S7-400H.ppt

1、冗余系统的优势,避免由于单一设备的故障而导致整个控制系统的瘫痪 通过冗余配置完全可以为您解决这个问题 在下列情况下高度可靠的系统是必要的： 昂贵产品原料加工时 停机或生产故障造成较大损失 由于中央控制系统故障而造成非常高的重起费用 在无人监督或少维修情况下,概述,应用行业（1）,发电及能源输配(石油、天然气、电力) 电厂 管线 海油 城市供热系统 化学、石化、电化及生物制药 采矿 环境工程 水处理 垃圾焚化 纸浆及造纸 钢铁冶金,概述,应用行业 (2),食品和饮料 玻璃行业 半导体行业 交通 隧道自动化 航海自动化 航空 跑道照明 行李输送,概述,系统架构,管理层,PC network/ter

2、minal bus,ET 200M,Ethernet,Redundant IM 153,Redundant power supply,H CPUs Hot stand-by,并行操作冗余 的客户端,并行操作的冗余 归档服务器,冗余的介质,高可靠的通信,Redundant PROFIBUS,控制层,现场层,概述,系统集成冗余功能,隐含的冗余功能 透明的编程(编程与普通系统相同)，程序下载后 程序自动复制到备份的控制器中， 下载时不需要考虑主，从控制器 参数化与标准系统具相同 标准的处理方法 所有编程语言都适合 F 系统与FH具有相同的平台,概述,冗余原理 (1),m-of-n Fault-tol

3、erant and failsafe,HW or SW voting,A,B,C,m-v-n,A,Cold stand-by = manual switchover,R,A,R,1-v-2,1-v-2,2oo2,2oo2,Fault-tolerant,Failsafe,A,B,A,B,1,2-v-2,1-v-2,2oo2,1oo2,被动冗余机制,主动冗余机制,投票表决的冗余机制,相同设备的冗余(同类冗余),Redundancy principle S7-400H,冗余特性与原理,Hot stand-by = automatic switchover 100 ms Warm stand-by =

4、 automatic switchover in seconds range,Process,冗余原理 (2),IM,DI,AI,AO,DO,IM,FM,同步 信息 及状态的交换,冗余特性与原理,S7-400H的冗余原理,主从无扰动的切换,切换时间 切换时间 100ms 系统切换时输出保持 信息、报警及中断信息不会丢失 切换的条件 主控制器故障 电源 机架 同步模块 同步光纤 CPU DP从站及DP网络故障不会造成CPU的切换,切换,自动事件同步,同步方法,Subcontroller A,Subcontroller B,Cycle synchronization,Subcontroller A

5、,Subcontroller B,Time synchronization,Command synchronization,Subcontroller A,Subcontroller B,Subcontroller A,Subcontroller B,No synchronization,同步,事件同步,同步 信息 及状态的交换,自动事件同步,事 件 同 步 原 理,A,I 10.0,+,I,L,DBW 10,L,PIW100,:,:,:,S,O 8.0,A,I 10.0,+,I,L,DBW 10,L,PIW100,:,:,:,S,O 8.0,T,PQW130,:,Ackn.,Value,Sw

6、itchover,Synchronization,Synchronization,同步,自动事件同步,事 件 同 步 的 循 环,Self-test,PIO,PIO,Match-up,PII,PII exchange,Synchronization,User program,User program,Self-test,PII,同步,自动事件同步,用户得到的利益 透明的编程 所有 SIMATIC-S7编程语言都适合 没有命令限制 普通CPU的程序与冗余CPU程序可以相互使用 无扰切换 事件同步保证所有信息不会丢失 事件同步保证所有报警和中断不会丢失 所有冗余功能由CPU处理不需要用户处理,同步

7、,全面的自检测功能,自检测功能 范围: CPU Memory 操作系统 检测功能的过程: 启动时自检测功能 完全检测 运行时自检测过程 在后台自动运行 可以定义循环检测时间,自检,在线编程,在线修改与普通系统相同 所有的修改将自动复制到备份的CPU中 编程器的连接 MPI接口 通过总线,MPI/DP,PROFIBUS/Ethernet,编程,在线编程,编程/参数任务 SIMATIC Manager H-station view,编程,在线编程,编程-硬件配置,编程,在运行中修改硬件参数,CPU 内存的配置 增加 或 删除硬件模块: 中央I/O或CP DP 从站 PA 接口 和 PA 从站 Y-

8、link 和从站 DP从站中的模块 CPU 参数,CIR,在运行状态下更换模块,在运行状态下可以随意插入或取下模块： 中央I/O 或 CP 同步模块 冗余 IM 153-2 冗余电源 在断电的情况下可以替换冗余组件： 标准电源 中央 IM CPUCPU自动更新程序/数据,在线维护,自动CPU同步,连接并更新备份CPU (1),Stand-by requests link-up,Master copies all data to stand-by,MASTER,STAND-BY,RUN solo,STOP,Execute start routine and self-test,CPU 1 req

9、uests update,Master copies dynamic data,DisableDelete, Copy and Generate Blocks functions,Terminate communication via configured links. Disable low-priority alarms,User program,OS,在线维护,自动CPU 同步,连接并更新备份CPU(2),Dynamic data which have changed since the last update,MASTER,STAND-BY(link-up),Inputs, outpu

10、ts, timers, counters, memory bits,Redundant, synchronous operation,Enable alarms/interrupts and communication,Disable all alarms/ interrupts,在线维护,配置CPU的技术规格,配置,可使用的两种CPU： 内存20MB 的CPU 417-4H 内存1.4 MB 的CPU 414-4H 一般技术规格： e.g. CPU 417-4 or CPU 414-3 4 个集成接口 2个同步模块接口 1个DP接口 1个MPI/DP 接口,配置突出新CPU的优势,性能的提升

11、 平均增加值： 417-4H appr. x 2,5-3 414-4H appr. x 1,2-2,2 更大存储量 417-4H 从4 MB 提升到 20MB 414-4H 从 768KB 提升到 1,4MB 更高可靠性 具有自动错误检查及更正功能的存储器 新的特点 与主控制器的距离可高达10公里（before 500m),配置,配置冗余连接,光纤 (FO),光纤(FO),可替换的同步模块,配置,中央控制器的配置,2个标准的子机架,Redundant power supply (PS) optional,PS,PS,CPU,PS,PS,CPU,PS,PS,CPU,PS,PS,CPU,Max.

12、cable length 10km,H型子机架 (背板总线内部分开),配置,中央控制器的配置,与控制器的距离达10米 Patch Cables 使用的同步模块与控制器的距离是10米 MLFB Module: 6ES7 960-1AA04-0XA0 MLFB FO-Cable 1m: 6ES7 960-1AA04-5AA0 MLFB FO-Cable 2m: 6ES7 960-1AA04-5BA0 MLFB FO-Cable 10m: 6ES7 960-1AA04-5KA0 与控制器的距离达10公里 Cables 使用的同步模块与控制器的距离是10公里。Use of the Sync-Modul

13、es for Cables up to 10km MLFB Module: 6ES7 960-1AB04-0XA0 Monomode FO-Cable LC/LC Duplex crossed 9/125,配置,I/O 配置可转换的 I/O,IM,IM,专用的总线模块(BM),ACTIVE背板总线,PROFIBUS DP,配有有源背板总线的ET 200M,L+,L+,冗余IM 153-2,配置,I/O 配置可切换I/O: 具体操作模式,两个DP 控制器必须可使用并且 拥有正常的功能 读取输入： 只有优先渠道端数据可以被读取 （有效的IM） 记录输出： 两个渠道都可以接收数据， 但是只有来自优先

14、渠道的 数据能够被输出。,配置,I/O 配置通过PA连接PROFIBUS PA,PROFIBUS DP,2 x IM 157,DP-PA link,配置,I/O 配置Y-Link连接,通过Y-Link 可以将单通道DP 从站连接到冗余的系统中,IM 153-2 with ET 200M,IM 157 with PA bus,Y-Link with DP bus,配置,Rack 0,Rack 1,I/O 配置Y-Link 硬件配置,IM 157: 6ES7 157-0AA82-0XA0 Y-Link: 6ES7 197-1LB00-0XA0 总线模块 IM 157 6ES7 195-7HD80-

15、0XA0 总线模块 BM Y-Link 6ES7 654-7HY00-0XA0 集体订货号 6ES7 197-1LA02-0XA0,配置,Y-Link,IM 157,I/O 配置Y-Link 硬件配置,配置,冗余通讯原理,发生通讯故障时可以通过冗余连接实现冗余通讯 冗余连接可以在以下情况实现： 从H 站到其他H 站（一个或两个通道） HMI PCs (要求软件RED-CONNECT）,Active connection,Stand-by connection,通讯,冗余通讯冗余总线的配置（1）,Ethernet,H-CPU in single mode,PS,PS,Bus,Bus,CP,CP,

16、CP,CP,PS,PS,CPU,CPU,CPU,CPU,等效电路图,通讯,冗余通讯冗余总线的配置(2),H-CPU in single mode,PS,PS,CPU,CPU,Bus,Bus,CP,CP,CPU,CPU,PS,PS,CP,CP,CP,CP,CP,CP,通讯,Ethernet,等效电路图:,冗余通讯单总线的配置,H-CPU in single mode,PS,PS,CPU,CPU,Bus,CP,CP,CP,CP,CPU,CPU,PS,PS,通讯,Ethernet,等效电路图:,冗余通讯环形总线的配置,Ring bus,S7-400H,S7-400H,PS,PS,CPU,CPU,CP

17、,CP,CP,CP,CPU,CPU,PS,PS,Bus,Bus,H-CPU in single mode,通讯,等效电路图：,冗余 I/O,冗余I/O,New: Redundant IO,感应/控制元件,PROFIBUS DP,Redundant Communication,Redundant Controller,Redundant IM,Redundant Profibus,冗余I/O可能的冗余结构 (1),中央 I/O 模块,分布式 I/O 模块,冗余 I/O,冗余I/O可能的冗余结构 (2),分布式转换I/O 模块,单一形式的H CPU,冗余 I/O,冗余I/O冗余质量的等级,最高质量

18、等级 满足无故障操作的要求，通过利用高质量的诊断功能使用F-IO。 中等质量等级 带有诊断功能的模块使用 低成本质量等级 不带有诊断功能的模块使用,冗余 I/O,冗余 I/O硬件配置,Slot DP 地址 冗余 DI 差异时间 in ms 输入差异处于的响应 可用选件 AND gate OR gate 使用最后有效值,冗余 I/O,冗余标签： 只有是有冗余功能的模块， 图标才会出现。 冗余的种类: (无/2) 2号站，PROFIBUS 地址 3,slot 4 包含一 个兼容的模块，可以 用于冗余DI。,冗余 I/O硬件配置,冗余 I/O,冗余 I/O 配线数字输入,2个传感器,1个传感器,因为

19、此项功能并不适用于所有模块类型，所以应查询手册或利用Internet来找到适用于当前情况的模块,冗余 I/O,Redundant Profibus,Both Inputs are read in parallel. The correct value is selected and processed automatically,DI,DI,Master I/O,Redundant I/O,冗余 I/O 配线的电压输入,带有1个电压感应器,带有电流感应器,带有2个感应器,4-wire transducers only,I,R,AI-I,AI-I,I,带有1个电流感应器,因为此项功能并不适用于所有模块类型，所以应查询手册或利用Internet来找到适用于当前情况的模块,冗余 I/O,The CPU reads both inputs. The correct value is selected and processed a