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浔之漫智控技术（上海）有限公司
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使用 SIMATIC PCS 7 TeleControl 的集成和通信选项
过程工业往往需要大量的自动化装置，而这些装置大多广泛分布于幅员辽阔的地理区域内。这种现象在石油天然气和水处理行业中尤为常见。在这种情况下，远程控制 (telecontrol protocol) 的作用凸显。它通过 WAN（广域网）将用于监视和控制远程装置的远程站集成到整个工厂的同一个控制系统。
远程控制系统的传统的自动化解决方案中，将过程控制系统用于工厂中较为复杂的区域，而将较简单的远程终端单元 (RTU) 用于外部站，然后再将这些单组态的工厂单元合并到一个主要网络控制系统中。
但是，如果将远程控制中心的 RTU 直接集成在过程控制系统中，则为高效。这样便不再需要作为重叠集成层级的网络控制系统。
通过 SIMATIC PCS 7 TeleControl 产品，可以将远程控制中心集成到 SIMATIC PCS 7 过程控制系统的过程控制和工程组态中。通过这些产品可使用不同方式连接 RTU（请参见画面“SIMATIC PCS 7 TeleControl 中的集成和通信选项”以及表格“广泛分布的远程控制外部站的各种连接方式）。
通常，广泛分布的工厂地域在自动化的功能和性能方面要求不是很高。这样便可以在外部站中使用小尺寸的自动化站。SIMATIC PCS 7 TeleControl 适用于分布式自动化现场中的以下外部站：
RTU 类型1) | RTU 类别 | 可用于远程通讯的协议 | |
|---|---|---|---|
小型电气控制站 SIMATIC RTU3030C 配备立供电，比如可从电池、充电电池、太阳能板进行供电 | 尺寸非常小巧，具备多达 16 个 I/O 适用于小型应用 | DNP3 IEC 60870‑5‑104 | |
集成在 SIMATIC ET 200S 中的控制器 | 小型，带有 30 到 200 个 I/Os2) 适用于小型应用 | Modbus RTU IEC 60870‑5‑101 IEC 60870‑5‑104 | |
控制器 SIMATIC S7‑1200/S7‑1200F | 小型，带有 30 到 150 个 I/Os2) 适用于小型应用 | DNP3 Modbus RTU IEC 60870‑5‑104 | |
SIMATIC S7‑300/S7‑300F 控制器 | 中型，带有 100 到 2000 个 I/O2) 适用于中等规模的应用 | SINAUT ST7 DNP3 Modbus RTU IEC 60870‑5‑101 IEC 60870‑5‑104 | |
SIMATIC S7‑400/S7‑400F 控制器 | 大型，带有 500 到 5000 个 I/Os2) 适用于高生产力的大型应用 | SINAUT ST7 DNP3 Modbus RTU IEC 60870‑5‑101 IEC 60870‑5‑104 | |
SIMATIC S7‑400H/S7‑400FH 控制器 | DNP3 IEC 60870‑5‑101 IEC 60870‑5‑104 | ||
1) 也适用于“SIPLUS extreme”组件，例如，温度范围为 -25°C 到 +70°C、具有中等负载的凝露环境
2) 取决于 CPU 型号、协议类型和应用
有关远程控制协议、可能的操作模式以及特殊远程配置的详细信息，请参见：
产品目录 ST PCS 7 AO，SIMATIC PCS 7 过程控制系统的附件，部分控制，带 SIPLUS RIC 的远程控制（远程控制 IEC 60870‑5‑101/104）
目录 IK PI 中的“SIMATIC NET 工业通信”、“工业远程通信”、“用于子站的 TeleControl Professional（采用 ST7 协议的子站和采用 DNP3 协议的子站）
注：
SIMATIC PCS 7 TeleControl V9.0 可与 OS 工程组态和 OS 运行系统软件 SIMATIC PCS 7 V9.0 以及 PCS 7 PowerControl V9.0（参见章节“开关设备自动化”）和 PCS 7 OPEN OS V9.0（参见章节“控制器集成”）一起运行。SIMATIC PCS 7 软件必须从产品目录 ST PCS 7 订购。
SIMATIC PCS 7 TeleControl 不仅可以用来将新组态的 RTU 集成到 SIMATIC PCS 7 中，也可以用来移植现有的室外单元。
相较于采用远程控制工程技术实现的自动化解决方案，基于 SIMATIC PCS 7 TeleControl 实现的、具备高集成度、高度自动化的解决方案具有决定性的优势。
一致性的 SIMATIC PCS 7 软件平台具备非常高的运行效率，进一步降低了培训、组态和维修等方面的成本。
本地和远程过程采用统一的 GUI，操作简单，进一步降低了操作员出错的风险。
数据库自动化（DBA）软件，对工程组态提供了高效支持，且充分考虑了与 SIMATIC PCS 7 之间的符合性。
DBA 非常有利于根据具体项目对系统进行调整，且在移植期间，可以方便地导入已有组态。
支持工厂运行期间进行的相关扩展。
分布式站的远程控制与监控、数据记录与传输。重点关注：
水业
供水网络中的水井、泵站和滑阀站与灌溉设备
水和废水管网中的泵站和滑阀站
废水管网中的雨水池和虹吸站
贮存设备（压力罐）
石油和天然气业
供气网络中的压缩机、减压阀、输送阀、块阀和计量站
石油管网中的泵站和滑阀站
天然气井和油井的井楼中的自动化
天然气或油田中的水或 CO2注入站
能源管理、环境保护和运输
发电与配电设备
区域供暖
交通控制系统
隧道
火车站
灯塔
环境监控设备
气象站
SIMATIC PCS 7 过程控制系统的过程控制以单站结构或者服务器结构内的操作员站的方式集成了外站远程控制中心（RTU）（也可以选用冗余设计）。*配设额外的自动化系统，SIMATIC PCS 7系统就可以使用或者连接远程控制**数据。对于大型程序规模，PCS 7 TeleControl 操作员站（单站/服务器）仅**用于远程控制模式（**型）。对于小型程序规模，除 RTU 外（双通道模式），服务器或者单站也可以控制中心工厂区域内的 SIMATIC PCS 7 自动化系统。
如果要对 PCS 7 TeleControl 操作员站（单站/服务器）的工程组态，则需要通过数据库自动化技术 (DBA) 和 SIMATIC PCS 7 TeleControl 块库对 SIMATIC PCS 7 过程控制系统的工程师站的功能进行扩展。
为了与 RTU 通信，SIMATIC PCS 7 TeleControl 使用了 SINAUT ST7、DNP3 与 Modbus RTU（使用串行和 TCP/IP 通信连接）以及 IEC 60870-5-101（串行）和 IEC 60870-5-104（以太网 TCP/IP）等协议。
通过与 RTU 串行连接，可使用以下组件在控制中心端（PCS 7 TeleControl OS 作为单站或服务器）以一种为经济实惠的方式进行远程控制连接。
SINAUT TIM 通信模块
（SINAUT ST7 远程控制协议）
TCP/IP 串行转换器
例如，MOXA 或Lantronix 公司的相关设备（远程控制协议 DNP3、Modbus RTU、IEC 60870-5-101）
可直接通过以太网 TCP/IP 或通过 TCP/IP WAN 路由器将远程站连接到 SIMATIC PCS 7 工厂总线（远程控制协议 SINAUT ST7、DNP3、Modbus RTU、IEC 60870‑5‑104）。在使用 SINAUT ST7 远程控制协议时，除了可以使用 TCP/IP WAN 路由器外，还可以使用 SINAUT TIM 通信模块，或作为备用连接方式。
表格“可集成外站”中列出了当前的各种连接方式（具体取决于 RTU 类型和通信类型）。
适合集成的外围站 (RTU) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
远程控制协议 | SINAUT ST7 | Modbus | DNP3 | IEC 60870-5-101 | IEC 60870-5-104 | ||||
通信类型 | 串行 | 以太网 TCP/IP | 串行 | 以太网 TCP/IP | 串行 | 以太网 TCP/IP | 串行 | 以太网 TCP/IP | |
PCS 7 TeleControl OS 上的接口 | TIM 4R‑IE | TCP/IP WAN 路由器和/或 TIM 4R-IE | TCP/IP 串口转换器 | TCP/IP WAN 路由器 | TCP/IP 串口转换器 | TCP/IP WAN 路由器 | TCP/IP 串口转换器 | TCP/IP WAN 路由器 | |
RTU/ | RTU3010C | – | 集成 | – | – | – | 集成 | – | 集成 |
RTU3030C | – | UMTS 集成调制解调器 | – | – | – | UMTS 集成调制解调器 | – | UMTS 集成调制解调器 | |
RTU3031C | – | UMTS 集成调制解调器 | – | – | – | UMTS 集成调制解调器 | – | UMTS 集成调制解调器 | |
RTU3040C | – | LTE-M，集成 NB-IoT 调制解调器 | – | – | – | LTE-M，集成 NB-IoT 调制解调器 | – | LTE-M，集成 NB-IoT 调制解调器 | |
ET 200S，带集成式 CPU （对应于 S7-314） | – | – | IM 151‑7 CPU 和 1 个 SI Modbus 模块 | IM 151-8 PN/DP CPU + S7 OpenModbus 软件/TCP PN-CPU | – | – | IM 151‑7 CPU 以及 1 个 SI 模块 + SIPLUS RIC 库 | IM 151-8 PN/DP CPU + SIPLUS RIC 库 | |
S7‑1200/ | CP 1243‑8 IRC | CP 1243‑8 IRC | CM 1241 + SW 库 | CPU + SW 库 | – | CP 1243‑1 DNP3 | – | CP 1243‑1 IEC | |
S7-300/ S7‑300F | TIM 3V‑IE | TIM 3V‑IE | CP 341 + SW 库 | CP 343 + SW 库 | TIM 3V‑IE DNP3 | TIM 3V‑IE DNP3 | CP 341 + SIPLUS RIC 库 | CP 343 + SIPLUS RIC 库 | |
S7‑400/ S7‑400F | TIM 4R‑IE | TIM 4R‑IE | CP 441 + SW 库 | CP 443 + SW 库 | TIM 4R‑IE DNP3 | TIM 4R‑IE DNP3 | CP 441 + SIPLUS RIC 库 | CP 443 + SIPLUS RIC 库 | |
S7‑400H/ S7‑400FH | TIM 4R‑IE | TIM 4R‑IE | ET 200M + 2 × CP 341 + 软件库 | CP 443 + SW 库 | TIM 4R‑IE DNP3 | TIM 4R‑IE DNP3 | ET 200M + 2 × CP 341 + SIPLUS RIC 库 | CP 443 + SIPLUS RIC 库 | |
第三方站 | – | – | 取决于站类型 | 取决于站类型 | 取决于站类型 | ||||
拨号网络 | ● | – | – | – | – | – | – | – | |
**线路和无线网络 | ● | ● | ● | ● | ● | ● | ● | ● | |
主站/从站 | ● | ● | ● | ● | ● | ● | ● | ● | |
点到点 | ● | ● | – | – | – | – | ● | ● | |
Mesh 网络 | ● | ● | – | – | ● | ● | ● | ● | |
RTU 中的时间戳 | ● | ● | – | – | ● | ● | ● | ● | |
RTU 时间同步 | ● | ● | – | – | ● | ● | ● | ● | |
RTU 中的数据缓冲 | ● | ● | – | – | ● | ● | ● | ● | |
S7 路由 | ● | ● | – | – | – | ● | – | ● | |
国际标准 | – | – | ● | ● | ● | ● | ● | ● | |
SIMATIC PCS 7 TeleControl用于远程通信的远程控制协议与远距离分布的通信基础设施条件相匹配。
RTU 和远程控制中心之间进行 WAN 传输的介质有很多种，如：
**网络
无线
**线路
WLAN
公用网络
GPRS
EGPRS
UMTS
DSL
LTE-M
NB-IoT
基于四种基本拓扑形式（点到点、多点、星形和环形），可用这些介质类型实现具有不同结构的远程控制网络，例如，无线星形网络、**线或 DSL。如果将这些具有相同或不同介质类型的基本拓扑组合在一起，还可以设计出为复杂的网络拓扑结构，甚至冗余通信路径。通过这种方法，能够以好地结合本地环境和可能存在的系统架构。
基于 SIMATIC S5 的 SINAUT ST1 站
对于现有工厂的迁移，还可以通过 SIMATIC PCS 7 TeleControl 将基于 SIMATIC S5 的 RTU 集成到过程控制系统中。在此过程中，* TIM 通信模块中的 ST1 远程控制协议将转换为 ST7 协议。
使用 Modbus RTU 通信的设备
使用 SIMATIC PCS 7 TeleControl，可以将含有 Modbus 基础设施的现有单元（即使在室外）集成到 SIMATIC PCS 7 中。采用 Modbus RTU 协议，通过串行线路或者 TCP/IP 连接，可以将这些区段集成进 SIMATIC PCS 7。
具有 Modbus TCP/IP 接口的 RTU 可以直接集成，而第三方 RTU 则需要使用特殊的接口转换器才能进行远程控制通信。
使用远程控制协议的第三方站
除 Modbus RTU 远程控制协议之外，DNP3（串行和 TCP/IP）、IEC 60870-5-101（串行）和 IEC 60870-5-104(TCP/IP) 远程控制协议还支持连接第三方 RTU 的控制中心接口进行迁移。但需要 RTU 支持相应的协议并具有所需的接口转换器。
使用 OPC 的第三方站
使用 OPC 服务器的第三方 RTU 可以通过在 DBA 技术上额外组态一些操作服务，使用 PCS 7 TeleControl 操作员站集成到过程控制中。这样，SIMATIC PCS 7 TeleControl 就可以在操作员站（OPC 客户机）和 RTU（OPC 服务器）之间通过 OPC DA 进行数据交换。
SINAUT LSX 系统
通过 SIMATIC PCS 7 TeleControl，也可以移植现有 SINAUT LSX 系统。SIMATIC S7 控制器（带有 EDC（事件驱动的通信）远程控制协议，安装在 SINAUT LSX 系统中）已通过 PCS 7 TeleControl S7 EDC 驱动程序集成到 SIMATIC PCS 7 TeleControl 中（有关订货数据，请参见产品目录的“PCS 7 TeleControl 操作员站部分）。”SINAUT LSX系统可以在所有层级甚至是新的系统架构上实施，从而用户可以根据需要，逐步进行现代化改造，而*短期的过渡解决方案。
使用 SIMATIC PCS 7 TeleControl，可以将分站集成到 SIMATIC PCS 7 中，从而使操作员通知*和远程自动化之间没有操作原理和警报响应方面的差异。
在客户端/服务器多用户系统中的 OS 客户端上，RTU 数据和 SIMATIC PCS 7 自动化系统 (AS) 数据可以显示在一个过程画面，OS 客户端可从具有双通道功能的服务器上接收数据，也可从两立的服务器上接收。过程画面主要显示面板上的过程对象（例如，电机、阀等），但有时也会显示趋势曲线和消息。
若 PCS 7 TeleControl OS 服务器为冗余设计，则在冗余对 PCS 7 TeleControl OS 服务器中匹配所有内部生成的信息（例如，报警状态和计算结果）。
控制中心和 RTU 之间采用的通信模式取决于 WAN 的类型、远程控制通信的组态以及所支持的远程控制协议。
PCS 7 TeleControl OS（单站/服务器）上的数据处理与显示，由库中的 SIMATIC PCS 7 TeleControl 块实现。这些块利用符号、面板和 SIMATIC PCS 7 报警对符合 SIMATIC PCS 7 的操作显示功能提供了强有力的支持。
通过**块与 SINAUT ST7 和 IEC 60870‑5‑104 结合使用，可在 S7300 以及 S7‑400 RTUs 内部使用该工业领域库。
除了过程数据处理块外，该库还包含有用于诊断和通信控制的块。必要时，可以采用 DBA 类型编辑器，利用新的、针对具体项目的、基于脚本的块类型对这个所提供的基本库进行扩展。
采用 DBA 技术，按照 SIMATIC PCS 7 的相关要求，可以高效、自动地进行工程组态。DBA 支持工厂运行期间的工厂扩展、有利于根据具体项目对系统进行调整，可以方便地导入现有组态。
通过 SINAUT ST7、DNP3、IEC 60870‑5‑101 或 IEC 60870‑5‑104 远程控制协议链接 RTU 时，远程站中的原始数据将带有时间戳并传输到用作控制中心的 PCS 7 TeleControl OS （服务器/单站）。此后，可以在这里对这些数据进行调整、进一步处理和归档。该程序适用于远程控制协议基于事件的工作原理以及按时间顺序对远程站中先前缓冲的数据进行的后续处理。
通过 SINAUT ST7、DNP3、IEC 60870‑5‑101 或 IEC 60870‑5‑104 连接的远程站的时间和日期可以由 PCS 7 TeleControl OS（时间主站）进行同步。此外，也考虑了夏时制时间和标准时间之间的转换。
为了符合相关准则、法定指令和相关标准，可能还需要提供特殊明，例如，对于污水处理厂来说，需要提供 ATV M260 准则符合性证明。因此，我们推荐具备多功能、支持长时间归档和记录的 ACRON 软件包。ACRON 是一种插件产品；相关信息，请参阅产品目录 ST PCS 7 AO（SIMATIC PCS 7 的插件）。