软冗余又称软件冗余,是西门子实现冗余功能的一种解决方案,可以应用于对主备系统切换时间要求不高的控制系统中。软冗余能够实现:主机架电源、背板总线等冗余;PLC处理器冗余;PROFIBUS网络冗余(包括通信接口、总线接头、总线电缆等冗余);接口模块IM153-2冗余。在软冗余系统进行工作时,主、备控制系统(处理器,通讯、I/O)独立运行,由主系统的PLC掌握对冗余部分ET200M从站中的I/O控制权,主、备系统通过软冗余专用程序进行数据同步。PLC程序由非冗余(non-duplicated)用户程序段和冗余(redundant backup)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通过判断冗余状态跳过冗余程序,只执行非冗余用户程序。当主系统中的组件发生故障,备用系统会自动切换为主系统,执行冗余程序,控制任务不会出现中断。
软冗余的原理和系统配置要求
能够实现软冗余功能的CPU有具体的要求,在S7-300中,315-2DP型(包括313C-2DP、314C-2DP)以上的CPU才能支持,所有的S7-400 CPU都支持软冗余。主、备系统的CPU型号可以不同,如其中一套系统采用S7-400系列,另一套系统采用S7-300系列。数据同步可以通过MPI、PROFIBUS、Ethernet三种不同的网络方式。需要两套系统共同控制的I/O信号需要采用ET200M从站采集,由于要接入两套CPU中,因此ET200M要选用冗余的IM153-2接口模块,并且采用有源总线模块。软件需要安装软冗余软件包,只有安装了软件冗余包STEP7中才会出现冗余功能库。
软冗余系统的编程调试和故障诊断
STEP7中的冗余软件包包含了多个功能块,每个功能块都有特定的功能和调用方法,而且不同程序库中的功能块应用的场合不同,使用时需要加以区分。由于是通过软件程序来实现冗余,因此软冗余系统在编程调试时有些特点要注意。如在OB100中初始化程序块FC100,定义系统运行的参数要正确,冗余输出映像区地址要连续。修改系统参数后要对CPU进行复位,重新下载全部项目到PLC。
软冗余系统与其他系统连接
软冗余系统在实际应用中还会涉及到与其他系统进行数据通信、连接上位监控软件WinCC时如何建立冗余链接等情况。
自动化系统的用户程序可以访问模块化 ET 200M I/O 设备的输入/输出以及中央控制器的输入/输出。
中央控制器的主站接口和 IM 153 接口全面处理通过总线系统进行的通信。
诊断功能验证 ET 200M 是否正常运行。
ET 200M 可以诊断:
模块错误
短路(输出)
总线故障,即不正确的数据传输
24 V DC 负载电源
I/O 模块的热插拔
通过以下方式对诊断数据进行分析:
分布式,通过 ET 200M 上的诊断指示灯
集中式,在可编程控制器的中央模块 (CPU) 中。
长度 | 每个 S7-300 I/O 模块 15 字节 + 5 字节 | 每个可编程 S7-300 I/O 模块 10 字节 + 20 字节 |
针对组态和参数设置消息帧,计算所需的消息帧长度
DP 主站必须提供所需的组态和参数设置数据量。一些主站提供较短的组态和参数设置消息帧长度。例如,S5-95U/DP 中组态和参数设置消息帧的大长度分别为 32 字节。这意味着在本例中,可将多 3 个模块插到 ET 200M 中,并且可对其中一个模块进行参数设置。
在将设备连接到未使用 COM PROFIBUS 或 STEP 7 进行组态的主站模块时(在其它厂商的主站模块上运行),可通过版本低为 V3 的 COM PROFIBUS 来创建固定的预分配 GSD 文件。然后该文件可加载到其它厂商的组态工具中,并可用于对站进行简便组态。
这样就能使用 COM PROFIBUS 便利的纯文本参数设置,从而无需在厂商的组态工具中输入十六进制代码。
要使用 IM 153 的完整寻址范围,需使用适宜的主站。
ET 200M 常规技术规范 | |
电缆和接口 | 固定布线采用螺钉型接线端子和弹簧型接线端子 |
防护等级 | IP20 |
垂直壁板上的环境温度(安装位置) | |
水平安装 | 0 至 +60 ℃ |
其它安装方式 | 0 至 +40 ℃ |
相对湿度 | 5 至 95%(RH 应力等级 2,符合标准 IEC 1131-2) |
大气压 | 795 至 1080 hPa |
机械强度 | |
抗振性 | IEC 68,Parts 2 – 6: |
抗冲击性 | IEC 68,Parts 2 – 27 |