西門子S7-400H.ppt

1、冗余系統(tǒng)的優(yōu)勢,避免由于單一設(shè)備的故障而導(dǎo)致整個控制系統(tǒng)的癱瘓 通過冗余配置完全可以為您解決這個問題 在下列情況下高度可靠的系統(tǒng)是必要的： 昂貴產(chǎn)品原料加工時 停機或生產(chǎn)故障造成較大損失 由于中央控制系統(tǒng)故障而造成非常高的重起費用 在無人監(jiān)督或少維修情況下,概述,應(yīng)用行業(yè)（1）,發(fā)電及能源輸配(石油、天然氣、電力) 電廠 管線 海油 城市供熱系統(tǒng) 化學(xué)、石化、電化及生物制藥 采礦 環(huán)境工程 水處理 垃圾焚化 紙漿及造紙 鋼鐵冶金,概述,應(yīng)用行業(yè) (2),食品和飲料 玻璃行業(yè) 半導(dǎo)體行業(yè) 交通 隧道自動化 航海自動化 航空 跑道照明 行李輸送,概述,系統(tǒng)架構(gòu),管理層,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 的客戶端,并行操作的冗余 歸檔服務(wù)器,冗余的介質(zhì),高可靠的通信,Redundant PROFIBUS,控制層,現(xiàn)場層,概述,系統(tǒng)集成冗余功能,隱含的冗余功能 透明的編程(編程與普通系統(tǒng)相同)，程序下載后 程序自動復(fù)制到備份的控制器中， 下載時不需要考慮主，從控制器 參數(shù)化與標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)具相同 標(biāo)準(zhǔn)的處理方法 所有編程語言都適合 F 系統(tǒng)與FH具有相同的平臺,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,被動冗余機制,主動冗余機制,投票表決的冗余機制,相同設(shè)備的冗余(同類冗余),Redundancy principle S7-400H,冗余特性與原理,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 及狀態(tài)的交換,冗余特性與原理,S7-400H的冗余原理,主從無擾動的切換,切換時間 切換時間 100ms 系統(tǒng)切換時輸出保持 信息、報警及中斷信息不會丟失 切換的條件 主控制器故障 電源 機架 同步模塊 同步光纖 CPU DP從站及DP網(wǎng)絡(luò)故障不會造成CPU的切換,切換,自動事件同步,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 及狀態(tài)的交換,自動事件同步,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,自動事件同步,事 件 同 步 的 循 環(huán),Self-test,PIO,PIO,Match-up,PII,PII exchange,Synchronization,User program,User program,Self-test,PII,同步,自動事件同步,用戶得到的利益 透明的編程 所有 SIMATIC-S7編程語言都適合 沒有命令限制 普通CPU的程序與冗余CPU程序可以相互使用 無擾切換 事件同步保證所有信息不會丟失 事件同步保證所有報警和中斷不會丟失 所有冗余功能由CPU處理不需要用戶處理,同步

7、,全面的自檢測功能,自檢測功能 范圍: CPU Memory 操作系統(tǒng) 檢測功能的過程: 啟動時自檢測功能 完全檢測 運行時自檢測過程 在后臺自動運行 可以定義循環(huán)檢測時間,自檢,在線編程,在線修改與普通系統(tǒng)相同 所有的修改將自動復(fù)制到備份的CPU中 編程器的連接 MPI接口 通過總線,MPI/DP,PROFIBUS/Ethernet,編程,在線編程,編程/參數(shù)任務(wù) SIMATIC Manager H-station view,編程,在線編程,編程-硬件配置,編程,在運行中修改硬件參數(shù),CPU 內(nèi)存的配置 增加 或 刪除硬件模塊: 中央I/O或CP DP 從站 PA 接口 和 PA 從站 Y-

8、link 和從站 DP從站中的模塊 CPU 參數(shù),CIR,在運行狀態(tài)下更換模塊,在運行狀態(tài)下可以隨意插入或取下模塊： 中央I/O 或 CP 同步模塊 冗余 IM 153-2 冗余電源 在斷電的情況下可以替換冗余組件： 標(biāo)準(zhǔn)電源 中央 IM CPUCPU自動更新程序/數(shù)據(jù),在線維護,自動CPU同步,連接并更新備份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,在線維護,自動CPU 同步,連接并更新備份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,在線維護,配置CPU的技術(shù)規(guī)格,配置,可使用的兩種CPU： 內(nèi)存20MB 的CPU 417-4H 內(nèi)存1.4 MB 的CPU 414-4H 一般技術(shù)規(guī)格： e.g. CPU 417-4 or CPU 414-3 4 個集成接口 2個同步模塊接口 1個DP接口 1個MPI/DP 接口,配置突出新CPU的優(yōu)勢,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 更大存儲量 417-4H 從4 MB 提升到 20MB 414-4H 從 768KB 提升到 1,4MB 更高可靠性 具有自動錯誤檢查及更正功能的存儲器 新的特點 與主控制器的距離可高達10公里（before 500m),配置,配置冗余連接,光纖 (FO),光纖(FO),可替換的同步模塊,配置,中央控制器的配置,2個標(biāo)準(zhǔn)的子機架,Redundant power supply (PS) optional,PS,PS,CPU,PS,PS,CPU,PS,PS,CPU,PS,PS,CPU,Max.

12、cable length 10km,H型子機架 (背板總線內(nèi)部分開),配置,中央控制器的配置,與控制器的距離達10米 Patch Cables 使用的同步模塊與控制器的距離是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 與控制器的距離達10公里 Cables 使用的同步模塊與控制器的距離是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 配置可轉(zhuǎn)換的 I/O,IM,IM,專用的總線模塊(BM),ACTIVE背板總線,PROFIBUS DP,配有有源背板總線的ET 200M,L+,L+,冗余IM 153-2,配置,I/O 配置可切換I/O: 具體操作模式,兩個DP 控制器必須可使用并且 擁有正常的功能 讀取輸入： 只有優(yōu)先渠道端數(shù)據(jù)可以被讀取 （有效的IM） 記錄輸出： 兩個渠道都可以接收數(shù)據(jù)， 但是只有來自優(yōu)先

14、渠道的 數(shù)據(jù)能夠被輸出。,配置,I/O 配置通過PA連接PROFIBUS PA,PROFIBUS DP,2 x IM 157,DP-PA link,配置,I/O 配置Y-Link連接,通過Y-Link 可以將單通道DP 從站連接到冗余的系統(tǒng)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 總線模塊 IM 157 6ES7 195-7HD80-

15、0XA0 總線模塊 BM Y-Link 6ES7 654-7HY00-0XA0 集體訂貨號 6ES7 197-1LA02-0XA0,配置,Y-Link,IM 157,I/O 配置Y-Link 硬件配置,配置,冗余通訊原理,發(fā)生通訊故障時可以通過冗余連接實現(xiàn)冗余通訊 冗余連接可以在以下情況實現(xiàn)： 從H 站到其他H 站（一個或兩個通道） HMI PCs (要求軟件RED-CONNECT）,Active connection,Stand-by connection,通訊,冗余通訊冗余總線的配置（1）,Ethernet,H-CPU in single mode,PS,PS,Bus,Bus,CP,CP,

16、CP,CP,PS,PS,CPU,CPU,CPU,CPU,等效電路圖,通訊,冗余通訊冗余總線的配置(2),H-CPU in single mode,PS,PS,CPU,CPU,Bus,Bus,CP,CP,CPU,CPU,PS,PS,CP,CP,CP,CP,CP,CP,通訊,Ethernet,等效電路圖:,冗余通訊單總線的配置,H-CPU in single mode,PS,PS,CPU,CPU,Bus,CP,CP,CP,CP,CPU,CPU,PS,PS,通訊,Ethernet,等效電路圖:,冗余通訊環(huán)形總線的配置,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,通訊,等效電路圖：,冗余 I/O,冗余I/O,New: Redundant IO,感應(yīng)/控制元件,PROFIBUS DP,Redundant Communication,Redundant Controller,Redundant IM,Redundant Profibus,冗余I/O可能的冗余結(jié)構(gòu) (1),中央 I/O 模塊,分布式 I/O 模塊,冗余 I/O,冗余I/O可能的冗余結(jié)構(gòu) (2),分布式轉(zhuǎn)換I/O 模塊,單一形式的H CPU,冗余 I/O,冗余I/O冗余質(zhì)量的等級,最高質(zhì)量

18、等級 滿足無故障操作的要求，通過利用高質(zhì)量的診斷功能使用F-IO。 中等質(zhì)量等級 帶有診斷功能的模塊使用 低成本質(zhì)量等級 不帶有診斷功能的模塊使用,冗余 I/O,冗余 I/O硬件配置,Slot DP 地址 冗余 DI 差異時間 in ms 輸入差異處于的響應(yīng) 可用選件 AND gate OR gate 使用最后有效值,冗余 I/O,冗余標(biāo)簽： 只有是有冗余功能的模塊， 圖標(biāo)才會出現(xiàn)。 冗余的種類: (無/2) 2號站，PROFIBUS 地址 3,slot 4 包含一 個兼容的模塊，可以 用于冗余DI。,冗余 I/O硬件配置,冗余 I/O,冗余 I/O 配線數(shù)字輸入,2個傳感器,1個傳感器,因為

19、此項功能并不適用于所有模塊類型，所以應(yīng)查詢手冊或利用Internet來找到適用于當(dāng)前情況的模塊,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 配線的電壓輸入,帶有1個電壓感應(yīng)器,帶有電流感應(yīng)器,帶有2個感應(yīng)器,4-wire transducers only,I,R,AI-I,AI-I,I,帶有1個電流感應(yīng)器,因為此項功能并不適用于所有模塊類型，所以應(yīng)查詢手冊或利用Internet來找到適用于當(dāng)前情況的模塊,冗余 I/O,The CPU reads both inputs. The correct value is selected and processed a