PLC模塊-SIMATIC DP分布式I/O代理商西門子CPU模塊代理商西門子低壓代理所西門子PLC代理商

冗余設計的容錯自動化系統(tǒng)S7-400H

??1. S7-400H的使用場合

??在許多生產(chǎn)領域中，要求容錯和高度可靠性的應用越來越多，某些領域由于故障引起的停機將會帶來重大的經(jīng)濟損失。S7-400H特別適合在下列場合使用

??1)停機將會造成重大的經(jīng)濟損失。

??2過程控制系統(tǒng)發(fā)生故障后再啟動的費用十分昂貴。

??3)某些使用貴重的原材料的過程控制(例如制藥工業(yè))會因突發(fā)的停機而產(chǎn)生廢品。4)無人管理的場合或需要減少維修人員的場合。

??西門子的S7 Software Redundancy(S7軟件冗余)可選軟件可以在S7-300和S7-400 標準系統(tǒng)上運行。生產(chǎn)過程出現(xiàn)故障時，在幾秒鐘內切換到替代系統(tǒng)，可以用于水廠水處理系統(tǒng)或交通liuliang控制系統(tǒng)等場合。

??S7-400H是按冗余方式設計的，主要器件都是雙重的，可以在事件發(fā)生后繼續(xù)使用備用的器件。設計成雙重器件的有中央處理器CPU、電源模塊以及連接兩個中央處理器的硬件。用戶可以自行決定系統(tǒng)是否需要更多的雙重器件，以增強設備的冗余性。

??2. S7-400H的結構

??S7-400H由兩個子系統(tǒng)組成，典型的結構是使用分為兩個區(qū)(每個區(qū)9個槽)的機架UR2H，每個區(qū)可以視為一個中央控制器，也可以使用兩個獨立的中央控制器(即中央機架)UR1/UR2。每個中央控制器有一塊具備容錯功能的CPU414-4H或CPU417-4H，一塊PS407冗余(Redundant)電源模塊。同步子模塊用于連接兩個中央處理器，它們放置在中央處理器內部，并由光纜互連。

??每個中央控制器上有S7 I/O 模塊，中央控制器也可以有擴展機架或ET 200M分布式I/O。中央功能總是冗余配置的，I/0模塊可以是常規(guī)配置、切換型配置或冗余配置。

??若要tigao供電的冗余能力，每個子系統(tǒng)可以采用冗余供電的方式。在這種情況下需使用PS407或PS405冗余電源模塊，輸出電流為10A。

??通過冗余的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡連接ET200M(見圖2-14)，冗余接口由兩個標準IM

圖2-14 冗余控制系統(tǒng)

??153-2 總線模塊組成?？梢酝ㄟ^一個冗余 DP/PA鏈接器連接 PROFIBUS-PA 網(wǎng)絡，也可以通過Y形鏈接器在冗余PROFIBUS中連接非冗余設備。

??S7-400H可以使用系統(tǒng)總線(例如工業(yè)以太網(wǎng))或點對點通信，從簡單的線性網(wǎng)絡結構到冗余式雙光纜環(huán)路。S7的通信功能完全支持PROFIBUS或工業(yè)以太網(wǎng)的容錯通信。

??出現(xiàn)通信故障時，通過Zui多4個冗余連接，使通信繼續(xù)下去。切換過程不需要用戶編程，在參數(shù)設置時建立冗余功能，用戶的通信程序與標準通信程序一樣。S7-400H和PC 支持冗余通信，PC 冗余需要有連接程序軟件包。由于對冗余的要求不同，網(wǎng)絡可以配置為冗余的或非冗余的總線，可以是總線型或環(huán)形結構。

??3. S7-400H 冗余控制 PLC的工作原理

??CPU 417H的操作系統(tǒng)自動地執(zhí)行 S7 -400H 需要的附加功能，包括數(shù)據(jù)通信、故障響應(切換到備用控制器)、兩個子單元的同步和自檢功能等。

??S7-400H采用“熱備用”模式的主動冗余原理，在發(fā)生故障時，無擾動地自動切換。無故障時兩個子單元都處于運行狀態(tài)，如果發(fā)生故障，正常工作的子單元能獨立完成整個過程的控制。為了保證無擾動切換，必須實現(xiàn)中央控制器鏈路之間的快速、可靠的數(shù)據(jù)交換。兩個控制器必須使用相同的用戶程序，自動地接收相同的數(shù)據(jù)塊、過程映像和相同的內部數(shù)據(jù)。這樣可以確保兩個子控制器同步地更新內容，任意一個子系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，另一個可以承擔全部控制任務。

??S7-400H采用“事件驅動同步”，當兩個子單元的內部狀態(tài)不同時，例如在直接I/O 訪問、中斷、報警和修改實時鐘時，就會進行同步操作。通過通信功能修改數(shù)據(jù)，由操作系統(tǒng)自動執(zhí)行同步功能，不需要用戶編程。S7-400H對中央控制器之間的鏈接、CPU 模塊、處理器/ASIC和存儲器進行自檢。再啟動后每個子單元完整地執(zhí)行所有的測試功能。

??4. S7-400H 冗余控制PLC的編程與組態(tài)

??容錯式連接只需要進行組態(tài)，不需要其他專門的編程工作。從用戶程序的觀點看，S7-400H的作用幾乎和標準系統(tǒng)一樣。運行容錯功能所需的通信功能和同步功能都已經(jīng)集成在容錯CPU的操作系統(tǒng)中，通信連接的監(jiān)視以及發(fā)生故障事件時的自動切換在后臺自動運行。用戶程序完全沒有必要考慮這些功能。

??S7-400H用STEP7進行組態(tài)和編程，完成配置后可以把S7-400H看成一般的S7-400系統(tǒng)。冗余單元的工作由操作系統(tǒng)來監(jiān)視，出現(xiàn)故障后可以獨立地執(zhí)行切換工作，用STEP7組態(tài)時已經(jīng)將所需信息組態(tài)進去，并通知系統(tǒng)。

??組態(tài)和編程需要可選的S7H System軟件包，能在S7-400系統(tǒng)上使用的所有的標準軟件工具、工程用軟件工具和運行軟件工具都可以在 S7-400H上使用。

??除了那些既可以在S7-400上使用也可以在S7-400H上使用的功能塊外，S7-400H 系列還提供了一些與冗余功能有關的組織塊，例如 OB70(I/O冗余故障)和 OB72(CPU 冗余故障)。使用系統(tǒng)功能SFC90“H_CTRL”，用戶可以禁用或重新啟用容錯CPU的鏈接和刷新。

 PLC模塊-SIMATIC DP分布式I/O代理商西門子DP電纜代理商西門子交換機代理商西門子模塊代理商西門子軟件代理商西門子變頻器代理商西門子內存卡代理商西門子觸摸屏代理商西門子CPU模塊代理商