西門子PLC同步光纖1米

SIMATIC S7-400H， 轉接電纜 LWL 1m 用于同步模塊

• SIMATIC S7-400

   

西門子S7-400 PLC是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。SIMATIC S7-400PLC的主要特色為：*的處理速度、強大的通訊性能和的CPU資源裕量。

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(SIEMENS)上海非俗工控自動化設備有限公司（西門子分銷商）

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S7-400H冗余控制器概述
H(高可靠性)系統(tǒng)是應用在現(xiàn)代工業(yè)領域中一種能夠滿足經(jīng)濟、環(huán)保、節(jié)能的高度自動化系統(tǒng)，系統(tǒng)能夠通過將發(fā)生中斷的單元自動切換到備用單元的方法實現(xiàn)系統(tǒng)的不中斷工作。S7-400H是西門子提供的冗余PLC，它通過部件的冗余實現(xiàn)系統(tǒng)的高可用性。作為SIMATIC S7家族的一員， S7-400H擁有SIMATIC S7所具有的*性。

1.1 S7-400H冗余系統(tǒng)典型的硬件

圖1 典型的S7-400H冗余系統(tǒng)

一個典型的冗余系統(tǒng)中包括：
(1) 1個UR2-H機架(或者2個獨立的UR1/UR2機架)
(2) 2個S7-400H CPU模塊(**)
(3) 2個PS407電源模塊(也可以選擇2×2的冗余配置)
(4) 2根同步光纖和4個同步模塊
(5) 2個相同大小的RAM存儲卡
(6) 2個CP443-1以太網(wǎng)通訊模塊(如果不需要以太網(wǎng)通訊功能可以不配置)
(7) 每個電源模塊配備1-2塊后備鋰電池

1.2 組態(tài)S7-400H站的軟件
在本文示例項目中，組態(tài)相應版本的S7-400H冗余控制器時，所安裝軟件環(huán)境為：
Windows XP Professional SP3，STEP 7 V5.4.4.6 (STEP 7 V5.4 SP4 Hotfix6 ) 。
對于在冗余系統(tǒng)中S7-400H冗余控制器的硬件和軟件的兼容性問題以及有關注意事項請參考冗余系統(tǒng)中S7-400H冗余控制器的兼容性一文

產(chǎn)品特點

S7-400 PLC采用模塊化無風扇的設計，可靠耐用，同時可以選用多種級別（功能逐步升級）的CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的系統(tǒng)。當控制系統(tǒng)規(guī)模擴大或升級時，只要適當?shù)卦黾右恍┠０澹隳苁瓜到y(tǒng)升級和充分滿足需要。  

功能強大的PLC，適用于中高性能控制領域

解決方案滿足復雜的任務要求

功能分級的CPU以及種類齊全的模板，總能為其自動化任務找到的解決方案

實現(xiàn)分布式系統(tǒng)和擴展通訊能力都很簡便，組成系統(tǒng)靈活自如

用戶友好性強，操作簡單，免風扇設計

隨著應用的擴大，系統(tǒng)擴展無任何問題

功能

容錯通訊

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

• 可用性更高：
  發(fā)生故障時，憑借其多達4個的冗余連接，可以繼續(xù)通信。必要的切換工作對于用戶來說是透明的。

• 工作簡單；
  容錯處理對于用戶也是透明的?？墒褂糜糜跇藴释ㄓ嵉挠脩舫绦颍瑹o需修改。冗余功能的定義僅需在參數(shù)化階段就可以完成。

容錯通訊目前由 S7-400H（冗余和非冗余配置）和 PC 所支持。對于 PC 來說，需要使用 Redconnect 軟件包（參見“SIMATIC NET 通訊系統(tǒng)”）。

取決于對可用性的需求，可以使用不同的組態(tài)選項：

• 單一總線或冗余總線。

• 線型拓撲和環(huán)型拓撲總線。

運行模式

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：

• 數(shù)據(jù)交換

• 故障響應（控制轉換給備用設備）

• 兩個子設備的同步

• 自檢

冗余原理

S7-400H的工作符合“熱備份”模式的主動冗余原理（支持故障發(fā)生時的無重啟自動切換功能）。根據(jù)該原理，在*運行期間，兩個子單元都處于工作狀態(tài)。當故障發(fā)生時，未出現(xiàn)故障的設備將獨立地接管過程控制。

為了確保平穩(wěn)的控制接管，必須通過*控制器鏈路實現(xiàn)高速、可靠的數(shù)據(jù)交換。

在控制轉移期間，設備自動地使用

• 相同的用戶程序

• 相同的數(shù)據(jù)塊

• 相同的過程圖像內容

• 相同的數(shù)據(jù)，例如定時器、計數(shù)器、位存儲單元等

這意味著，這兩個設備的更新操作始終*一樣，并可以在出現(xiàn)故障時獨立地繼續(xù)執(zhí)行控制功能。

I/O 工作于冗余模式時，其結果將是：

• 在*的工作期間，兩個模塊均處于工作狀態(tài)，即，在存在冗余輸入的情況下，例如通過兩個模塊讀入的共用傳感器（也可以設置兩個傳感器）的信號，會對其結果進行比較，以將*性的值提供給用戶以進一步處理。對于冗余輸出來說，由用戶程序計算出的值通過兩個模塊來輸出。

• 如果出現(xiàn)了故障，例如輸入模塊中有一個或者兩個均出現(xiàn)了故障，則不再尋址故障模塊，且對故障進行報告處理，此后，僅使用未出現(xiàn)故障的模塊繼續(xù)工作。聯(lián)機修理工作完成之后，又可以尋址兩個模塊。

對于無重啟切換，必須實現(xiàn)兩個子單元的同步。

S7-400H采用“事件驅動同步”技術。

同步操作伴隨著導致兩個子單元內部狀態(tài)出現(xiàn)差異的每個事件而進行。這些事件的發(fā)生情況例如有：

• 直接訪問 I/O

• 中斷、報警

• 更新用戶時間，或

• 使用通信功能更改數(shù)據(jù)。

同步由操作系統(tǒng)自動完成，程序編制期間無需處理。

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

• 存儲器

每個檢測到故障都將被報告。

啟動時自檢

啟動時，每個子單元都會完整地執(zhí)行全部自檢功能。

循環(huán)工作期間的自檢

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

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 S7-400H 進行編程需要使用 STEP 7 V5.2。

I/O模塊的組態(tài)

硬件組態(tài)時，用戶必須通過HW Config明確地指出彼此相互冗余的模塊。這僅需指出需要工作于冗余模式的模塊和需要作為“冗余伙伴”的第二個模塊。在用戶程序中，程序編制時使用地址低的那個模塊。第二個地址對用戶來說不可見，無論是冗余還是非冗余I/O，控制部分的編程工作都*相同。與非冗余I/O的差別是，冗余I/O程序有兩個塊庫中的功能塊（RED_IN 和 RED_OUT），且在用戶程序的起始和結束部分調用這兩個功能塊。

自STEP 7 V5.3起，該庫作為標準組件已經(jīng)集成在STEP 7中。

在運行模式下更改硬件組態(tài)（運行時組態(tài)，CiR）
通過 SIMATIC S7-400，在工廠運轉期間可以實現(xiàn)硬件組態(tài)的更改，不會影響生產(chǎn)的進行。選項包括：

增加分布式 I/O 節(jié)點（PROFIBUS DP 或 PA 從站）
在 ET 200M I/O 系統(tǒng)中增加模塊并重新設置參數(shù)。
CiR（即運行時組態(tài)）功能可在設備運行期間實現(xiàn)設備擴展和轉換，從而降低設備調試和重新裝備的時間。此外，通過該系統(tǒng)功能，還可以靈活響應工藝的變化（例如，工藝的優(yōu)化），因為不必因硬件組態(tài)發(fā)生改變而將設備初始化或同步。

模塊的診斷和過程監(jiān)控
SIMATIC S7-400 的眾多輸入/輸出模塊具有智能功能：

監(jiān)控信號采集（診斷）
監(jiān)控來自過程的信號（硬件中斷）
診斷
智能診斷系統(tǒng)可用來確定模塊的信號采集（對于數(shù)字量模塊）或者模擬量處理（對于模擬量模塊）是否正常工作。在診斷分析中，必須區(qū)分可參數(shù)化和不可參數(shù)化的診斷消息：

可參數(shù)化的診斷消息：
僅當通過適當參數(shù)設置啟用之后，才會發(fā)送診斷消息。
不可參數(shù)化的診斷消息：
這些消息是自動發(fā)送的，即與參數(shù)設置無關。
如果某個診斷消息處于激活狀態(tài)（例如，“無傳感器輸入”），則該模塊會觸發(fā)一個診斷中斷（如果已為該診斷消息設置了參數(shù)，則僅在相應的參數(shù)設置之后才會觸發(fā)中斷）。CPU 將中斷用戶程序或低優(yōu)先級任務的處理，并處理相關診斷中斷塊 (OB 82)。通過硬件中斷可以監(jiān)控過程信號，并且可以觸發(fā)對信號變化的響應。

根據(jù)模塊類型的不同，提供了各種不同診斷消息：

數(shù)字量輸入/輸出模塊

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