Chổồng 4. Giồùi thióỷu hóỷ thọỳng SIMATIC PCS 7
Nguyóựn Kim Aẽnh & Nguyóựn Maỷnh Haỡ - Tổỷ õọỹng hoùa - BKN 44
CHNG 4
GII THIU H THNG SIMATIC PCS 7

4.1 Cỏc thut ng c bn:
4.1.1 Truyn thụng (communications):
Truyn thụng ch s truyn d liu gia hai hoc nhiu thnh phn
truyn thụng vi nhau, trong truyn thụng ngi ta cú th gi õy l cng s
(communications partner). Trao i õy cú th l ly hoc gi thụng tin, trng
thỏi, tớn hiu
Qỳa trỡnh truyn thụng cú th xy ra nhiu ng truyn khỏc nahu nh:
cng truyn thụng c tớch hp cựng vi CPU; b x lý truyn thụng riờng cũn
gi l CP (communications processor); ngoi ra ngi ta cũn hay s dng t
Node thay th cho cỏc thnh phn ny. Xem vớ d hỡnh bờn di:

4.1.2 H thng truyn thụng cú d phũng (Redundant Communication
System):
L h thng cú d tr cú th tng lờn gp ụi ụi khi cú th gp ba ln
ti mt s CPU, ngun cung cp cho h thng iu khin hoc mụi trng
truyn thụng (cỏc bus truyn).
Hỡnh 4.1 Cỏc thnh phn trong truyn thụng
Chổồng 4. Giồùi thióỷu hóỷ thọỳng SIMATIC PCS 7
Nguyóựn Kim Aẽnh & Nguyóựn Maỷnh Haỡ - Tổỷ õọỹng hoùa - BKN 45
Cỏc c ch giỏm sỏt v ng b húa s c m bo nu cú mt thnh
phn b li thỡ s cú mt thnh phn khỏc thay th ngay (tựy theo mc d
phũng) m khụng nht thit phi dng
h thng x lý, ch cn tỏch ra v
khc phc thnh phn b li sau y a h thng tr li hot ng nh quỏ trỡnh
ci t ban u (vớ d cỏc S7 400H ca Siemens hay AC800M ca ABB cú c
ch ny).

4.1.5 Mng con (subnet):
Subnet l ton b cỏc thnh phn vt lý, chun, giao thc, dch v ng
nht thc hin mt kt ni thng nht phc v cho vic trao i v qun lý
d liu.
Cỏc kt ni gia cỏc trm ni vo subnet khụng i qua gateway. Mt
subnet c coi l mt mụi trng truyn thụng. Vớ d nh subnet ú l: MPI,
Profibus, Ethernet, Modbus . . .
Mi subnet cú mt subnetID duy nht.
Hỡnh x.x cú ba subnet (1 subnet MPI, 2 subnet Profibus DP), cỏc S7 400
lm nhim v iu khin v qun lý hai subnet Profibus DP va lm nhim v
ca gateway liờn kt ba subnet li vi nhau.
4.1.6 Mng (Network):
Mng bao gm mt hoc nhiu subnet (cựng loi hoc khỏc loi) liờn kt
li vi nhau. Vớ d trờn cỏc hỡnh 4.1, 4.2 gi l mng.
4.1.7 Gateway:
Gateway l thit b s dng kt ni cỏc subnet li vi nhau. Nú cú th
liờn kt cỏc subnet ging hoc khỏc nhau. Nh vy mng cú nhiu hn mt
subnet thỡ cn phi cú gateway. Vớ d nhng gateway sau õy thng c s
dng:
- Modul E/P c s dng liờn kt hai subnet khỏc nhau l Ethernet v
Profibus DP.

Hỡnh 4.2 Vớ d minh v cỏc subnet v cỏc liờn kt gia chỳng
Chổồng 4. Giồùi thióỷu hóỷ thọỳng SIMATIC PCS 7
Nguyóựn Kim Aẽnh & Nguyóựn Maỷnh Haỡ - Tổỷ õọỹng hoùa - BKN 47
- Modul IM 157 s dng liờn kt hai subnet khỏc nhau l Profibus DP v
Profibus PA.
- DP/AS-i Link s dng liờn kt IM 157 s dng liờn kt hai subnet khỏc
nhau l Profibus DP v AS-i.
- Gateway 3WN6 thit b s dng chuyn mch trong Profibus DP.

Trỏch nhim ca Server l qun lý, lu tr d liu, m bo cỏc dch v
truyn thụng, cu trỳc v s lng kt ni. Nõng cao tin cy trong h thng
(tớnh kh dng).
Client:
Chc nng ch yu ca client l s dng thụng tin, ngoi ra cũn cú x lý
thụng tin gim bt gỏnh nng cho Server (tớnh nng ny l hu ht trong cỏc
mng TTCN). Giỳp cho Server d dng hn trong vic truy cp h thng m
khụng cn phi phõn b chi tit thi gian, d liu
4.1.10 Ch/t (Master/Slave):
Khỏi nim ch t thng rt hay gp khi tin hnh tớch hp mng TTCN.
Chỳng ta cú th liờn tng n quan h gia Cleint/Server trờn nhng khỏi
nim Master/Slave cp nh hn nhiu. Vớ d trong kt ni gia PLC S7300
hoc S7 400 vi cỏc mụ un phõn tỏn ET 200 thụng qua subnet Profibus DP thỡ
CPU ca PLC úng vai trũ l Master cũn cỏc mụ un phõn tỏn ET 200 l cỏc
Slave.
4.2 Gii thiu cỏc phn mm thuc gúi phn mm STEP 7:
Trc khi bt u vi phn mm ny chỳng ta i tng quan v gúi phn
mm STEP 7. Trong ú cú cỏc phn mm sau:
- Configure SIMATIC Workspace
- Converting S5 file
- LAD, STL, FBD - Programming S7 Blocks
- Memory Card Parameter Assignment
- PID Control Parameter Assignment
- S7 - GRAPH - Programming Sequential Control System
- S7 - DIAG - Configurating Proccess Diagnotics
- Setting the PG-PC Interface
- TI 405 - S7 Converting TI File
- TI 505 - S7 Converting TI File
- NetPro - Configuring Networks
4.2.1 Configure SIMATIC Workspace:

Nu DB server hot ng trong mng vi khong cỏch di, u tiờn
bn phi dng DB server trc khi thc hin vic kt ni v lỳ ú bn
m bo rng cỏc kt ni phi m bo tuõn theo chun giao thc TCP/IP.
Tt nht l cỏc a ch m bn n nh trong mng nờn qun lý trờn
mt file no ú tin cho vic qun lý trỏnh s nhm ln v trựng lp.
Bn nờn lu ý n chc nng default setting ca phn mm trong quỏ
trỡnh nh a ch cho cỏc DB client.

Cu trỳc IP xem thờm trang 20 trong giỏo trỡnh thit k v xõy dng
mng LAN v WAN.
- Cu hỡnh ca Multi - User trong mng:
Vi STEP 7, bn cú th lm vic trong mụi trng Windows 2000/XP v
NT/2000 server. Tng ng vi mi Workstation bn cú th lm vic tng ng
vi cỏc Project nhng dng sau: Hỡnh 4.4 Thit lp a ch host cho DB server
Chổồng 4. Giồùi thióỷu hóỷ thọỳng SIMATIC PCS 7
Nguyóựn Kim Aẽnh & Nguyóựn Maỷnh Haỡ - Tổỷ õọỹng hoùa - BKN 50
+ Project trờn mt Workstation no ú cng co th c s dng bi cỏc
Workstation khỏc. Xem vớ d hỡnh 4.5, Workstation 1 v Workstation
2 truy cp vo Project A trờn Workstation 1.
+ Cỏc Workstation khỏc vú th truy cp vo Project trờn server. Xem vớ d
hỡnh 4.5, Workstation 1 v Workstation 2 cú th truy cp vo Project C
trờn server ca mng ú.
+ Cỏc Project l c phõn b ti cỏc Workstation hay server trong mng
cú mt hoc nhiu hn mt server. Xem vớ d hỡnh 4.5, Workstation 1
v Workstation 2 cú th truy cp vo cỏc Project A, B, C.

4.2.2 Converting S5 file:

ngn gn, hon ton bng ha, cú th chuyn mt cỏch d dng tng ng t
dng lu thut toỏn
Vớ d v vic quan sỏt trng thỏi tớn hiu ca cỏc a ch thuc vựng nh
vo, ra v cỏc bit nh cỏc vựng khỏc:

Trong bc trờn, trng thỏi ca tớn hiu trong quỏ trỡnh hot ng ca
chng trỡnh l c hin th. Trng thỏi ca tớn hiu tng ng vi cỏc a ch
(vo, ra v cỏc a ch nh khỏc) l c xỏc nh ti v trớ nhng du chm hi
(???) ca cỏc hot ng mt cỏch riờng l. iu ny cú ngha l khụng hon ton
cỏc hot ng ca cỏc bc l c hin th. c bit cỏc a ch dng Boolean l
c hin th trong trng thỏi ny. Giỏ tr cỏc a ch khỏc c hin th chi tit
trong ca s ca bng a ch. Nu cú khúa liờn ng c gi thỡ khúa y
khụng hin th trng thỏi. Bờn di l mt vớ d mụ t vic lp trỡnh tun th
thụng qua ngụn ng lp trỡnh Graph ny. Phn ny s c trỡnh by k hn
trong cỏc chuyờn iu khin cỏc quỏ trỡnh cụng ngh!

Hỡnh 4.6 Mụ t bc chuyn trng thỏi ca chng trỡnh trờn GRAPH

Chổồng 4. Giồùi thióỷu hóỷ thọỳng SIMATIC PCS 7
Nguyóựn Kim Aẽnh & Nguyóựn Maỷnh Haỡ - Tổỷ õọỹng hoùa - BKN 52 4.2.7 S7 - DIAG - Configurating Proccess Diagnotics
S7 PDIAG c s dng to ra nhng nh ngha li, to cho ngi s
dng tin li trong quỏ trỡnh giỏm sỏt h thng. Qỳa trỡnh chun oỏn ny s xỏc
nh kiu thụng tin v li, v trớ li v cỏc cnh bỏo ca li. Nhng d liu ca
chun oỏn l thụng tin quan trng giỳp cho vic x lý s c. Nhng thun li
m chng trỡnh ny mang li:
- Li quỏ trỡnh (Process errors) cú th c nhn ra rừ rng v nhanh
chúng.

by mc 4.2.1.9 nhng i vi i STEP 5.
4.2.11 NetPro - Configuring Networks
Chng trỡnh ny l chng trỡnh quan trng nht trong tt c cỏc chng
trỡnh c nờu ra trờn õy. Nú giỳp cho chỳng ta cú th thit lp cu hỡnh ca
mng truyn thụng (SCADA hoc DCS) s dng cỏc th vin thit b v chun
giao thc ó c xõy dng sn trờn ú. Phn ny s trỡnh by k trong chng
5.
4.3 Mụ hỡnh h thng PCS 7:
Cú th núi PCS 7 l mt trit lý v mt h thng iu khin, nú to ra
nhng ng dng cho b iu khin logic lp trỡnh c (PLC), ng dng cho h
thng x lý quỏ trỡnh. Nú l h c bn ca SIMATIC S7.
PCS 7 l mt h thng chun v cu trỳc do ú cú th xõy dng mt h
thng cú gii phỏp t ng cp thp, trung bỡnh hoc cp cao. T cp n gin
n cp phc tp nht m cỏc nh mỏy yờu cu. Núi chung PCS 7 l h thng t
ng húa quỏ trỡnh mm do, cung cp gii phỏp mt cỏch tựy chn cho ngi s
dng.
iu ny s mang li nhng u im ni bt nh:
- Cựng mt phn cng s dng trong nh mỏy v PLC v iu khin quỏ
trỡnh.
- SIMATIC 7 cp n s kt hp to nờn mt h thng T ng húa
din rng.
- S phõn b ca h SIMATIC 7 trờn ton th gii l mt minh chng cho
vic lp t, dch v v bo dng ca nú.
- Tớnh an ton cao v ng b.
Chổồng 4. Giồùi thióỷu hóỷ thọỳng SIMATIC PCS 7
Nguyóựn Kim Aẽnh & Nguyóựn Maỷnh Haỡ - Tổỷ õọỹng hoùa - BKN 54 4.3.1 Trm Engineering System (ES):
T trm ES ny, ngi s dng cú th thit lp, thay i cỏc thụng s ca

kờnh c yờu cu, thỡ vi h thng Stand-alone c cung cp, õy l s kt ni
mm do trờn cựng mt h thng bus m mi trm OS lm vic cho chớnh nú,
iu ny cú ngha l khụng cú s loi tr ln nhau gia cỏc OS Stand-alone.
Multi-user-system:
H thng Multi-user bao gm vi OS client, iu ú cú ngha l d liu s
c cung cp t mt OS server thụng qua terminal bus (bus u cui). Bus ny
l bus Ethernet, nú c lp vi bus h thng v c s dng riờng bit cho
nhng kiu truyn thụng sau:

- OS server OS client

Hỡnh 4.10 Kt ni gia hai OS Stand-alone trờn cựng h thng bus

Hỡnh 4.11 Cu hỡnh ca h thng Multi-user
Chổồng 4. Giồùi thióỷu hóỷ thọỳng SIMATIC PCS 7
Nguyóựn Kim Aẽnh & Nguyóựn Maỷnh Haỡ - Tổỷ õọỹng hoùa - BKN 57
- OS server Engineering system
- OS server Host computer
OS server chu trỏch nhim trao i d liu gia PLC vi cỏc OS client,
ng thi cú nhim v lu tr phõn chia nhim v, mc truy cp
H thng Multi-user l cu hỡnh c bn ca client-server. Da theo
nguyờn tc cu hỡnh ca client-server, OS ca PCS 7 cú th c cu hỡnh theo
cỏc nguyờn tc sau:
- Client hoc
- Multiclient
l tựy thuc vo yờu cu.
Đ Kin trỳc Client-Server: l kin trỳc c cu thnh bi vi OS client trờn
mt OS server. Server ú chu trỏch nhim tryun thụng vi cỏc PLC thụng qua
bus h thng. Mt OS server ca h thng PCS 7 cú th cung cp ti 16 OS
client. Server ny cng cú th c cu hỡnh theo h d phũng (redundant).
ỉ Phn mm iu khin quỏ trỡnh trờn cỏc OS:
Chổồng 4. Giồùi thióỷu hóỷ thọỳng SIMATIC PCS 7
Nguyóựn Kim Aẽnh & Nguyóựn Maỷnh Haỡ - Tổỷ õọỹng hoùa - BKN 58
Phn mm iu khin quỏ trỡnh c to ra bng cỏch s dng WinCC.
Phn mm ny cung cp cỏc chc nng cho nhng tỏc v iu khin quỏ trỡnh
hon ho. iu ny s tit kim rt nhiu thi gian cho cỏc k s h thng.

4.3.3 Bus h thng s dng vi PCS 7:
H thng iu khin quỏ trỡnh PCS 7 SIMATIC s dng cỏc mng truyn
thụng cụng nghip SIMATIC NET. Tt c cỏc sn phm SIMATIC NET ó v
ang c phỏt trin mt cỏch c bit cho cỏc ngnh cụng nghip. Chỳng ó
c chỳng minh nhng kh nng c bit ca mỡnh di tỏc ng ca in t
trng, s xõm hi ca cht lng v ỏp sut, mụi trng ụ nhim, cht húa hc
Nhng bus h thng t h gia ỡnh SIMATIC NETWORK vi h thng
iu khin quỏ trỡnh PCS 7:.
- Fast Industrial Ethernet
- Industrial Ethernet (SINEC H1)
- PROFIBUS (FMS)
- PROFIBUS-DP
- PROFIBUS-PA
- AS-Interface
H thng cỏc bus ny da trờn c s truyn thụng tin bng tớn hiu in v
quang, Nhng mụi trng sau õy c s dng vi PCS 7:
- Cỏp ụi dõy vn xon ITP (Industrial Twisted Pair)
- Cỏp ng trc (Triaxial/coaxial cable)_Ch s dng cho Ethernet
10Mbps
- Cỏp quang (Fiber-optic cable)


vn xon ITP (industrial twisted pair) v hai kt ni cỏp quang (fiber-optic
cable). Thụng qua b OLM ny bn cú th to ra cỏc kt ni d phũng nõng
cao an ton ca h thng thụng qua cỏc kt ni in hoc quang, sau õy l

Hỡnh 4.13 Kt ni s dng mụ un OLM trong h thng redundant Ethernet
Chổồng 4. Giồùi thióỷu hóỷ thọỳng SIMATIC PCS 7
Nguyóựn Kim Aẽnh & Nguyóựn Maỷnh Haỡ - Tổỷ õọỹng hoùa - BKN 60
mt vớ d:
Ngoi Ethernet ra cũn cú Fast Ethernet, trong bus ny tc truyn d
liu cú th thay i t 10 Mbps n 100 Mbps. Phng thc truy cp mng theo
CSMA/CD v s trm kt ni vo bus ny l khụng gii hn. Cỏc mụi trng
truyn thụng i vi bus ny c bn ging nh Ethernet
Cụng ngh chuyn mch vi OSM (Optical Switch Modules):
Cu hỡnh chớnh ca mng Fast Ethernet c bn da trờn mụi trng quang
hc. OSM cho phộp bn cu hỡnh cho mng Ethernet cụng nghip vi cụng ngh
chuyn mch trong mụi trng ITP (tc truyn lờn n 10 Mbps) v trong mụi
trng quang hc (tc lờn ti 100 Mbps). Vic s dng OSM lm n gin v
thun tin trong vn cu hỡnh mng m rng. Trong cựng mt khong thi
gian bn cú th b sung mt s lng ln cỏc mng vi nhiu trm m khụng gp
phi vn khú khn no. Mt OSM cú 6 terminal cho cỏp ụi dõy vn xon v
2 terminal cho cỏp quang (OSM mụ t õy vi version 2, cũn cỏc version tip
theo bn c cú th tra cu thờm khi s dng nú). Chỳng ta cú th phi hp gia mụ un OLM vi mụ un OSM trong h
thng d phũng dng vũng vi nhiu cp bc, di õy l vớ d v s phi hp
ny:

giao din CP 343-3 (i vi S7 300) v CP 443-5 i vi S7 400
- OS v ES thụng qua card giao din CP 5412 A2
Mụi trng truyn thụng:
- ụi dõy vn xon
- Cỏp quang (cú s kt hp vi mụ un OLM)
tng tin cy cho h thng, kt ni redundant cng cú th c thc
hin trong bus ny.
4.3.4 Kt ni bus trng (Field Bus) trong h thng PCS 7:
Nhu cu v s trao i d liu gia cỏc thit b iu khin logic kh trỡnh
vi cỏc thit b vo/ra phõn tỏn cng nh cỏc thit b trng thụng minh l rt
ln, h thng cỏc bus trng ó lm gim thi gian v phc tp cho cỏc k s
h thng trong quỏ trỡnh lp t, bo dng v khc phc s c. Nú rt thun li
trong truyn thụng s cng nh mang n cỏc gii phỏp cao cho vic o lng
cỏc giỏ tr, nng lc chun oỏn h thng, n nh cỏc giỏ tr t xa. Cú cỏc bus
trng sau:
- Profibus-DP
- Profibus-PA
- AS-Interface
- HART (Highway Addressable Remote Transducer)

Hỡnh 4.16 Kt ni h thng cỏc bus trng trong PCS 7
Chổồng 4. Giồùi thióỷu hóỷ thọỳng SIMATIC PCS 7
Nguyóựn Kim Aẽnh & Nguyóựn Maỷnh Haỡ - Tổỷ õọỹng hoùa - BKN 63
Bn cú th la chn bus trng mt cỏch mm do tựy theo yờu cu ng
dng ca bn. Vi Profibus-PA c to ra phc v cho nhng ni cú mụi
trng nguy him (nhit v ỏp sut cao).
ỉ Profibus-DP:
Trong h thng PCS 7, Profibus-DP c tiờu chun húa s dng cho
kt ni ti cỏc mụ un phõn tỏn, ú l mụ un ET 200M cng nh cỏc thit b
trng. Profibus-DP cho phộp bn kt ni ti 32 trm trờn mt ng DP (DP-

ni vi ET 200M thc hin kt ni ti PLC S7 417H thụng qua 2 ng bus
Profibus-DP. Nu mt ng b li thỡ h thng s t ng chuyn mch sang
ng cũn li (nu ng ny vn cũn nguyờn vn) thay th.
ỉ Profibus-PA:
Profibus-PA l chun giao thc IEC 1158-2 truyn thụng m rng tng thớch
vi Profibus-DP. Bng cụng ngh truyn dn c bit nú cú th lm vic trong
nhng vựng cú mụi trng nguy him (Siemens quy c vựng ny l vựng 1).
Vi Profibus-PA, b phỏt v c cu chp hnh trong vựng nguy him cú th
truyn thụng vi cỏc thit b iu khin nh PLC khong cỏch xa. Thụng tin v
ngun cung cp c truyn i bng 2 dõy cỏp, thụng thng l cỏp ITP.
Bn cú th kt ni ti 30 thit b trng i vi vựng khụng nguy him v
10 thit b trng i vi ngun nguy him trờn mt on (segment) bus
Profibus-PA Tc truyn d liu 31.25 kbps.
Cú hai cỏch kt ni Profibus-PA vi Profibus-DP:
- DP/PA coupler
- DP/PA link
Phng phỏp cu hỡnh vi DP/PA Coupler:
DP/PA Coupler khụng cú a ch (cú ngha l bn khụng cn phi thit lp
a ch cho nú khi cu hỡnh h thng). Mi trm PA c xem l mt DP slave v
do ú nú nhn mt a ch trong cu hỡnh ca bus DP. Tc truyn ca
Profibus-DP phi tng thớch vi Profibus-PA.
Phng phỏp cu hỡnh vi DP/PA link:
DP/PA link bao gm mụ un u cui IM 157 v mt hay nhiu DP/PA
coupler. DP/PA link l mt DP slave v do ú phi cú a ch bus cho nú. Bn cú
th kt ni ti 5 DP/PA coupler ti mt DP/PA link. Do DP/PA link c b
sung cụng ngh truyn dn decoupling gia DP v PA do ú no nõng tc
truyn dn lờn ti 12 Mbps trờn Profibus-DP.
Kt ni redundant vi Profibus-PA:
Bn cú th cu hỡnh redundant cho vic truyn dn gia Profibus-DP ti



Hỡnh 4.19 Mụ hỡnh kt ni AS-i master vi cm bin v c cu ChP hnh
Chổồng 4. Giồùi thióỷu hóỷ thọỳng SIMATIC PCS 7
Nguyóựn Kim Aẽnh & Nguyóựn Maỷnh Haỡ - Tổỷ õọỹng hoùa - BKN 66
4.3.5 B iu khin logic kh trỡnh (PLC):
Trong h thng SIMATIC PCS 7, S7-400 lm nn tn tiờu biu cho h
thng t ng húa quỏ trỡnh trong cỏc nh mỏy. c thit k chun v kh nng
cu hỡnh cng nh kh nng x lý l sc mnh ca S7-400, kh nng truyn
thụng vi mt lng ln vi cỏc i tỏc, chc nng tớch hp h thng. Kh nng
iu khin cc b v t xa rt thớch hp vi h thng SIMATIC PCS 7.
SIMATIC PCS7 c cu trỳc chun t mt s thnh phn ca PLC
SIMATIC S7-400. Nhng CPU thớch hp c cung cp cho nhng ng dng
khỏc nhau da vo yờu cu v giỏ thnh v nhng tin ớch ca nú nh:
- CPU-414-3
- CPU-414-3H
- CPU-416-2
- CPU-416-3
- CPU-417-4
- CPU-417-4H
PLC S7-414 c thit k tng ng cho nhng ng dng nh tng ng
vi kh nng v d liu ca d ỏn cp nh. PLC S7-416 c thit k tng
ng cho nhng ng dng trung bỡnh tng ng vi kh nng v d liu ca d ỏn
cp trung bỡnh. PLC S7-417, m nhn nhng tin ớch cp cao nht ca
d ỏn, nú c thit k c bit cho nhng d ỏn cú mc yờu cu v tc ,
tin ớch kt ni cng nh lng d liu rt cao ca d ỏn.
Ngoi ra bn cng cú th a cỏc S7-300 vo trong h thng PCS 7 nhng
vi nhng cp thp hn cho nhng h thng iu khin cp thp.
ỉ Cu hỡnh cho b iu khin trung tõm S7-400:
- B iu khin trung gm cú nhng thnh phn sau:
- Rack cho S7-400 vi 9 hoc 18 slot (tng ng vi 9 hoc 18 mụ un