西門子6ES7431-1KF20-OABO。西門子S7-400PLC，當系統(tǒng)包含兩套輸入/輸出模塊，而這些模塊以冗余對的形式組態(tài)并運行時，它們即稱為冗余I/O。 使用冗余I/O最大程度地提高了可用性，因為系統(tǒng)可以容許CPU或信號模塊的故障。 如果需要冗余I/O，可使用“功能I/O冗余”函數(shù)塊庫中的塊來實現(xiàn)。西門子S7–400H是容錯自動化系統(tǒng)。 如果按照F系統(tǒng)規(guī)則對其進行編程和組態(tài)，則只能使用它控制安全相關(guān)的過程。
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S7-400H自動化系統(tǒng)可滿足對現(xiàn)代自動化系統(tǒng)在可用性、智能化和分散化方面提出的高要求。該系統(tǒng)還提供了采集和準備過程數(shù)據(jù)所需的所有功能，其中包括對裝配和設(shè)備進行的開環(huán)控制、閉環(huán)控制和監(jiān)視的功能。
系統(tǒng)范圍集成
S7-400H自動化系統(tǒng)和所有其它SIMATIC組件(例如，SIMATIC PCS7控制系統(tǒng))彼此相互匹配。從控制室到傳感器和執(zhí)行器的系統(tǒng)范圍集成是行業(yè)發(fā)展的必然結(jié)果，這樣可確保系統(tǒng)性能最佳。
圖片: 使用SIMATIC的集成自動化解決方案
通過組件重復(fù)實現(xiàn)的分級可用性
S7-400H的冗余結(jié)構(gòu)可始終確保滿足可靠性的要求。這意味著：所有重要組件均成對使用。
此冗余結(jié)構(gòu)包括CPU、電源以及用于鏈接兩個CPU的硬件。
您可以根據(jù)特定的自動化過程自定決定通過重復(fù)任何其它組件來增強可用性。
冗余節(jié)點
冗余節(jié)點是指帶冗余組件的故障安全系統(tǒng)。各冗余節(jié)點可視為一個獨立節(jié)點，當某節(jié)點中的某個組件發(fā)生故障時，并不會導(dǎo)致其它節(jié)點或整個系統(tǒng)的可靠性受到限制。
可使用方框圖簡單地說明整個系統(tǒng)的可用性。 對于2選1系統(tǒng)，冗余節(jié)點的一個組件發(fā)生故障時不會削弱整個系統(tǒng)的可操作性。 冗余節(jié)點鏈中最薄弱的環(huán)節(jié)決定了整個系統(tǒng)的可用性。
下圖顯示了一個具有共享分布式I/O并連接到冗余工廠總線的S7-400H組態(tài)實例。下面幾頁內(nèi)容介紹安裝和操作S7-400H時所需的硬件和軟件。
除了遵守通常適用于 S7-400 的模塊排列規(guī)則外，容錯站還必須遵守下列規(guī)則：
CPU 必須插入到相同的插槽中。
在任何情況下，都必須將冗余使用的外部 DP 主站接口或通信模塊插入到相同的插槽中。
用于冗余 DP 主站系統(tǒng)的外部 DP 主站接口只能插入到中央單元中，不能插入到擴展設(shè)備中。
以冗余方式使用的 CPU 必須相同，即它們必須具有相同的產(chǎn)品編號、相同的產(chǎn)品版本和固件版本。 產(chǎn)品版本并不取決于前端銘牌上的版本，而是取決于要使用 Step 7 讀取的“硬件”組件（“模塊狀態(tài)”(Module status) 對話框掩碼）的修訂版本。
以冗余方式使用的其它模塊必須相同，即它們必須具有相同的產(chǎn)品編號、相同的產(chǎn)品版本和（如果可用）固件版本。
基本系統(tǒng)的硬件
基本系統(tǒng)由容錯控制器所需的硬件組件組成。 下圖顯示了該配置中的組件。
基本系統(tǒng)可使用S7–400標準模塊擴展。
圖片: S7-400H基本系統(tǒng)的硬件
中央處理單元
兩個CPU是S7-400H的核心組件。 使用CPU背面的開關(guān)來設(shè)置機架號。 以下章節(jié)中，我們將機架0中的CPU稱為CPU 0，將機架1中的CPU稱為CPU 1。
用于S7-400H的機架
UR2-H 機架支持安裝兩個獨立的子系統(tǒng)，其中每個子系統(tǒng) 9 個插槽，適合安裝在 19" 機柜中。
也可以在兩個單獨的機架上安裝S7-400H。 為此，提供了機架UR1和UR2。
電源
需要為每個H-CPU(更確切地說，是為S7-400H的兩個子系統(tǒng)中的每個子系統(tǒng))配置一個S7-400標準電源模塊。
為了增強電源的可用性，也可以在每個子系統(tǒng)中使用兩個冗余電源。 此時可使用電源模塊PS 405 R/PS 407 R。
在冗余組態(tài)中可同時使用這兩種電源模塊(同時使用PS 405 R和PS 407 R)。
同步模塊
同步模塊用于鏈接兩個CPU。 它們安裝在CPU中并通過光纜互連。
同步模塊有兩種類型： 一種用于10米以內(nèi)的距離，另一種用于兩CPU距離高達10千米的場合。
硬件裝配
要裝配下圖所示的S7-400H，請按以下步驟操作：
- 如《S7-400自動化系統(tǒng)，安裝》和《模塊規(guī)范》手冊所述裝配S7-400H自動化系統(tǒng)的這兩個模塊。
-
使用CPU背面的開關(guān)來設(shè)置機架號。
機架號設(shè)置不正確會妨礙在線訪問，CPU可能無法啟動。
- 將同步模塊裝入 CPU。
-
連接光纜。
務(wù)必將 CPU 的兩個上方及兩個下方同步模塊互連。 敷設(shè)光纖電纜，確保它們確實不會受到任何損壞。
此外，還應(yīng)確保這兩條光纖電纜分開敷設(shè)。 這樣可提高可用性，避免兩條光纖電纜可能會同時發(fā)生故障，例如，由于同時中斷兩條電纜而引起的故障。
此外，在接通電源或開啟系統(tǒng)前，務(wù)必將至少一條光纜連接到這兩個 CPU。 否則，兩個CPU都會作為主CPU來執(zhí)行用戶程序。
- 按《ET 200M分布式I/O設(shè)備》手冊所述組態(tài)分布式I/O。
- 將編程設(shè)備連接到第一個容錯CPU (CPU0)。 該CPU將成為S7-400H的主CPU。
-
上電后執(zhí)行高質(zhì)量 RAM 測試（自檢）。自檢過程大約需要 10 分鐘。
測試期間不能訪問CPU，且STOP LED燈會一直閃爍。 如果使用備用電池，以后通電時將不再執(zhí)行此測試。
按下述步驟調(diào)試S7-400H：
在SIMATIC管理器中，打開實例項目“HProject”。 其組態(tài)與“要求”中所述的硬件配置一致。
選擇“硬件”對象，右鍵單擊，然后選擇快捷菜單命令“對象 -> 打開”，打開項目的硬件配置。 如果組態(tài)相符，則繼續(xù)執(zhí)行步驟6。
如果硬件配置與項目不符(例如，模塊類型、MPI地址或DP地址不同)，則相應(yīng)地編輯并保存項目。 有關(guān)詳細信息，請參見SIMATIC Manager的基本幫助。
打開“S7程序”文件夾中的用戶程序。
在離線視圖中，此“S7程序”文件夾只分配給CPU0。 采用上述硬件配置時，可以執(zhí)行該用戶程序。 它將激活數(shù)字量輸出模塊上的 LED 指示燈（運行指示燈）。
必要時根據(jù)硬件配置編輯該用戶程序，然后保存。
選擇“PLC -> 下載”將用戶程序下載至CPU0。
將 CPU0 的模式開關(guān)設(shè)置為 RUN，然后再設(shè)置 CPU1 上的開關(guān)，以啟動 S7-400H 自動化系統(tǒng)。 該CPU執(zhí)行重啟，并調(diào)用OB 100。
結(jié)果： CPU0作為主CPU啟動，CPU1作為備用CPU啟動。 鏈接并更新備用CPU后，S7-400H處于冗余模式并執(zhí)行用戶程序。 它將激活數(shù)字量輸出模塊上的 LED 指示燈（運行指示燈）。
容錯系統(tǒng)故障響應(yīng)示例：
實例1：CPU或電源模塊故障
初始狀態(tài)：S7-400H處于冗余系統(tǒng)模式。
通過關(guān)閉電源來模擬CPU0發(fā)生故障的情形。
結(jié)果： CPU1上的LED燈REDF、IFM1F和IFM2F亮起。 CPU1進入單模式并繼續(xù)處理用戶程序。
重新接通電源。
結(jié)果：
- CPU0執(zhí)行自動鏈接和更新。
- CPU0切換到RUN，現(xiàn)在作為備用CPU運行。
- S7-400H現(xiàn)在處于冗余系統(tǒng)模式。
實例2： 光纜故障
初始狀態(tài)：S7-400H處于冗余系統(tǒng)模式。 每個CPU的模式選擇開關(guān)均設(shè)為RUN。
斷開其中一根光纜。
結(jié)果： 兩個CPU上的LED燈REDF和IFM1F或IFM2F (取決于斷開哪根光纜)現(xiàn)在都亮起。備用CPU切換到ERROR-bbbbbb模式。 另一個CPU仍為主站并在單模式下繼續(xù)運行。
重新連接光纜。
結(jié)果：備用CPU執(zhí)行自動鏈接和更新。S7-400H恢復(fù)到冗余系統(tǒng)模式。
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