Общие сведения Siemens

Область применения



SINAUT ST7 является идеальным решением, как для построения систем с небольшим количеством производственных терминалов, так и комплексных сетевых систем, включающих в свой состав сотни станций.

Примеры применений:

  • Безопасное управление системами водо-, газо- и теплоснабжения частных или промышленных потребителей через разветвленные сети
  • Системы управления трубопроводным транспортом
  • Надежный обмен данными в системах экологического контроля
  • Дистанционное управление предприятиями водоочистки
  • Управление маяками, конвейерами, поточно-транспортными системами и т.д. 

Обзор



Система телеметрии SINAUT ST7 с системами автоматизации SIMATIC S7

SINAUT ST7 - это инновационная универсальная система автоматического мониторинга и управления производственными терминалами, поддержки обмена данными с одним или несколькими центрами управления или между собой (межсетевой обмен данными) через глобальную сеть (WAN - wide area network ).

Разработанная на основе систем автоматизации SIMATIC S7, SINAUT ST7 объединяет в своем составе аппаратные и программные модули для организации связи через WAN.

Универсальность и модульность, как в выборе производственных терминалов, так и каналов передачи данных являются наиболее важными преимуществами данной системы телеуправления.

Система SINAUT ST7 способна также поддерживать обмен данными с более ранней системой телеуправления SINAUT ST1, базирующейся на использовании систем автоматизации SIMATIC S5.

Дизайн



Система SINAUT® ST7 базируется на использовании систем автоматизации SIMATIC S7-300 и S7-400, а также SCADA системы SIMATIC WinCC. Она дополняет перечисленные системы специфичными аппаратными и программными компонентами, перечисленными ниже.

Аппаратные компоненты 

  • коммуникационные модули TIM
  • модемы MD
  • компоненты GSM
  • оптические модули 
  • дополнительные компоненты для выделенных линий связи
  • радио компоненты синхронизации времени 
  • соединительные кабели

Программные компоненты 

Стандартное программное обеспечение для SINAUT ST7

  • Библиотека SINAUT TD7; 
    содержит набор функциональных блоков, включаемых в программы центральных процессоров SIMATIC S7
  • Программное обеспечение конфигурирования и диагностики систем SINAUT ST7, устанавливаемое на программатор
  • Программное обеспечение SINAUT ST7 для коммуникационных модулей TIM

Программное обеспечение для центров управления

  • SINAUT ST7cc; 
    Дополнительное программное обеспечение SINAUT для SIMATIC WinCC
  • SINAUT ST7sc; 
    Интерфейсное программное обеспечение ST7 для систем, поддерживающих функции OPC клиента

Функции



Центр управления 

Для построения центра управления может использоваться несколько вариантов:

  • Центр управления на основе центрального процессора S7-300 или S7-400:
    Наиболее подходящее решение для центров управления, в которых необходимо своевременную информацию о текущем состоянии производственного процесса. Управление работой станций осуществляется изменением уставок и параметров настройки станций.
  • SINAUT ST7cc:
    Центр управления на основе компьютера, оснащенного программным обеспечением SIMATIC WinCC.
    Идеальный вариант центра управления для систем SINAUT ST7 и SINAUT ST1. Разработан для событийно-управляемого обмена данными через WAN, в котором все сообщения снабжаются отметками даты и времени. Передача данных осуществляется по стандартным или резервированным каналам связи. В последнем случае необходимо наличие программного обеспечения WinCC/Redundancy.
  • SINAUT ST7sc:
    Центр управления на основе компьютера с программным обеспечением других производителей, поддерживающим обмен данными через ОРС интерфейс.
    Система SINAUT способна поддерживать обмен данными с программным обеспечением других производителей через “Data Access Interface” (интерфейс доступа к данным). При этом ST7sc поддерживает мощные буферные механизмы, позволяющие исключать потерю данных даже в случае отказа стандартных или резервированных ОРС клиентов.

Глобальные сети SINAUT WAN

Для передачи данных система SINAUT способна использовать следующие виды каналов связи:

  • Частные или арендуемые выделенные линии связи:
    электрические или оптические кабельные линии (в том числе, в сочетании с системами передачи данных PCM 30 или OTN)
  • Радиосети:
    радиорелейные или радиальные сети, плюс передача данных с использованием временного интервала.
  • Аналоговые телефонные сети.
  • Цифровые ISDN сети ( в том числе и выделенные каналы связи).
  • Мобильные радиосети (GSM, 900 и 1800 МГц).

В рамках одного проекта допускается использование безграничного количества сочетаний различных каналов связи WAN.

Терминалы с двумя интерфейсами для подключения к WAN могут использоваться для построения резервированных каналов передачи данных. При этом резервированные каналы связи могут быть одного и того же или различного типа. Например, телефонная и выделенная линия.

Обеспечивается поддержка линейных, звездообразных и узловых конфигураций систем связи.

Обмен данными при появлении изменений

Обмен данными между отдельными центральными процессорами и центром управления производится в случае появления изменений в состояниях данной системы автоматизации. Обеспечивается индикация отказов соединений, центральных процессоров и центров управления. Обновление данных выполняется автоматически после устранения выявленных неисправностей.

Синхронизация даты и времени

Для синхронизации даты и времени центральных процессоров и центров управления в системе SINAUTмогут использоваться приемники сигналов точного времени DCF77 или GPS (Global Positioning System– глобальная система определения местоположения). Снабжение сообщений отметками даты и времени являются стандартными функциями системы SINAUT.

Локальное сохранение данных

Специальной функцией коммуникационных модулей TIM системы SINAUTST7 является локальное сохранение данных. Модуль TIM оснащен встроенной памятью емкостью 1 Мбайт для временного хранения данных в случае повреждения канала связи или отказа партнера по связи.

Наличие встроенной памяти позволяет экономить деньги на передачу данных через каналы с автоматическим вызовом абонента. Всем передаваемым данным присваиваются свои приоритеты. Появление данных с высоким приоритетом сопровождается немедленной установкой модемной связи и передачей данных. Данные с низким приоритетом сначала накапливаются в буферной памяти и передаются всякий раз, когда устанавливается соединение с партнеромвлениеемым  высоким приоритетомиоритеты.автоматическим вызовом абонента.  в случае повреждения канала связи или отказа партнер по связи.

Именно поэтому модули TIM способны накапливать, а затем и передавать различные сообщения с отметками даты и времени их появления. Центр управления на основе SINAUTST7cc способен выполнять обработку таких сообщений и их почасовую, ежедневную или другую архивацию. При использовании SINAUTST7sc данные функции могут поддерживаться и программным обеспечением других производителей.

Дистанционное программирование и диагностика

Система SINAUT способна связывать большое количество систем автоматизации, расположенных на обширных площадях. Важной особенностью этой системы явлмяти.тметками даты и временияется возможность выполнения дистанционной диагностики и программирования систем автоматизации через WAN без нарушения функционирования всех сетей.

Аварийная сигнализация в виде текстовых сообщений

Для вызова обслуживающего персонала центральные процессоры способны автоматически посылать текстовые сообщения на мобильные телефоны. С мобильного телефона можно послать подтверждение о получении данного сообщения.

Интеграция



Protocols

SINAUT ST1 protocol

This protocol is used in the SINAUT ST1 system, which is based on the SIMATIC S5 system. However, the SINAUT ST7 system also supports this protocol. Existing SINAUT ST1 systems can be further expanded with the SINAUT ST7 system, or existing system components can be replaced with ST7 devices.

Possible operating modes:

  • Polling
  • Polling with time slot procedure
  • Spontaneous operation (for dialup networks)

Please note that only modems/transmission devices suitable for 11-bit asynchronous characters may be used in both polling modes. However, "spontaneous" mode supports transmission with both 11-bit and 10-bit asynchronous characters.

SINAUT ST7 protocol

This protocol is a more advanced version of the ST1 protocol. It enables SINAUT communication via both conventional and IP-based WANs. In addition, the addressing options have been extended:

  • Up to 10,000 stations can be addressed
    (maximum of 254 for ST1)
  • Message frames contain a source and a target address, (ST1 messsage frames only contain a source or a target address).

The ST7 protocol also supports "PG routing", i.e. remote programming and remote diagnostics via the WAN without interrupting SINAUT data traffic. PG routing and data traffic share the available bandwidth on the transmission path; PG routing is simply allocated a higher priority.

Possible operating mode in the IP-based WAN:

  • Spontaneous mode

Possible operating modes in the conventional WAN:

  • Polling,
  • Polling with time-slot procedure,
  • Spontaneous operation (for dialup networks)

DNP3 protocol

The DNP3 protocol (Distributed Network Protocol) is a standardized telecontrol protocol, independent of any manufacturer. It enables remote communication via both conventional and IP-based WANs.

Possible operating mode in the IP-based WAN:

  • Spontaneous mode

Possible operating modes in the conventional WAN:

  • Polling,
  • Polling with time-slot procedure,
  • Spontaneous operation (for dialup networks)

IEC protocol

The IEC 60870-5-101, -103, -104 are standardized vendor-independent protocols. They enable remote communication via both conventional and IP-based WANs. For implementing an RTU with IEC 60870-5 on the basis of SIMATIC, the CP 1243-1 IEC for SIMATIC S7-1200 and the SIPLUS RIC software bundle are offered.

Possible operating mode in the IP-based WAN:

  • Spontaneous mode

Modes

  • In polling mode, data exchange is controlled from the controller. It calls the connected terminals (including node terminals) in sequence. Terminals with modified data send this data as soon as they are called. Terminals with no modified data at the present time simply acknowledge the call. Data from the CPU to the terminals can be transferred at any time between the individual calls.
    The ST7 protocol supports direct data transmission between substations. During this type of communication, data is always exchanged via the polling control center TIM.
  • Polling with time-slot procedure mode is used on a radio network on which the use of the radio frequency assigned by the registration authorities has to be shared with other operators. Typically, each operator has six seconds per minute to exchange data with its terminals. Once this time has elapsed, the frequency must be enabled for the next operator. During the allocated time slot, this type of polling operates in the same way as standard polling.
    The ST7 protocol supports direct data transmission between substations. During this type of communication, data is always exchanged via the polling control center TIM.
    In order to exactly observe the time slot, the polling control center TIM must be directly supplied with the DCF77 or GPS time.
  • Spontaneous mode for data exchange on dial-up networks:
    Different priorities (normal, high or interrupt) can be assigned to the data of the station or node station for transmission in the dial-up network. Data to be sent by the control center always have the high priority. If data with a high or alarm priority is awaiting transmission, a dial-up connection is established immediately. At normal priority, data is initially saved in the terminals. This data is transmitted on the next connection that is made with the partner for any reason, for example if an item of information with a high or alarm priority is to be transmitted, or if the partner sets up a connection in order to exchange data.
    The message frames saved in the TIM are transmitted according to the FIFO principle, i.e. in the original chronological sequence, providing they are message frames with high or normal priority. If alarm message frames are present in the TIM buffer, these are always transmitted before the other message frames.
    Direct data transmission between substations is is possible with the ST7 protocol.
  • Spontaneous operation in the IP-based WAN
    For transmission via an IP-based network, a permanent S7 connection is established in each case between two TIMs or between one TIM and the ST7cc/ST7sc. The two TIMs or the TIM and ST7cc/ST7sc exchange the data packages specific to SINAUT ST7 with application of the TCP/IP transport protocol. The transmission is performed with the resources of the S7 communication, in which the processing of the spontaneous data exchange depends on whether the transmitted volume of data is chargeable or not in the IP-based network.
    Networks without volume tariff:
    When data is transmitted, it is transferred immediately to the respective partner regardless of any priority.
    Data is transferred in accordance with the FIFO principle. This does not apply to message frames with "interrupt" priority. These are transferred before any other message frames that are available in the buffer.
    Networks with volume tariff:
    In an IP-based network such as the GPRS network, the priority of the individual data frames (normal, high or interrupt) is taken into consideration, as in the case of a dialup network. Data with normal priority is collected and transmitted in larger blocks, as soon as a specific size of block is achieved or, at the latest, when the specified TCP/IP Keep-alive interval has expired. This saves transmission volume because a reduced message frame overhead and fewer acknowledgment message frames are required. Important data with high or interrupt priority is transmitted immediately. Normal message frames that are buffered at this point are sent at the same time. Message frames with normal or high priority are transmitted in accordance with the FIFO principle.

Network configurations and topologies

All networks and all transmission media can be combined in any way in a telecontrol project – both with each other in "node structures", as well as in parallel in star topologies or in redundant configurations.

The graphics below show a selection of different topologies that can be implemented with the telecontrol components.

Basic topologies

Differently structured telecontrol networks can be implemented in the wide area network (WAN) based on the following four basic topologies.

Media versions

Depending on the support provided by the selected telecontrol protocol, various transmission media are available for these basic topologies, for example, dedicated line, private wireless networks, mobile wireless networks, dial-up networks (wireless/landline), DSL over Internet.

Some of these media versions are shown in the example of the star topology.

Combinations of basic topologies and media versions

Through a combination of several basic topologies of the same or different media versions, it is additionally possible to design more complex network topologies, even with redundant communication paths. This allows optimum adaptation to process requirements and to the existing infrastructure.

Особенности


  • Обмен данными через любые комбинации каналов связи WAN, включая резервированные конфигурации 
  • Событийно-управляемый обмен данными, передача сообщений с отметками даты и времени
  • Сохранение данных на локальном уровне
  • Дистанционное программирование и диагностика
  • Интеграция систем оперативного управления и мониторинга на основе WinCC или OPC

Дальнейшая информация



www.siemens.de/sinaut