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西門(mén)子6ES7421-1FH20-0AA0西門(mén)子6ES7421-1FH20-0AA0

上海喬輝工控設(shè)備有限公司是一家專(zhuān)業(yè)從事西門(mén)子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品和數(shù)控系統(tǒng)銷(xiāo)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(lèi)型,，該通信類(lèi)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(hù)來(lái)說(shuō)是透明的,。
• 工作簡(jiǎn)單；
  容錯(cuò)處理對(duì)於用戶(hù)也是透明的,?？墒褂糜渺稑?biāo)準(zhǔn)通訊的用戶(hù)程式，無(wú)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(lái)說(shuō),，需要使用 Redconnect 套裝軟體（參見(jiàn)“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(xiàn)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(wú)重啓自動(dòng)切換功能）,。根據(jù)該原理,，在無(wú)故障運(yùn)行期間，兩個(gè)子單元都處?kù)豆ぷ鳡顟B(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(guò)程控制。

爲(wèi)了確保平穩(wěn)的控制接管,，必須通過(guò)*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(hù)程式
• 相同的資料塊
• 相同的過(guò)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(méi)有故障的工作期間,，兩個(gè)模組均處?kù)豆ぷ鳡顟B(tài)，即,，在存在冗餘輸入的情況下,，例如通過(guò)兩個(gè)模組讀入的共用感測(cè)器（也可以設(shè)置兩個(gè)感測(cè)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(hù)以進(jìn)一步處理,。對(duì)於冗餘輸出來(lái)說(shuō)，由用戶(hù)程式計(jì)算出的值通過(guò)兩個(gè)模組來(lái)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(xiàn)修理工作完成之後,，又可以定址兩個(gè)模組。

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

S7-400H採(cǎi)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(wèn) I/O
• 中斷、報(bào)警
• 更新用戶(hù)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(wú)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(cè)工作：

• *控制器的連接。
• CPU
• 處理器/ASIC
• 記憶體

每個(gè)檢測(cè)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(lèi)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(hù)必須通過(guò)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(hù)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(hù)來(lái)說(shuō)不可見(jiàn),，無(wú)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(kù)中的功能塊（RED_IN 和 RED_OUT）,，且在用戶(hù)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(kù)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(guò)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(cǎi)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(lái)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(hù)程式的冗餘 I/O,。此時(shí)，系統(tǒng)必須具有一種對(duì)稱(chēng)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(guò)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(guò)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(cǎi)用冗餘 I/O
• 針對(duì)切換式 DP 從站採(cǎi)用冗餘 I/O

適宜的 I/O 模組

彼此冗餘的模組的類(lèi)型必須相同,，且採(cǎi)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(guò),，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(qǐng)諮詢(xún)用戶(hù)支持部門(mén)或者參考相關(guān)手冊(cè)。

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(jiàn)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(hù)編程：
  在功能模組和SIMATIC通信處理機(jī)上，總體上說(shuō),，用戶(hù)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(cè)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(jiàn)下面 下麪的“通信”,。