西門子變頻器1FL6024-2AF21-1AA1-亞洲精品國產(chǎn)精品精,中文字幕熟女人妻一區(qū)二區(qū)

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S7-400H冗余容錯自動化系統(tǒng)設(shè)計

?冗余設(shè)計的容錯自動化系統(tǒng)S7-400H

??1.S7-400H的使用場合

??在許多生產(chǎn)領(lǐng)域中，要求容錯和高度可靠性的應(yīng)用越來越多，某些領(lǐng)域由于故障引起的停機(jī)將會帶來重大的經(jīng)濟(jì)損失。S7-400H特別適合在下列場合使用

??1)停機(jī)將會造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。

??2)過程控制系統(tǒng)發(fā)生故障后再啟動的費用十分昂貴。

??3)某些使用貴重的原材料的過程控制(例如制藥工業(yè))會因突發(fā)的停機(jī)而產(chǎn)生廢品。4)無人管理的場合或需要減少維修人員的場合。

??西門子的S7 Software Redundancy(S7軟件冗余)可選軟件可以在S7-300和S7-400標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)上運行。生產(chǎn)過程出現(xiàn)故障時，在幾秒鐘內(nèi)切換到替代系統(tǒng)，可以用于水廠水處理系統(tǒng)或交通流量控制系統(tǒng)等場合。

??S7-400H是按冗余方式設(shè)計的，主要器件都是雙重的，可以在事件發(fā)生后繼續(xù)使用備用的器件。設(shè)計成雙重器件的有中央處理器CPU、電源模塊以及連接兩個中央處理器的硬件。用戶可以自行決定系統(tǒng)是否需要更多的雙重器件，以增強(qiáng)設(shè)備的冗余性。

??2.S7-400H的結(jié)構(gòu)

??S7-400H由兩個子系統(tǒng)組成，典型的結(jié)構(gòu)是使用分為兩個區(qū)(每個區(qū)9個槽)的機(jī)架UR2H，每個區(qū)可以視為一個中央控制器，也可以使用兩個立的中央控制器(即中央機(jī)架)UR1/UR2。每個中央控制器有一塊具備容錯功能的CPU414-4H或CPU417-4H，一塊PS407冗余(Redundant)電源模塊。同步子模塊用于連接兩個中央處理器，它們放置在中央處理器內(nèi)部，并由光纜互連。

??每個中央控制器上有S7 I/O 模塊，中央控制器也可以有擴(kuò)展機(jī)架或ET200M分布式I/O。中央功能總是冗余配置的，I/0模塊可以是常規(guī)配置、切換型配置或冗余配置。

??若要提高供電的冗余能力，每個子系統(tǒng)可以采用冗余供電的方式。在這種情況下需使用PS407或PS405冗余電源模塊，輸出電流為10A。

??通過冗余的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)連接ET200M(見圖2-14)，冗余接口由兩個標(biāo)準(zhǔn)IM

圖2-14 冗余控制系統(tǒng)

??153-2 總線模塊組成?？梢酝ㄟ^一個冗余 DP/PA鏈接器連接 PROFIBUS-PA網(wǎng)絡(luò)，也可以通過Y形鏈接器在冗余PROFIBUS中連接非冗余設(shè)備。

??S7-400H可以使用系統(tǒng)總線(例如工業(yè)以太網(wǎng))或點對點通信，從簡單的線性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)到冗余式雙光纜環(huán)路。S7的通信功能完全支持PROFIBUS或工業(yè)以太網(wǎng)的容錯通信。

??出現(xiàn)通信故障時，通過多4個冗余連接，使通信繼續(xù)下去。切換過程不需要用戶編程，在參數(shù)設(shè)置時建立冗余功能，用戶的通信程序與標(biāo)準(zhǔn)通信程序一樣。S7-400H和PC支持冗余通信，PC冗余需要有連接程序軟件包。由于對冗余的要求不同，網(wǎng)絡(luò)可以配置為冗余的或非冗余的總線，可以是總線型或環(huán)形結(jié)構(gòu)。

??3. S7-400H冗余控制 PLC的工作原理

??CPU 417H的操作系統(tǒng)自動地執(zhí)行 S7 -400H需要的附加功能，包括數(shù)據(jù)通信、故障響應(yīng)(切換到備用控制器)、兩個子單元的同步和自檢功能等。

??S7-400H采用“熱備用”模式的主動冗余原理，在發(fā)生故障時，無擾動地自動切換。無故障時兩個子單元都處于運行狀態(tài)，如果發(fā)生故障，正常工作的子單元能立完成整個過程的控制。為了無擾動切換，實現(xiàn)中央控制器鏈路之間的快速、可靠的數(shù)據(jù)交換。兩個控制器使用相同的用戶程序，自動地接收相同的數(shù)據(jù)塊、過程映像和相同的內(nèi)部數(shù)據(jù)。這樣可以確保兩個子控制器同步地更新內(nèi)容，任意一個子系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，另一個可以承擔(dān)全部控制任務(wù)。

??S7-400H采用“事件驅(qū)動同步”，當(dāng)兩個子單元的內(nèi)部狀態(tài)不同時，例如在直接I/O訪問、中斷、報警和修改實時鐘時，就會進(jìn)行同步操作。通過通信功能修改數(shù)據(jù)，由操作系統(tǒng)自動執(zhí)行同步功能，不需要用戶編程。S7-400H對中央控制器之間的鏈接、CPU模塊、處理器/ASIC和存儲器進(jìn)行自檢。再啟動后每個子單元完整地執(zhí)行所有的測試功能。

??4. S7-400H冗余控制PLC的編程與組態(tài)

??容錯式連接只需要進(jìn)行組態(tài)，不需要其他的編程工作。從用戶程序的觀點看，S7-400H的作用幾乎和標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)一樣。運行容錯功能所需的通信功能和同步功能都已經(jīng)集成在容錯CPU的操作系統(tǒng)中，通信連接的監(jiān)視以及發(fā)生故障事件時的自動切換在后臺自動運行。用戶程序完全沒有必要考慮這些功能。

??S7-400H用STEP7進(jìn)行組態(tài)和編程，完成配置后可以把S7-400H看成一般的S7-400系統(tǒng)。冗余單元的工作由操作系統(tǒng)來監(jiān)視，出現(xiàn)故障后可以立地執(zhí)行切換工作，用STEP7組態(tài)時已經(jīng)將所需信息組態(tài)進(jìn)去，并通知系統(tǒng)。

??組態(tài)和編程需要可選的S7HSystem軟件包，能在S7-400系統(tǒng)上使用的所有的標(biāo)準(zhǔn)軟件工具、工程用軟件工具和運行軟件工具都可以在S7-400H上使用。

??除了那些既可以在S7-400上使用也可以在S7-400H上使用的功能塊外，S7-400H系列還提供了一些與冗余功能有關(guān)的組織塊，例如 OB70(I/O冗余故障)和 OB72(CPU冗余故障)。使用系統(tǒng)功能SFC90“H_CTRL”，用戶可以禁用或重新啟用容錯CPU的鏈接和刷新。

西門子S7-300CPU代理商

應(yīng)用

各種性能級別的 CPU 可用于 SIMATIC S7-300。除標(biāo)準(zhǔn)型 CPU 外，還可以使用緊湊型 CPU。

還提供了 T-CPU 和故障安全 CPU。

提供了以下標(biāo)準(zhǔn) CPU

CPU 312，用于小型工廠

CPU 314，用于對程序量和指令處理速率有額外要求的工廠

CPU 315-2 DP，用于具有中/大規(guī)模的程序量以及使用PROFIBUS DP進(jìn)行分布式組態(tài)的工廠

CPU 315-2 PN/DP，用于具有中/大規(guī)模的程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINETIO進(jìn)行分布式組態(tài)的工廠，在PROFInet上實現(xiàn)基于組件的自動化中實現(xiàn)分布式智能系統(tǒng)

CPU 317-2 DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP進(jìn)行分布式組態(tài)的工廠

CPU 317-2 PN/DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINETIO進(jìn)行分布式組態(tài)的工廠，在PROFInet上實現(xiàn)基于組件的自動化中實現(xiàn)分布式智能系統(tǒng)

CPU 319-3 PN/DP，用于具有容量程序量何組網(wǎng)能力以及使用PROFIBUS DP和PROFINETIO進(jìn)行分布式組態(tài)的工廠，在PROFInet上實現(xiàn)基于組件的自動化中實現(xiàn)分布式智能系統(tǒng)

提供有以下緊湊型 CPU：

CPU 312C，具有集成數(shù)字量 I/O 以及集成計數(shù)功能的緊湊型 CPU

CPU 313C，具有集成數(shù)字量和模擬量 I/O 的緊湊型 CPU

CPU 313C-2 PtP，具有集成數(shù)字量 I/O 、2個串口和集成計數(shù)功能的緊湊型 CPU

CPU 313C-2 DP，具有集成數(shù)字量 I/O 、PROFIBUS DP 接口和集成計數(shù)功能的緊湊型 CPU

CPU 314C-2 PtP，具有集成數(shù)字量和模擬量 I/O 、2個串口和集成計數(shù)、定位功能的緊湊型 CPU

CPU 314C-2 DP，具有集成數(shù)字量和模擬量 I/O、PROFIBUS DP 接口和集成計數(shù)、定位功能的緊湊型 CPU

CPU 314C-2 PN/DP 帶有集成數(shù)字量和模擬量 I/O 和集成計數(shù)和定位功能的緊湊型 CPU，

可通過 PROFIBUS DP 和 PROFINET IO 實現(xiàn)分布式拓?fù)洌?/p>

可在作為 PROFINET 上基于組件的自動化 (CBA) 中的分布式智能設(shè)備

提供了以下技術(shù) CPU

CPU 315T-3 PN/DP 適用于在程序范圍和分布式組態(tài)方面具有中等/較高要求的裝置，這些裝置需要采用 PROFIBUS DP和 PROFINET IO，并且需要對多 8 個軸執(zhí)行可調(diào)節(jié)運動控制。

CPU 317T-3 PN/DP 適用于在程序范圍和分布式組態(tài)方面具有較高要求的裝置，這些裝置需要采用 PROFIBUS DP 和PROFINET IO，還需要對多 32 個軸執(zhí)行可調(diào)節(jié)運動控制。

CPU 317TF-3 PN/DP 適用于在程序范圍和分布式組態(tài)方面具有較高要求的裝置，這些裝置需要采用 PROFIBUS DP 和PROFINET IO，需要有安全功能并對多 32 個軸執(zhí)行可調(diào)節(jié)運動控制。

提供有以下故障安全型 CPU：

CPU 315F-2 DP，用于采用 PROFIBUS DP 進(jìn)行分布式組態(tài)、對程序量有中/高要求的故障安全型工廠

CPU 315F-2 PN/DP，用于具有中/大規(guī)模的程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINETIO進(jìn)行分布式組態(tài)的工廠，在PROFInet上實現(xiàn)基于組件的自動化中實現(xiàn)分布式智能系統(tǒng)

CPU 317F-2 DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP進(jìn)行分布式組態(tài)的故障安全工廠

CPU 317F-2 PN/DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINETIO進(jìn)行分布式組態(tài)的工廠，在PROFInet上實現(xiàn)基于組件的自動化中實現(xiàn)分布式智能系統(tǒng)

CPU 319F-3 PN/DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINETIO進(jìn)行分布式組態(tài)的故障安全型工廠，在PROFInet上實現(xiàn)基于組件的自動化中實現(xiàn)分布式智能系統(tǒng)

設(shè)計

所有 CPU 均具有堅固、緊湊的塑料機(jī)殼。在前面板上的部件有：

狀態(tài)和故障 LED

模式選擇開關(guān)

MPI 端口

CPU 還具有以下配置：

SIMATIC 微型存儲卡（MMC 卡）插槽；

MMC 卡替代集成的裝載存儲器，因此是操作*品。

使用前連接器連接到集成的 I/O 端口（緊湊型 CPU）

連接 PROFIBUS 總線(于DP型CPU)

RS 422/485 的連接（僅 PtP CPU）

連接 PROFINET(于PN型CPU)

功能

SIMATIC S7-300 CPU 具有、所需空間小以及小的維護(hù)成本，因此提高了性價比。

高處理速度；

例如，在 CPU 315-2 DP 中，位運算時，0.05 μs；浮點運算時，0.45 μs，

在 CPU 319-3 PN/DP 中，位運算時，0.004 μs；浮點運算時，0.04 μs

擴(kuò)展數(shù)量

作為裝載存儲器的型存儲卡（MMC）：

可在微型存儲卡中存儲一個完整的項目，包括符號和注釋。RUN 模式下也可以進(jìn)行讀/寫操作。這樣可以降低服務(wù)成本

無需電池即可在 MMC 上備份 RAM 數(shù)據(jù)

??①S7-200PLC的地址分配方式與特點

??S7-200PLC采用的是自動分配型地址分配方式。CPU模塊本身帶有集成的1/O，這些I/O點具有固定不變的地址，地址從字節(jié)0開始分配;通過擴(kuò)展模塊，PLC可以增加1/O點，擴(kuò)展模塊布置在CPU模塊的右側(cè)。擴(kuò)展模塊的I/O地址取決于模塊的類型與模塊在擴(kuò)展連接中的安裝位置。

??S7-200 PLC地址分配的特點如下。

??a.S7-200 PLC采用的是自動分配型地址分配方式，地址連續(xù)、有序。

??b.開關(guān)量輸入/輸出的地址以字節(jié)為單位進(jìn)行分配，當(dāng)模塊輸入/輸出點的數(shù)量不為整字節(jié)時，該字節(jié)多余的輸入/輸出點不可以再作為實際輸入/輸出點分配給后續(xù)的其他模塊，但可以作為內(nèi)部標(biāo)志位使用。

??c.模擬量輸入、模擬量輸出的地址是以字為單位各自獨立分配的，而且Zui少需要分配2個字(即使模塊只使用1點模擬量輸入/輸出)。如果模塊本身無物理輸入/輸出與之對應(yīng)，多余地址不但不可以分配給后續(xù)模塊，而且也不可再作其他用途。

??②地址分配實例

??【例3-1】某配套S7-200PLC的控制系統(tǒng)，采用CPU224模塊，并選配一個4/4點輸入/輸出混合模塊、一個8點輸入模塊、一個8點輸出模塊與兩個4/1點模擬量輸入/輸出混合模塊，其輸入/輸出地址的分配如圖3-13所示。

??a.開關(guān)量輸入地址的分配。CPU模塊集成的輸入點為14點，占用2個字節(jié)。其中，10.0～11.5為物理輸入，可以連接外部輸入信號：11.6、11.7為CPU模塊占用的多金輸入，既不可以連接輸入信號，也不能分配給后續(xù)單元。

??從CPU模塊向右，PLC安裝的第一個具有輸入點的擴(kuò)展模塊為4/4點輸入/輸出混合模塊，需要占用1個字節(jié)的輸入地址，地址從12.0開始進(jìn)行分配。其中，12.0～12.3為物理輸入，可以連接引部輸入信號I2.4～12.7為CPU模塊占用的多余輸入，不能再分配給后續(xù)單元。

??PLC安裝的第2個擴(kuò)展模塊為8點輸入模塊，占用1個字節(jié)的輸入地址，地址從13.0 開始進(jìn)行分配，無多余輸入。

??b.開關(guān)量輸出地址的分配。CPU模塊集成的輸出點為10點，占用2個字節(jié)。其中，Q0.0～Q1.1為物理輸出，可以連接外部輸出信號;Q1.2～Q1.7為CPU模塊占用的多余輸出，不可以連接外部輸出信號，也不能分配給后續(xù)單元，但在PLC編程時可以作為內(nèi)部標(biāo)志位使用。

??從CPU模塊向右，PLC安裝的第一個具有輸出點的擴(kuò)展模塊為4/4點輸入/輸出混合模塊，同樣需要占用1個字節(jié)的輸出地址，地址從Q2.0開始進(jìn)行分配。其中，Q2.0～Q2.3為物理輸入，可以連接外部輸出芯號;Q2.4～Q2.7為CPU模塊占用的多余輸出，不能再分配給后續(xù)單元，但在PLC編程時同樣可以作為內(nèi)部標(biāo)志位使用。

??PLC安裝的第2個具有輸出點的擴(kuò)展模塊為8點輸出模塊，占用1個字節(jié)的輸出地址，地址從Q3.0開始進(jìn)行分配，無多余輸出。

??c.模擬量輸入地址的分配。CPU224模塊無集成模擬量輸入點，不占用模擬量輸入地址。從CPU模塊向右，PLC安裝的第一個只有模擬量輸入的擴(kuò)展模塊為4/1點模擬量輸入/輸出混合模塊，以字為單位，4點模擬量需要占用8個字節(jié)，地址從AIWO開始進(jìn)行分配，依次為AIWO、AIW2、AIW4、AIW6。

??PLC安裝的第2個具有模擬量輸入的擴(kuò)展模塊仍然為4/1點模擬量輸入/輸出混合模塊，同樣占用8個字節(jié)，地址從AIW8開始連續(xù)分配，依次為AIW8、AIW10、AIW12、AIW14。

??d.模擬量輸出地址的分配。CPU224模塊無集成模擬量輸出點，不占用模擬量輸出地址。從CPU模塊向右，PLC安裝的第一個具有模擬量輸出的擴(kuò)展模塊為4/1點模擬量輸入/輸出混合模塊，以字為單位，1點模擬量需要占用2個字節(jié)，但由于模擬量地址分配的Zui小單位是2個字，因此，模塊實際需要占用2個字(4個字節(jié))。模擬量輸出地址AQW0具有物理輸出，AQW2被占用，不可以分配給后續(xù)模塊，也不可再作其他用途。

??PLC安裝的第2個具有模擬量輸出的擴(kuò)展模塊仍然為4/1點模擬量輸入/輸出混合模塊，模塊同樣實際需要占用2個字(4個字節(jié))，地址從AQW4開始分配，AQW4具有物理輸出，AQW6被占用，不可以分配給后續(xù)模塊，也不可再作其他用途。

6ES7211-1BE40-0XB0CPU 1211C  AC/DC/Rly,6輸入/4輸出,集成2AI6ES7211-1AE40-0XB0CPU 1211C   DC/DC/DC,6輸入/4輸出,集成2AI6ES7211-1HE40-0XB0CPU 1211C   DC/DC/Rly,6輸入/4輸出,集成2AI6ES7212-1BE40-0XB0CPU 1212C   AC/DC/Rly,8輸入/6輸出,集成2AI6ES7212-1AE40-0XB0CPU 1212C   DC/DC/DC,8輸入/6輸出,集成2AI6ES7212-1HE40-0XB0CPU 1212C   DC/DC/Rly,8輸入/6輸出,集成2AI6ES7214-1BG40-0XB0CPU 1214C   AC/DC/Rly,14輸入/10輸出,集成2AI6ES7214-1AG40-0XB0CPU 1214C   DC/DC/DC,14輸入/10輸出,集成2AI6ES7214-1HG40-0XB0CPU 1214C   DC/DC/Rly,14輸入/10輸出,集成2AI6ES7215-1BG40-0XB0CPU 1215C   AC/DC/Rly,14輸入/10輸出,集成2AI/2AO6ES7215-1AG40-0XB0CPU 1215C   DC/DC/DC,14輸入/10輸出,集成2AI/2AO6ES7215-1HG40-0XB0CPU 1215C   DC/DC/Rly,14輸入/10輸出,集成2AI/2AO6ES72171AG400XB0CPU 1217C   DC/DC/DC,14輸入/10輸出,集成2AI/2AO