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• 采用冗余設(shè)計(jì)的容錯(cuò)自動化系統(tǒng)
• 適合對故障安全要求很高的應(yīng)用
  滿足重啟動費(fèi)用高、昂貴的停機(jī)、極少的監(jiān)控以及很少的維護(hù)的過程應(yīng)用
• 冗余的集中功能
• 提高 I/O 的可用性：可切換的 I/O 的配置
• 也可使用標(biāo)準(zhǔn)化可用性 I/O：單邊配置
• 熱備用：發(fā)生故障時(shí)，無反應(yīng)地自動切換到備用設(shè)備
• 采用 2 個(gè)獨(dú)立機(jī)架或一個(gè)分開的中央機(jī)架進(jìn)行配置
• 經(jīng)過冗余 PROFIBUS-DP 來連接切換的 I/O

在許多自動化領(lǐng)域中，對可用性和故障安全的需求越來越高。特別是在工程停機(jī)將造成極度損失的領(lǐng)域中。 在這種情況下，只有冗余系統(tǒng)滿足這樣的要求。

SIMATIC S7-400H 所具有的高的可用性可以滿足這些要求。 即使在一個(gè)或多個(gè)故障導(dǎo)致部分系統(tǒng)失靈時(shí)也能繼續(xù)運(yùn)行。 由于 SIMATIC S7-400 H 具有極高的可用性，所以特別適合于下列應(yīng)用：

• 控制器故障后，過程重新啟動會導(dǎo)致很高成本場合（通常在工業(yè)過程中）
• 停機(jī)時(shí)間很昂貴的過程
• 涉及貴重材料的過程（例如在制藥工業(yè)中）
• 無人監(jiān)管的應(yīng)用
• 涉及減少維護(hù)人員的應(yīng)用

訂貨數(shù)據(jù)

S7-400H 的訂貨數(shù)據(jù)可在相應(yīng)模塊“S7-400/S7-400H/S7-400F/FH”下找到。

SIMATIC S7-400H 由以下部件組成：

• 2 個(gè)中央控制器： 
  2 個(gè)單獨(dú)的 UR1/UR2 中央控制器，或一個(gè)分隔式中央控制器 (UR2-H) 上的 2 個(gè)區(qū)域。
• 每個(gè)中央控制器的 2 個(gè)同步子模塊，用于通過光纖電纜連接兩個(gè)單元。
• 每個(gè)中央控制器 1 個(gè) CPU 412-3H、1 個(gè) CPU 414-4H 或 1 個(gè) CPU 417-4H。
• 中央控制器中具有 S7-400 I/O 模塊。
• UR1/UR2/ER1/ER2 擴(kuò)展機(jī)架和/或帶 I/O 模塊的 ET 200M 分布式 I/O 站。

集中的功能總是以冗余方式實(shí)現(xiàn)的。

I/O 可為常備狀態(tài)，或進(jìn)行切換式連接。

常備 I/O（單側(cè)配置）

在單側(cè)配置情況下，I/O 模塊進(jìn)行單通道連接，并僅可由兩個(gè)中央控制器之一來尋址。 在單側(cè)配置中運(yùn)行的 I/O 模塊可插到

• 一個(gè)中央控制器和/或
• 擴(kuò)展機(jī)架/分布式 I/O 設(shè)備

在一側(cè)讀取的信息總可供兩個(gè)中央控制器使用，前提是對 I/O 尋址的設(shè)備運(yùn)行正常。 在發(fā)生故障時(shí)，受影響中央控制器的 I/O 模塊停止運(yùn)行。

單側(cè)配置用于：

• 不需要很高可用性的工廠部分。
• 連接基于用戶程序的冗余 I/O。此時(shí)，系統(tǒng)必須具有一種對稱設(shè)計(jì)。

高可用性（切換式配置）

在切換式配置中，I/O 模塊進(jìn)行單通道連接，但它們可通過冗余 PROFIBUS DP 由兩個(gè)中央控制器來尋址。 在切換式配置中運(yùn)行的 I/O 模塊只能插到

• 一個(gè) ET 200M 分布式 I/O 站

通過 PROFIBUS DP 進(jìn)行中央控制器的連接。 切換式 ET 200M 與兩個(gè)子單元相連。

I/O 的冗余性

I/O 冗余得到 V3.1 及以上版本操作系統(tǒng)的支持。

冗余 I/O 模塊以冗余方式成對配置。 冗余 I/O 提供了極高的可用性，因?yàn)樗哂袑?CPU、PROFIBUS 或信號模塊故障的容錯(cuò)功能。

可能的組態(tài)

可進(jìn)行下列配置：

• 針對單側(cè) DP 從站采用冗余 I/O
• 針對切換式 DP 從站采用冗余 I/O

適宜的 I/O 模塊

相互冗余的模塊必須為相同類型與設(shè)計(jì)（例如，都為集中式或都為分布式），但對插槽未做規(guī)定。 不過，出于可用性原因，建議在不同的站中使用。 關(guān)于可使用哪些模塊，請咨詢客戶支持服務(wù)，或參閱手冊。

FM 和 CP 的冗余

功能模塊(FM)和通訊模塊(CP)可用于兩種不同的冗余配置中：

• 切換式冗余配置： 
  可將 FM/CP 以雙重形式連接到分開的 ET 200M 中，或連接到一個(gè)切換式 ET 200M 中。
• 雙通道冗余配置： 
  FM/CP 可分別插到兩個(gè)子單元中，或插到與子單元相連的擴(kuò)展機(jī)架中（參見單側(cè)配置）。

此時(shí)可以不同方式取得模塊的冗余性：

• 由用戶編程： 
  對于功能模塊和 SIMATIC 通訊模塊，冗余功能一般可由用戶進(jìn)行編程。 確定一個(gè)運(yùn)行的模塊，并在檢測到故障時(shí)進(jìn)行切換。 所需程序相當(dāng)于一個(gè)帶有冗余 FM/CP 的簡單 CPU 所用的程序：
• 由操作系統(tǒng)直接支持：
  對于 SIMATIC NET-CP 443-1，操作系統(tǒng)提供了對冗余的直接支持。 有關(guān)詳細(xì)信息，請參見“通訊”。

容錯(cuò)通訊

通過容錯(cuò)通訊，SIMATIC 提供了具有以下功能的新通訊方法：

• 可用性提高；
  在發(fā)生故障的情況下，通訊可通過 4 個(gè)冗余連接而繼續(xù)。 用戶看不到所需的切換。
• 簡便操作；
  容錯(cuò)功能對于用戶來說是看不見的。 用于標(biāo)準(zhǔn)通訊的用戶程序可以不必進(jìn)行改動而采用。 冗余功能僅在參數(shù)化階段進(jìn)行定義。

容錯(cuò)通訊目前由 S7-400H（冗余和非冗余配置）和 PC 所支持。對于 PC 來說，需要使用 Redconnect 軟件包（參見“SIMATIC NET 通訊系統(tǒng)”）。

依可用性要求的不同，可以使用不同的配置：

• 單一總線或冗余總線。
• 總線型或環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

操作模式

CPU 417-4H、CPU 414-4H 和 CPU 412-3H 的操作系統(tǒng)可自主執(zhí)行 S7-400H 的所有必要附加功能：

• 數(shù)據(jù)交換
• 故障響應(yīng)（切換到后備設(shè)備）
• 兩個(gè)子設(shè)備的同步
• 自檢

冗余原理

S7-400H 的運(yùn)行基于后備模式中的主動冗余這一原理（發(fā)生故障時(shí)，以不受影響的方式進(jìn)行自動切換）。 根據(jù)這一原理，在無故障運(yùn)行期間，兩臺設(shè)備都處于激活的狀態(tài)。 發(fā)生故障時(shí)，沒有受影響的設(shè)備單獨(dú)承擔(dān)起過程的控制。

要使這種切換平穩(wěn)進(jìn)行，需要通過中央控制器執(zhí)行高速、可靠的數(shù)據(jù)交換。

設(shè)備將自動接收以下內(nèi)容

• 相同的用戶程序
• 相同的數(shù)據(jù)塊
• 相同的過程映像內(nèi)容
• 相同的內(nèi)部數(shù)據(jù)，如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、位存儲器等

這意味著兩臺設(shè)備在任何時(shí)刻都具有相同的狀態(tài)，并且它們中的任何一臺都可在發(fā)生故障時(shí)繼續(xù)實(shí)施控制。

對于 I/O 的冗余運(yùn)行I/O這意味著：

• 在無故障運(yùn)行期間，兩個(gè)模塊都處于活動狀態(tài)。例如，在具有冗余輸入的情況下，共用傳感器（也可能是兩個(gè)傳感器）的數(shù)據(jù)被兩個(gè)模塊讀取，結(jié)果被比較，并作為一個(gè)統(tǒng)一數(shù)值提供給用戶以進(jìn)一步處理。 對于冗余輸出來說，由用戶程序計(jì)算出的值通過兩個(gè)模塊來輸出。
• 在發(fā)生故障時(shí)（兩個(gè)輸入模塊之一出現(xiàn)故障），有故障的模塊不再被尋址，故障被報(bào)告，只有未受影響的模塊才繼續(xù)運(yùn)行。 維修之后（可能在線進(jìn)行），兩個(gè)模塊再次同時(shí)被尋址。

S步

兩個(gè)子設(shè)備需要針對不受影響的切換而進(jìn)行同步。

S7-400H 的運(yùn)行遵循“事件驅(qū)動的同步”原理。

這意味著，當(dāng)事件可能會導(dǎo)致子設(shè)備的內(nèi)部狀態(tài)產(chǎn)生偏差時(shí)，就會進(jìn)行同步，就像下面的例子中那樣：

• 直接訪問 I/O
• 中斷、報(bào)警
• 更新用戶定時(shí)器
• 通過通訊功能來改變數(shù)據(jù)

同步是通過操作系統(tǒng)自動完成的，不需要在編程中加以考慮。

自檢

S7-400H 可執(zhí)行大量自檢。 自檢過程將測試以下內(nèi)容：

• 中央控制器的連接
• CPU
• 處理器/ASIC
• 存儲器

每個(gè)檢測到故障都將被報(bào)告。

啟動時(shí)自檢

啟動時(shí)，每個(gè)子設(shè)備都會執(zhí)行所有自檢功能。

循環(huán)模式中的自檢

整個(gè)自檢過程分布于幾個(gè)循環(huán)中。 每個(gè)循環(huán)都執(zhí)行自檢過程的一小部分，這樣控制器上的負(fù)荷就不會很高。

組態(tài)、編程

S7-400H 的編程與 S7-400 相類似。所有可用的 STEP 7 功能都可以使用。

對 S7-400H 進(jìn)行編程需要使用 STEP 7 V5.2。

組態(tài) I/O 模塊

對硬件進(jìn)行組態(tài)時(shí)，用戶必須通過 Hardware Config 來指定哪些模塊是相互冗余的。 為此，您只需指定哪些模塊要在冗余模式中運(yùn)行，以及哪個(gè)模塊要作為“冗余伙伴設(shè)備”。 用戶程序中需要參考具有最低地址的模塊。 第二個(gè)地址用戶是看不到的，帶有冗余和非冗余 I/O 的控制器部分的編程完全相同。 與非冗余 I/O 的唯一差別是，需要在用戶程序的開始和結(jié)束處從塊庫中調(diào)用兩個(gè)功能模塊（RED_IN 和 RED_OUT）。

STEP 7 V5.3 開始，功能塊庫已作為標(biāo)準(zhǔn)功能集成到 STEP 7 中。

編程，參數(shù)設(shè)置

S7 -400®H 象 S7 -400® 一樣編程。所有可用的 STEP® 7 功能都可使用。

S7 -400^®H 編程需要使用 STEP® 7 V5. 1 。

S7 -400^®H 選件包

基本上， S7 - 400®H 的配置與用于 S7 -400® 的程序并無不同，例如

• 建立項(xiàng)目和站
• 配置硬件和網(wǎng)絡(luò)
• 把系統(tǒng)數(shù)據(jù)裝入目標(biāo)系統(tǒng)

需要 S7 -400®H 選件包來配置與 S7 -400 結(jié)構(gòu)不同的 S7 -400®H 結(jié)構(gòu)。對于安裝，必須安裝 STEP® 7 標(biāo)準(zhǔn)包 V.5. 1 或更高的版本。