300冗余

SiemensPLC系统软件冗余的说明与实现Explanation,DebuggingandApplicationofSiemensPLCSoftwareRedundancySystemSIEMENSA&DCS2004-04-06abstractSoftwareRedundancysystemisreleasedbysiemensA&DGroup,thesystemcanrealizepowersupply,CPUandPROFIBUSnetwork(includingconnector,cable,communicationport)redundancy.Thesoftwareredundancysystemisonekindofeconomicalandsimplestandbyautomationcontrolproject.Inthispaper,WeintroducedthesiemensPLCsoftwareredundancysystem,explainthesystem’stheory,configurationinformationanddebugmethod.Theengineercanusethispapertocreatingaconfigurationoftheredundancycontrolsystem,orderingtheproductsanddebuggingthesiemensPLCsoftwareredundancysystemontheindustrialfield.【KeyWords】SoftwareRedundancy,Standby,switchtime1．西门子技术支持网站简介当您在使用西门子产品时可能遇到这样或是那样的问题，没关系，您可以登陆西门子技术支持与服务网站来查找您需要的信息。网站链接为：登陆网站后，您可以点击相关链接，查找您想要的信息，其中在“网上课堂”可以下载西门子技术支持工程师编写的常问问题和使用入门文档，点击网页左侧的“技术资源”，进入后将显示语言切换到英文（点击网页的右上角“English”）,然后在“Search”输入框中输入您要查找的相关内容，如下载升级软件包，或是查找错误代码的解释，或是查找相关产品的信息等等，您可能会找到很多条链接，您可以从中选择您所需要的内容，您还可以通过点击“ProductSupport”进入西门子的产品信息库，通过点击左侧的相关文件链接可以查找到西门子相关产品的详细信息。如果您经常使用网站信息，您会觉得它已成为您解决问题的得力助手。西门子技术支持与服务网站首页切图如下：如果网站未能解决您的问题或者不是很清楚，您可以拨打我们的技术支持与服务热线：8008104288,或发E-Mail到[e-mail]，将会有工程师为您解答。软件冗余基本信息介绍软件冗余是Siemens实现冗余功能的一种低成本解决方案,可以应用于对主备系统切换时间要求不高的控制系统中。A．系统结构Siemens软件冗余系统的软件、硬件包括：1套STEP7编程软件（V5.x）加软冗余软件包(V1.x)；2套PLC控制器及I/O模块，可以是S7-300或S7-400系统；3条通讯链路，主系统与从站通讯链路（PROFIBUS1）、备用系统与从站通讯链路（PROFIBUS2）、主系统与备用系统的数据同步通讯链路（MPI或PROFIBUS或Ethernet）；若干个ET200M从站，每个从站包括2个IM153-2接口模块和若干个I/O模块；除此之外，还需要一些相关的附件，用于编程和上位机监控的PC-Adapter（连接在计算机串口）或CP5611（插在主板上的PCI槽上）或CP5511（插在笔记本的PCMIA槽里）、PROFIBUS电缆、PROFIBUS总线链接器等；下图说明了软冗余系统的基本结构：图2可以看出，系统是由两套独立的S7-300或S7-400PLC系统组成，软冗余能够实现：I．主机架电源、背板总线等冗余；II．PLC处理器冗余；III．PROFIBUS现场总线网络冗余（包括通讯接口、总线接头、总线电缆的冗余）；IV．ET200M站的通讯接口模块IM153-2冗余。软冗余系统由A和B两套PLC控制系统组成。开始时，A系统为主，B系统为备用，当主系统A中的任何一个组件出错，控制任务会自动切换到备用系统B当中执行，这时，B系统为主，A系统为备用，这种切换过程是包括电源、CPU、通讯电缆和IM153接口模块的整体切换。系统运行过程中，即使没有任何组件出错，操作人员也可以通过设定控制字，实现手动的主备系统切换，这种手动切换过程，对于控制系统的软硬件调整，更换，扩容非常有用，即AlteringConfigurationandApplicationPrograminRUNMode。B．系统工作原理在软冗余系统进行工作时，A、B控制系统（处理器，通讯、I/O）独立运行，由主系统的PLC掌握对ET200从站中的I/O控制权。A、B系统中的PLC程序由非冗余（non-duplicated）用户程序段和冗余（redundantbackup）用户程序段组成，主系统PLC执行全部的用户程序，备用系统PLC只执行非冗余用户程序段，而跳过冗余用户程序段。下面我们看一下软冗余系统中PLC内部的运行过程：图3主系统的CPU将数据同步到备用系统的CPU需要几个程序扫描循环：图4数据同步所需要的时间取决于同步数据量的大小和同步所采用的网络方式（图2中的紫色网络线），MPI方式周期最长，PROFIBUS方式适中，Ethernet网方式最快。PROFIBUS网络1.5MbaudEthernet以太网10MBaudMPI网络187.5kBaud每60ms传送240个字节数据每48ms传送240个字节数据每152ms传送76个字节数据表1用户需要在初始化程序中（OB100）定义冗余部分的数据区，该数据区可以包括：一个过程映象区（processimagearea），一个定时器区（IECtimerarea），一个计数器区（IECcounterarea），一个位地址区（memoryaddressarea）和一个数据块区（datablockarea），S7-300同步的最大数据量为8kBytes，S7-400同步的最大数据量64kBytes。主备系统的切换时间=故障诊断检测时间+同步数据传输时间+DP从站切换时间如果CPU的故障是停机或断电，则故障诊断为大约100－1000毫秒，315－2DP同步1000字节的数据所需的时间大约为200－300ms，8个DP从站的切换时间在100ms左右。您可以在软冗余手册当中找到关于切换时间的具体说明。无论控制程序循环扫描到哪里，当前激活的系统（即主系统）随时都会接收并处理报警，这样，在主系统A与备用系统B进行切换过程中产生的alarm存在被丢失的可能。C．产品订货信息如下给软冗余系统相关产品的订货信息：产品名称订货号描述CPU系列CPU314C-2DP6ES7314-6CF00-0AB0S7-300系列只能够实现软件冗余，无硬件冗余的功能。CPU313C-2DP6ES7313-6CE00-0AB0CPU31x-2DP6ES7315-2AFxx-0AB06ES7315-2AG10-0AB06ES7316-2AGxx-0AB06ES7318-2AJxx-0AB0CPU412-1CPU412-26ES7412-1XFxx-0AB06ES7412-1FK03-0AB06ES7412-2XGxx-0AB0S7-400全系列的CPU都可以应用于软冗余系统；S7-400H系列的CPU属于硬件冗余方式，相对于软冗余，硬件冗余系统切换速度快，主备CPU中的数据和事件保证完全一致，适于高可靠性应用场合，成本较高CPU413-1CPU413-2DP6ES7413-1XGxx-0AB06ES7413-2XGxx-0AB0CPU414-1CPU414-2DPCPU414-3DP6ES7414-1XGxx-0AB06ES7414-2XGxx-0AB06ES7414-2XJxx-0AB06ES7414-3XJxx-0AB0CPU416-1CPU416-2DPCPU416-3DPCPU417-46ES7416-1XJxx-0AB06ES7416-2XKxx-0AB06ES7416-2XLxx-0AB06ES7416-3XLxx-0AB06ES7417-4XLxx-0AB0CP通讯处理器系列（数据同步Redundant-backuplink）CP342-5PROFIBUS通讯模块6ES7342-5DA00-0XE06GK7342-5DA02-0XE0CP343-1Ethernet通讯模块6GK7343-1BA00-0XE06GK7343-1EX11-0XE0CP443-5ExtendedPROFIBUS通讯模块6EK7443-5DXxx-0XE0CP443-1ISOEthernet通讯模块6EK7443-1BXxx-0XE0ET200系列2xDPslaveinterfaceIM153-26ES7153-2AA02-0XB06ES7153-2AB01-0XB0适于ET200M的所有数字量、模拟量I/O模板参照S7-300选型样本和STEP7的硬件组态窗口中ET200文件夹中的I/O模块S7-300模板手册的下载路径：串口通讯模板FM3506ES7350-1AH0x-0AE0计数器功能模板相关软件及附件STEP7编程软件6ES7870-5CC06-0YE0软冗余软件包（SoftwareRedundancy）6ES7862-0AC00-0YA0包括冗余功能块的安装软件和授权PROFIBUS标准电缆6XV1830-0EH10按米订货RS485总线连接器6ES7972-0BA12-0XA0PROFIBUS网络连接头CP5611通讯卡6GK1561-1AA00进行编程和上位机监控的通讯卡表2SIEMENSPLC控制系统关于热插拔功能的定义：1．带电插拔模块时，确保不造成模块的硬件损坏；2．带电插拔模块时，CPU不停机，并产生报警；3．带电插拔模块时，该模块I/O通道的数值保持不变，而其他模块的运行不受影响；4．带电插拔模块时，CPU中触发中断组织块或通过DP诊断程序块，得到模块拔出或插入的事件信息，在用户程序或中断组织块OB**中进行相应控制逻辑和I/O通道的处理；表3注：1.只有S7-300315-2DP（除CPU314C-2DP、CPU313C-2DP）型号以上的PLC才支持软冗余功能，所有的S7-400都支持软冗余功能；2.主系统与备用系统的CPU型号可以不同，如主系统采用一套S7-400系统，而备用系统采用一套S7-300系统；3.软冗余系统中的ET200M从站必须使用带有有源总线模块（ActiveBusModule）的导轨，您可以在《ET200M的有源总线底板配置与说明.doc》文档中，找到关于有源总线模块和导轨的具体订货和使用信息；4.采用S7-300作为主站的软冗余系统无法实现热插拔全部功能，不具备以上所列第3，4条目中的功能。当您将ET200M从站上的模块拔出时，CPU不停机，主CPU、备用CPU上的SF灯亮，BUSF灯闪烁，ET200M从站上的2块IM153-2模块的SF灯亮，BF灯闪烁，该ET200M从站上所有模块的I/O值被清0，S7-300主站失去对该ET200M从站的控制能力。当您再次将模块插入到ET200M站上时，系统从主CPU切换到备用CPU，SF、BUSF、BF灯熄灭，软冗余系统重新回到正常运行状态。5.若要软冗余