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上海喬輝工控設(shè)備有限公司是一家專業(yè)從事西門子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品和數(shù)控系統(tǒng)銷售、技術(shù)服務(wù)及培訓(xùn)的工程服務(wù)公司。

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帶有容錯(cuò)通信功能的SIMATIC提供了一種新的通信類型，該通信類型具有以下特點(diǎn)：

• 可用性更高：
  發(fā)生故障時(shí)，憑藉其多達(dá)4個(gè)的冗餘連接，可以繼續(xù)通信。必要的切換工作對(duì)於用戶來說是透明的。
• 工作簡單；
  容錯(cuò)處理對(duì)於用戶也是透明的?？墒褂糜渺稑?biāo)準(zhǔn)通訊的用戶程式，無需修改。冗餘功能的定義僅需在參數(shù)化階段就可以完成。

容錯(cuò)通訊目前由 S7-400H（冗餘和非冗餘配置）和 PC 所支持。對(duì)於 PC 來說，需要使用 Redconnect 套裝軟體（參見“SIMATIC NET 通訊系統(tǒng)”）。

取決於對(duì)可用性的需求，可以使用不同的組態(tài)選項(xiàng)：

• 單一匯流排或冗餘匯流排。
• 線型拓?fù)浜铜h(huán)型拓?fù)鋮R流排。

運(yùn)行模式

CPU 417-4H、CPU 414-4H 和 CPU 412-3H 的操作系統(tǒng)可自主執(zhí)行 S7-400H 的所有必要附加功能：

• 資料交換
• 故障響應(yīng)（控制轉(zhuǎn)換給備用設(shè)備）
• 兩個(gè)子設(shè)備的同步
• 自檢

冗餘原理

S7-400H的工作符合“熱備份”模式的主動(dòng)冗餘原理（支持故障發(fā)生時(shí)的無重啓自動(dòng)切換功能）。根據(jù)該原理，在無故障運(yùn)行期間，兩個(gè)子單元都處於工作狀態(tài)。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，未出現(xiàn)故障的設(shè)備將獨(dú)立地接管過程控制。

爲(wèi)了確保平穩(wěn)的控制接管，必須通過*控制器鏈路實(shí)現(xiàn)高速、可靠的資料交換。

在控制轉(zhuǎn)移期間，設(shè)備自動(dòng)地使用

• 相同的用戶程式
• 相同的資料塊
• 相同的過程圖像內(nèi)容
• 相同的內(nèi)部資料，例如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、位存儲(chǔ)單元等

這意味著，這兩個(gè)設(shè)備的更新操作始終*一樣，並可以在出現(xiàn)故障時(shí)獨(dú)立地繼續(xù)執(zhí)行控制功能。

I/O 工作於冗餘模式時(shí)，其結(jié)果將是：

• 在沒有故障的工作期間，兩個(gè)模組均處於工作狀態(tài)，即，在存在冗餘輸入的情況下，例如通過兩個(gè)模組讀入的共用感測器（也可以設(shè)置兩個(gè)感測器）的信號(hào)，會(huì)對(duì)其結(jié)果進(jìn)行比較，以將一致性的值提供給用戶以進(jìn)一步處理。對(duì)於冗餘輸出來說，由用戶程式計(jì)算出的值通過兩個(gè)模組來輸出。
• 如果出現(xiàn)了故障，例如輸入模組中有一個(gè)或者兩個(gè)均出現(xiàn)了故障，則不再定址故障模組，且對(duì)故障進(jìn)行報(bào)告處理，此後，僅使用未出現(xiàn)故障的模組繼續(xù)工作。連線修理工作完成之後，又可以定址兩個(gè)模組。

對(duì)於無重啓切換，必須實(shí)現(xiàn)兩個(gè)子單元的同步。

S7-400H採用“事件驅(qū)動(dòng)同步”技術(shù)。

同步操作伴隨著導(dǎo)致兩個(gè)子單元內(nèi)部狀態(tài)出現(xiàn)差異的每個(gè)事件而進(jìn)行。這些事件的發(fā)生情況例如有：

• 直接訪問 I/O
• 中斷、報(bào)警
• 更新用戶時(shí)間，或
• 使用通信功能更改資料。

同步由操作系統(tǒng)自動(dòng)完成，程式編制 編製期間無需處理。

自檢

S7-400H 可執(zhí)行大量自檢。這涉及到以下部分的檢測工作：

• *控制器的連接。
• CPU
• 處理器/ASIC
• 記憶體

每個(gè)檢測到故障都將被報(bào)告。

啓動(dòng)時(shí)自檢

啓動(dòng)時(shí)，每個(gè)子單元都會(huì)完整地執(zhí)行全部自檢功能。

迴圈工作期間的自檢

完整的自檢需要多個(gè)迴圈。每個(gè)迴圈僅執(zhí)行一小部分的自檢，因此，施加至物理控制器上的負(fù)荷很小。

組態(tài)、編程

S7-400H 的編程與 S7-400 相類似。所有可用的 STEP 7 功能都可以使用。

對(duì) S7-400H 進(jìn)行編程需要使用 STEP 7 V5.2。

I/O模組的組態(tài)

硬體組態(tài)時(shí)，用戶必須通過HW Config明確地指出彼此相互冗餘的模組。這僅需指出需要工作於冗餘模式的模組和需要作爲(wèi)“冗餘夥伴”的第二個(gè)模組。在用戶程式中，程式編制 編製時(shí)使用地址**的那個(gè)模組。第二個(gè)地址對(duì)用戶來說不可見，無論是冗餘還是非冗餘I/O，控制部分的編程工作都*相同。與非冗餘I/O**的差別是，冗餘I/O程式有兩個(gè)塊庫中的功能塊（RED_IN 和 RED_OUT），且在用戶程式的起始和結(jié)束部分調(diào)用這兩個(gè)功能塊。

自STEP 7 V5.3起，該庫作爲(wèi)標(biāo)準(zhǔn)組件已經(jīng)集成在STEP 7中。

設(shè)計(jì)

SIMATIC S7-400H 由以下部件組成：

• 2 箇*控制器：
  2 個(gè)單獨(dú)的 UR1/UR2 *控制器，或一個(gè)分隔式*控制器 (UR2-H) 上的 2 個(gè)區(qū)域。
• 每箇*控制器兩個(gè)同步模組，用於通過光纜連接兩個(gè)設(shè)備。
• 每箇*控制器 1 個(gè) CPU 412-3H、1 個(gè) CPU 414-4H 或 1 個(gè) CPU 417-4H。
• *控制器中具有 S7-400 I/O 模組。
• UR1/UR2/ER1/ER2 擴(kuò)展單元和/或帶有I/O模組的 ET 200M 分佈式 I/O 設(shè)備。

*重要的功能始終採用冗餘型設(shè)計(jì)。

I/O可以組態(tài)爲(wèi)常規(guī)可用性型和switched型。

常規(guī)可用I/O（單邊組態(tài)）

在單邊組態(tài)中，I/O模組爲(wèi)單通道設(shè)計(jì)，僅能由兩箇*控制器中的一個(gè)來定址。單邊I/O模組可以插接

• 一箇*控制器和/或
• 擴(kuò)展單元/分佈式I/O設(shè)備

.

在I/O定址設(shè)備工作正常的情況下，從單邊讀入的資訊始終可以被兩箇*控制器使用。在出現(xiàn)故障的情況下，受到影響的*控制器的I/O模組將會(huì)停止工作。

單邊組態(tài)用於：

• 不需要很高可用性的工廠部分。
• 連接基於用戶程式的冗餘 I/O。此時(shí)，系統(tǒng)必須具有一種對(duì)稱設(shè)計(jì)。

增加可用性（倒換型配置）

在switched組態(tài)中，I/O模組爲(wèi)單通道設(shè)計(jì)，但是其定址工作是由兩箇*控制器通過冗餘PROFIBUS DP完成。Switched I/O模組僅能插接

• 一個(gè)ET 200M分佈式I/O設(shè)備

.

至*控制器的連接通過PROFIBUS DP實(shí)現(xiàn)。此時(shí)，switched ET 200M連接至兩個(gè)子單元上。

I/O 的冗餘性

3.1版以及更高版本的操作系統(tǒng)均支持冗餘I/O。

冗餘 I/O 模組以冗餘方式成對(duì)配置。使用冗餘I/O可以實(shí)現(xiàn)可用性的，因爲(wèi)這種工作模式能夠容忍一個(gè)CPU、PROFIBUS或者信號(hào)模組出現(xiàn)故障。

配置選項(xiàng)

可進(jìn)行下列配置：

• 針對(duì)單側(cè) DP 從站採用冗餘 I/O
• 針對(duì)切換式 DP 從站採用冗餘 I/O

適宜的 I/O 模組

彼此冗餘的模組的類型必須相同，且採用相同的設(shè)計(jì)（例如，均爲(wèi)集中式或者均爲(wèi)分佈式）。插槽不強(qiáng)制規(guī)定。不過，出於可用性原因，建議在不同的站中使用。關(guān)於可以使用哪些模組，請諮詢用戶支持部門或者參考相關(guān)手冊。

FM 和 CP 的冗餘

這兩種不同的組態(tài)都可以以冗餘方式使用功能模組（FM）和通信處理機(jī)（CP）：

• 切換冗餘設(shè)計(jì)：
  功能模組（FM）/通信處理機(jī)（CP）可以成雙地連接至單個(gè)ET 200M或者一個(gè)switched ET 200M。
• 雙通道冗餘設(shè)計(jì)：
  功能模組（FM）/通信處理機(jī)（CP）可以插接兩個(gè)子單元或者子單元所連接的擴(kuò)展單元（參見單邊組態(tài)）。

此時(shí)可以不同方式取得模組的冗餘性：

• 由用戶編程：
  在功能模組和SIMATIC通信處理機(jī)上，總體上說，用戶可以對(duì)其冗餘功能進(jìn)行編程。識(shí)別出主動(dòng)模組，當(dāng)檢測到可能出現(xiàn)故障時(shí)啓動(dòng)切換操作。所需要的程式與用於配有冗餘FM/CP的單個(gè)CPU的程式相一致：
• 由操作系統(tǒng)直接支持。
  對(duì)於SIMATIC NET-CP 443-1，冗餘由操作系統(tǒng)直接支持。詳細(xì)資訊，參見下面 下麪的“通信”。