基于 PC 的自动化

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概述

SIMATIC 基于 PC 的自动化

http://www.siemens.com/pc-d

工业 PC

西门子性能可靠的创新工业 PC 是西门子基于 PC 的自动化系统的佳 PC 硬件平台。

http://www.siemens.com/simatic-ipc

工业 IoT 网关

一种智能网关，用于协调各种数据源之间的通信，然后对数据进行分析并将数据转发至相应接收方。易于实施的解决方案。

软件控制器

SIMATIC S7-1500 软控制器用于在 SIMATIC IPC 上实现 SIMATIC S7-1500 控制器。它特别适用于机器制造中的控制解决方案，涉及高性能实现复杂控制任务、集成 PC 应用程序或在单个设备上实现多个任务。

基于 PC 的控制器

这些基于 PC 的控制器将基于 PC 的软控制器的功能与可视化、PC 应用程序和集中式 I/O（输入/输出）组合到一个紧凑型装置中。SIMATIC ET 200SP 开放式控制器是一种工业 PC，其具有 ET 200SP I/O 系统的设计形式，并预装有 S7-1500 软控制器。

http://www.siemens.com/open-controller

应用示例

控制系统对一台热浸镀锌设备进行优化

作为一种半成品，镀锌钢板在工业生产中（例如在汽车制造中）扮演着重要角色。防止钢板生锈的一种成熟方法是通过一种热浸镀锌工艺对钢板镀锌；在该工艺中，钢板条通过一个含有锌溶液的电镀槽。该工艺所用的装置十分复杂且需要连续运行，这对所用的工艺控制系统和设备提出了很高要求。

SIMATIC SCADA 系统和 SIMATIC IPC 解决方案的优点

• SIMATIC WinCC V7 SCADA 系统具有可扩展性和开放性，可在将来实现功能扩展。

• 控制系统和操作站具有冗余配置，采用工业兼容的 SIMATIC 工业 PC 和瘦客户机。

• 由于在控制室中以及整个工厂和生产车间内过 27 个操作站中采用多显示器解决方案，可取得佳概览。

• 为了实现可追溯性，在 SIMATIC Process Historian 中长期提供生产数据。

• 对装置可用率、能源消耗和质量进行长期分析，提高了生产力。

• 通过 Web 以及 SIMATIC WinCC WebNavigator 快速访问装置数据，提供更有效的支持，缩短了停产时间。

单元式热电联产机组

在重新设计单元式热电联产机组时，也应对自动化方法进行重新设计。目标是执行所有控制、可视化和归档任务，这些任务以前都是通过紧凑型机组中的 PLC 和 PC 处理的。以节省控制柜空间，降低管理和培训要求。同时还需要一种坚固耐用的免维护设备，并可方便地通过 Internet 进行连接。

基于 SIMATIC PC 的自动化解决方案的优点：

• 小型箱式 PC 用作坚固耐用、结构紧凑的嵌入式系统

• 通过一个装置即可实现控制、可视化和过程参数归档

• 将多个任务集成到一台嵌入式工业 PC 上，节省了空间与成本
  以前：一个 PLC 及 一个可视化 PC

• 可方便地通过 Internet 访问嵌入式 IPC

工厂解决方案

薄膜厚度测量

在生产塑料薄膜的过程中，在整个宽度上具有高度和统一的薄膜厚度是一个决定性的质量标准。为此，一个带有放射源的测量头在薄膜上方与连续输送的滚轴垂直的方向上来回移动，一个传感器在薄膜下放移动。

从辐射的衰减程度并通过大量数学计算，可以确定每个位置处的薄膜厚度，并对与参考位置的偏差进行补偿。

基于 SIMATIC PC 的自动化解决方案的优点：

• 使用 WinCC 实现可视化，通过 PC 上的 WinAC RTX 进行控制。

• 对大量测量数据进行分析需要复杂数学算法。

• 这些任务可在高级语言 C++ 中来完成。通过 ODK（开放式开发工具包），可将这些算法无缝和高性能地集成到 STEP 7 程序中。

• WinAC RTX 和 WinCC 之间的数据交换（用于对大量测量曲线进行可视化）可通过硬盘高速缓存非常迅速地完成。此功能也通过 ODK 来实现。

• 标准工艺功能间的互连是通过 CFC（连续功能图）完成的。

工厂解决方案

对汽车塑料部件的喷漆车间进行基于 PC 的控制

出于质量保证和产品责任等原因，喷漆车间厂商必须使用一台主计算机对平板部件喷漆车间的过程数据进行归档，这很快发展成为带有控制任务的基于 PC 的自动化系统。

基于 SIMATIC PC 的自动化解决方案的优点：

• 基于 SIMATIC WinAC PC 的控制的性能

• 通过工业以太网光纤网络连接到 Linux 服务器

• 开放而灵活，便于扩展

• 可集成到现有自动化环境中

• 对过程数据进行归档和备份，并进行生产数据采集

工厂解决方案

用于太阳能电池板生产、带有安全功能的创新性基于 PC 的解决方案

对于生产太阳能电池板的新工厂来说，现有的高度混杂的设计需要由一种新的拥有新技术的自动化解决方案代替，该解决方案紧凑而集成，可满足广泛需要。

由于系统复杂性的提高，性能和存储方面的要求也相应提高。PLC 还应能够提供的安全功能（急停、危险区域的访问保护）。

必须在装置 3 中链接各种总线系统。由于需要在选定系统上运行客户的特定 Windows 应用程序，因此必须实现与上位 MES 系统的连接。

该系统是为实现高产量和三班作业而设计的。

基于 SIMATIC PC 的自动化解决方案的优点：

• SIMATIC 模块化嵌入式控制器 EC31-RTX F 配有极高性能的可用存储器。在 RTX F 型号中（全球带安全功能的软 PLC），EC31 可以满足工厂的全部安全要求。此系统可无缝集成到全集成自动化系统中，并可进行高效的全厂工程组态。

• 由于其具有的开放性（开放式开发工具包），主 SCADA 工业 PC 上的 WinAC RTX 能够非常方便地集成 Windows 客户应用程序，从而可用作一个数据集中器（过程质量/诊断数据），并且，与 WinCC (SCADA) 相结合，也可与主 MES 系统进行通信。

• SIMATIC 系列中的工业标准产品质量，可全天候连续运行。

海上安全运送

为了将人员输送到海上发电厂或石油平台，一家荷兰公司开发了靠液压缸驱动的六支柱平台。

该平台基本上是一种上下颠倒的飞行模拟器，即使在恶劣天气条件下，也可从船上安全输送人员。

一个带有快速 I/O 卡的 SIMATIC S7 模块化嵌入式控制器 (S7-mEC) 可以测量船的运动，并控制液压缸的伸缩，以便对全部运动进行补偿。

基于 SIMATIC PC 的自动化解决方案的优点：

• 将具有冗余设计的容错 SIMATIC S7-400H 用于一般控制任务

• 两个满足高速度要求的下层 SIMATIC S7 模块化嵌入式控制器，可集成快速 I/O 卡，具有灵活、模块化和坚固可靠的设计。

• 采用 SIMATIC STEP 7 的集成编程环境

• 西门子的自动化产品满足海上作业的严格要求

基于 PC 的机器数据采集功能，优化了农业机械的生产。

为了提高效率、节省资源从而实现工厂生产工艺的成本高效性，某个的农业机械制造商采用面板式 PC 集成了一个全工的中央机器据采集系统。由于需要对现有生产环境进行改造，灵活而节省空间地安装面板式 PC 就显得十分重要。

他们将 200 多个全密封式 SIMATIC HMI IPC477 PRO 面板式 PC 用于中央机器数据采集，并通过通信接口连接至生产机械和生产规划 PC。面板式 PC 直接安装在机器上，无需额外使用立柱控制盒。

基于 SIMATIC PC 的自动化解决方案的优点：

• 系统具备高度的一致性，优化了整个生产组织，从而实现了更高的效率。

• 显著降低资源消耗（生产性用纸需要量更少）

• 面板式 PC 的翻新、改造非常简单，且费用较低；生产期间，可以在台架上直接完成，无需额外安装任何操作终端。

汽车试验台中基于 PC 的控制

汽车工业中的试验台需要无故障运行和高质量。

测量数据的控制、处理、归档和可视化需要一个高性能系统，并且该系统也具有开放性和灵活性，以便连接到不同的系统总线和使用各种软件。

基于 SIMATIC PC 的自动化解决方案的优点：

• 灵活和易于维护的系统将 Windows 与 SIMATIC WinAC 相结合

• 具有 PROFIBUS、Ethernet 和 CAN 等集成接口，集成成本低，可灵活使用不同总线系统的模块，如 PC/104

• 系统可用性高，可确保全天候运行，停产成本降低

• 可在高达 50°C 环境温度下实现无风扇耐热运行，省去了额角冷却措施

• 部件长期可用，具有很高的投资安全性

工厂解决方案

半导体工业中基于 PC 的控制

在半导体工业中，高质量和全天候无故障运行是决定性的标准。机器设备的控制、生产系统的监视以及生产数据的处理需要一个高性能系统，以保证快速、地生产报半导体产品。

连接到生产控制系统和机器工程组态系统也需要有高灵活性和开放性。

基于 SIMATIC PC 的自动化解决方案的优点：

• 通过带有强大处理器和新技术的紧凑而坚固的工业 PC 来实现高处理性能

• 在集成到整个系统中时，预安装的系统可以节省时间与成本

• 通过 WinCC ToolLink-EDA（设备数据采集），可以对过程和机器数据进行实时诊断

• 通过集成 RAID1 功能实现系统可用性并通过 SIMATIC PC DiagMonitor 进行远程监视，确保全天候无故障运行

• 部件长期可用，具有很高的投资安全性

• 国际，全球技术支持

工厂解决方案

烟草工业中的跟踪与追溯生产线控制器

为了符合新的法律要求，对现有工厂中的跟踪与追溯系统进行了扩展。要求是能够在三班作业中每分钟测试 100 个纸箱，并将数据保存在一个 SQL 数据库中以便于追溯。

该自动化系统应具有较高的坚固耐用性，并且提供连接打印机和机器视觉系统等附加部件所需的开放性。

基于 SIMATIC PC 的自动化解决方案的优点：

• 这种小型自动化解决方案由 Microbox PC 嵌入式工业 PC、带有预装和随时可用的 WinAC RTX 软控制器的 PLC 以及 WinCC flexible 可视化系统组成

• 控制整个跟踪与追溯系统并与控制系统接口

• 借助于 WinAC ODK（开放式开发工具包）实现开放式解决方案，并通过一个与 SQL 数据库的链接来管理序列号和其他数据

• 通过连接打印机和视觉系统而获得附加的开放性与灵活性

可安全改装木材加工设备！

过去，木工机械和工厂需要配装特殊设计的控制器。现在，工厂改造可以使用标准的、面向未来型组件。用户决定通过 SIMATIC WinAC RTX F 软控制器，将标准自动化功能和安全技术集成在一个无风扇、免维护的 IPC（即小型箱式 PC 中）。PROFINET 为一种现场总线，可以快速、简便、安全地连接分布式 I/O 和操作面板。

基于 SIMATIC PC 的自动化解决方案的优点：

• 这种基于 PC 的自动化解决方案结构紧凑，成倍地提高了工厂的性能和加工精度。

• PROFINET 的采用可以带来一系列的额外优势，例如，诊断功能等。

• 标准型和故障安全型自动化技术集成在一个设备之内，可以节省组件。控制柜体积减小 20%，布线工作量减少 50%。用户获益于优异的操作方便性，且机器的停机时间被降低至小程度。

通过数据备份进行图像处理

在图像处理应用中，由于要处理的数量很大，需要使用高性能 PC。必须快速记录、处理和保存映像数据。例如，可使用具有较高数据吞吐量的图像采集卡来记录图像数据。在此情况下，与扩展卡的接口不得成为瓶颈。若要确保连续、顺利地处理所采集的数据，您需要使用具有新处理器和存储技术的新系统。

在随后的数据备份过程中，将会再次产生大量数据。因此，可用的存储介质必须既快速又具有故障安全性。连接到现有工厂需要一个开放式系统。

基于 SIMATIC PC 的自动化解决方案的优点：

• 拥有新处理器性能和新技术的坚固 SIMATIC PC

• 将当前接口（如 PCI Express）用于具有较高数据吞吐速率的应用（例如，记录图像数据的图像采集卡）

• 通过可选的高性能图形卡，在多两台显示器上进行可视化

• 使用板上通信接口（如 Ethernet 和 PROFINET）连接到 EPS 系统或集成到现有系统中

• 国际和全球支持促进了这种图像处理解决方案的全球应用

工厂解决方案

高性能工业 PC 机，用于可靠地控制、监控风力发电厂。

用于海上风电厂的所有西门子风电机组均具有特殊的技术特性，可以确保长期可靠、低维护运行。与陆上风力发电场不同，维修团队并非能接近海上风力发电场。因此，从的故障安全性和可靠性看，其采用的全部组件的基本质量要求和标准均非常高。

SIMATIC 箱式 PC 目前其有 627 个系列，完全可以根据解决方案提供商的要求按需选用。工业 PC 机坚固耐用，设计可以在环境温度高达 55 °C 的情况下不间断地运行。为了运行可靠，箱式 PC 安装在抗冲击、防震动、具备高电磁兼容性（EMC）的坚实的金属机箱内。为了保证高数据安全性，选用了选件 - 双硬盘镜像磁盘系统 (RAID1)。RAID1 控制器板载设计，不占用 PCI 插槽。

硬件可靠、耐用，且采用了极紧凑型长寿命工业设计，完全可以满足恶劣环境中不间断运行的苛刻要求。

基于 SIMATIC PC 的自动化解决方案的优点：

• 箱式 PC 的安装尺寸数代产品以来保持未变，其安装解决方案可以方便地用于下一代产品。

• 此外，采用新一代设备时，所有前置接口和功能单元均可保留不变。例如，西门子 Wind division 在其使用的箱式 PC 产品寿命期过后，采用该产品的下一代产品时，无需针对新硬件平台进行任何调整。

• 箱式 PC 符合各国际标准（例如 CE 和 UL），服务网络遍布全球，可以部署于全球任何地点。