS 7 工艺组件，可无缝集成到过程控制系统中。因而可根据特定的自动化任务，量身定制系统组件的功能扩展范围。ROP 库，分离过程/公式，电子签名在这种结构中，可以设置冗余 OS 服务器以满足更高的可用性要求。运行状况检查设备会监视运行在 OS 服务器上的关键应用程序是否出现软件故障，触发冗余切换。冗余 OS 服务器的同步是自动、高速进行的。多用户系统示例，一个多用户系统包含多个操作员站（OS 客户机），这些操作员站通过终端总线从一个或多个 OS 服务器接收数据（项目数据、过程值、归档数据、报警和消息）。该终端总线与工厂总线共享传输介质或者设计为独立的总线（使用 TCP/IP 协议的工业以太网）。软件许可证今后可从 OS 单站转换到 OS 服务器某些例外情况下，也可以在批生产服务器上运行 SIMATIC BATCH 客户机软件。不过，SIMATIC BATCH 客户机软件的目标系统为独立版 Batch 客户机。基于 SIMATIC Logon 的 SIMATIC PDM 用户管理系统用于向用户分配具有定义的功能权限的各种角色。这些功能权限涉及 SIMATIC PDM 系统功能，例如，向设备写入数据。用于一个冗余 OS 服务器对或两个冗余 OS 单站的 OS 标准软件组合在一个软件包中 (SIMATIC PCS 7 OS Software Server Redundancy 或 SIMATIC PCS 7 OS Software Single Station Redundancy)。详细信息，请参见“OS 冗余”一节。通过一个软件产品，SIMATIC PDM 可让用户在一个统一用户界面上处理西门子以及范围内 200 多个其它制造商的 4000 种设备和与设备类型。100 个 SIMATIC PDM 过程变量，SIMATIC PDM S7 可用功能选项 SIMATIC PDM Routing、SIMATIC PDM Communication FOUNDATION Fieldbus、SIMATIC PDM Server 和 SIMATIC PDM HART Server 以及 SIMATIC PDM 累计变量（10、100 或 1000 个一组）进行扩展（参见“可选产品组件”）。也可以添加 SIMATIC PDM 1 Client 许可证（每组 1 个），与 SIMATIC PDM Server 选项结合使用。通过过程自动化集成安全功能，可将安全技术集成到 SIMATIC PCS 7 过程控制系统中。基本过程控制系统 (BPCS) 和安全仪表系统 (SIS) 将融合成一个统一而全新的完整系统。这种融合的优点显而易见：两个型号也可用于与工业以太网工厂总线的通信连接，与 OS 服务器的 SIMATIC PCS 7 工业工作站通信：项目视图以下项目视图支持用于创建工厂项目的各种任务：组件视图 (HW Config)

这两种设计形式变化很大，可满足不同客户的广泛设计要求。标准自动化（基本过程控制）和安全型功能可以灵活组合，不仅局限于分布式 I/O 方面。它们甚至在控制器层组合到一个系统中或分开。另外，由于采用了灵活模块化冗余，从而可以进行更多组合。任何应用程序都可通过 OPC UA 访问 Process Historian 中归档的过程值和消息。SIMATIC IT Interspec 是一个技术规格管理系统，可帮助公司管理和开发原材料、半成品、制成品和包装材料的产品技术规格。这些技术规格包括公司范围以及特定工厂内的技术规格用于以声音或可视信号发送消息的信号模块，用于提供访问保护的智能卡读卡器除其它功能外， SIMATIC PCS 7 工程师站还提供有 SIMATIC Route Control Engineering。这包括 SIMATIC Route Control 库（用于控制路径元素等）和 SIMATIC Route Control 向导，用于自动支持项目组态。ROP 库可以将用户库中的配方操作作为参考安装到层级配方的配方过程中，从而能够进行集中修改。所有的 TrendControls 都具有滚动条，以及直接选择开始或结束时间的功能。SIMATIC BATCH 软件的产品结构已经针对客户机-服务器系统和单站系统的组态进行了优化。SIMATIC BATCH Basic 和 SIMATIC BATCH Server 是用于服务器安装的两个替代软件产品，这两者在功能范围上有所不同。将安全型硬件集成到 SIMATIC PCS 7 维护站的资产管理系统中，以便进行诊断和预防性维护功能目录是几个相关控制策略（也称为功能级别）的分组 - 例如 “清洁”、“”或“材料转移”。部分路径可根据工艺因素及特定产品因素而被分配到不同的功能目录。例如，功能目录用作路径搜索的搜索条件。在标记的层级分支中，所有对象都显示在表格中，这样便于使用简单易用的编辑、过滤、替换、导入和导出功能进行直接处理。同时，还可以通过设备的一种特殊测试模式在线测试和启动过程变量和 CFC。Smith 预估器对于死区时间长且相对恒定的过程，使用 Smith 预估控制器，可以显著地提高其控制质量。通过过程模型和实际过程的并行运行，可以消除死区时间要素，使得控制器可以设计用于无死区时间过程，因而实现更率。用于配方创建以及批次运行时的单元分配的分配策略将路径控制位置作为传输参数（源位置、目标位置、中间位置）分配到运输阶段，以将一个批次的产品导引到其它工厂单元（本地或外部）中I&C 库，在程度减少工程组态输入和项目费用方面，这些库元件起了关键的作用。通过一个软件产品，SIMATIC PDM 可让用户在一个统一用户界面上处理西门子以及范围内 200 多个其它制造商的 4000 种设备和与设备类型。批生产配方编辑器可以单独启动，也可从批生产控制中心（BatchCC）中启动。它具有图形用户界面、Microsoft Windows 中常见的单个对象和组对象编辑功能，以及结构化语法检查功能。配方编辑器功能强大，可完成以下任务：软件许可证今后可从 OS 单站转换到 OS 服务器数据归档，OS 单站和 OS 服务器中已包括一个高性能归档系统，运行系统可组态，它基于 Microsoft SQL Server，带用于短期归档过程值（通常 1 至 4 个星期）和消息/事件（通常 2 个月）的循环归档。该系统也可结合一个外部数据归档系统以长期存储数据。如，“过程数据归档和报告”部分中所述 Process Historian 系统。通过类视图或设备属性限制条件，选择候选工厂单元，启用主配方和库操作进行测试或生产任何应用程序都可通过 OPC UA 访问 Process Historian 中归档的过程值和消息。在手动模式下设置/修改请求参数（源位置、目标位置和中间位置）以及常规属性（模式表、功能 ID、物料 ID 和“忽略故障”）基于标准 SIMATIC 组件搭建的模块化系统平台，使得 SIMATIC PCS 7 用户受益匪浅。其统一性可以灵活扩展硬件和软件，无论是在系统限值内外，均可做到交互。SIMATIC PCS 7 过程控制系统的架构可以根据客户要求对仪表和控制系统进行组态，以匹配工厂规模。如果将来工厂产能提升或需要进行工艺更改，则可以随时对控制仪控系统进行扩展或重新组态。工厂规模扩增时，SIMATIC PCS 7 可以随之非常便捷地进行扩展。因而无需为工厂扩容花费高昂的费用。西门子代理商西门子EM223开关量输入输出模块6ES7223-1PH22-0XA8基于模型的预测性多变量控制器 (MPC) 能够在较长时间段内，单独分析复杂过程中几个相关变量的行为。其结果将用于这些这量的优化控制。从而可有效消除对这些相互依赖的变量进行分别控制而带来的不利的交互作用。使用过程动力学的数学模型，MPC 能够预测规定时间段（预测时域）过后的响应，并进而优化质量标准。APL 操作员趋势控件与**过程库协调使用，为操作员提供了进行灵活在线趋势编译的另一种方法。只需点击鼠标，即可选择趋势显示的值，过程变量会自动采用该取值范围和单位。随后可通过添加和删除值来修改所做的选择。另外，还可以调出与趋势选择相应的消息。用于监测压力损失、及早检测堵塞的块 (PressDropMon)过程控制系统性能越高，系统优化的潜能就越大。正是基于这一原因，SIMATIC PCS 7 的设计除了具有出色的系统性能之外，还具有独特的可扩展性、高度的灵活性和集成性等特点。过程控制系统从规划和工程组态开始，SIMATIC PCS 7 提供功能强大的各种工具、功能和功能部件，在整个工厂生命周期的所有阶段都可以实现低成本的工厂运作。PCS 7 标准库（如果需要，随后可以安装以前的标准）多用户系统示例，一个多用户系统包含多个操作员站（OS 客户机），这些操作员站通过终端总线从一个或多个 OS 服务器接收数据（项目数据、过程值、归档数据、报警和消息）。该终端总线与工厂总线共享传输介质或者设计为独立的总线（使用 TCP/IP 协议的工业以太网）。

西门子S7-200CN西门子EM223数字量模块6ES7223-1BH22-0XA8