西门子(SITOP)电源全国代理商
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同步子模块用于连接两个中央处理器,它们放置在中央处理器内部,并由光缆互连。每个中央控制器上有S7 I/O模块,中央控制器也可以有扩展机架或ET200M分布式I/O。中央功能总是冗余配置的,I/O模块可以是常规配置、切换型配置或冗余配置。
若要提高供电的冗余能力,每个子系统可以采用冗余供电的方式。在这种情况下需使用PS40710AR电源模块,其额定电压为AC 120/230V,输出电流为10A。
SIMATIC S7系统的有的I/O模块都可以在S7-400H中使用。I/O模块可以插入到中央控制器、扩展机架或分布式I/O站。I/O模块可按下列方式配置:
①常规单通道单路I/O配置 两个子系统中只有一个有一套I/O模块(单通道),它们可以在一个中央控制器中,或者是分布式的I/O站。I/O模块只可切换的冗余配置:FM和CP分别插到可切换的ET200中。
b.双通道冗余配置:FM和CP分别插到两个子单元或两个单元的扩展设备中。
⑤通信 S7-400H可以使用系统总线(例如工业以太网)或点对点通信,从简单的线性网络结构到冗余式双光缆环路。S7的通信功能完全支持PROFIBUS或工业以太网的容错通信。
出现通信故障时,通过多4个冗余连接,使通信继续下去。切换过程不需要用户编程,冗余功能在参数设置时建立,用户的通信程序与标准通信程序一样。S7-400H和PC支持冗余通信,PC冗余需要有连接程序软件包。由于对冗余的要求不同,网络可以配置为冗余的或非冗余的总线,可以是总线型或环形结构。
(3)S7-400H冗余控制PLC的工作原理 CPU417-H的操作系统自动地执行S7-400H需要的附加功能,包括数据通信,故障响应(切换到备用控制器),两个子单元的同步和自检功能等。
S7-400H采用“热备用”模式的主动冗余原理,在发生故障时,无扰动地自动切换。无故障时两个子单元都处于运行状态,如果发生故障,正常工作的子单元能独立完成整个过程的控制。
为了保证无扰动切换,必须实现中央控制器链路之间的快速度、可靠的数据交换。两个控制器必须使用相同的用户程序,自动地接收相同的数据块、过程映像和相同的内部数据,例如定时器、计数器、位存储器等。这样可以确保两个子控制器同步地更新内容,在任意一个子系统有故障时,另一个可以承担全部控制任务。
S7-400H采用“事件驱动同步”,当两个子单元的内部状态不同时,例如在直接I/O访问、中断、报警和修改实时钟时,就会进行同步操作。通过通信功能修改数据,由操作系统自动执行同步功能,不需要用户编程。
S7-400H对中央控制器之间的链接、CPU模块、处理器/ASIC和存储器进行自检。再启动后每个子单元完整地执行所有的测试功能。自检功能被分为几部分,每个周期只执行部分自检功能,以减轻CPU的负担。
(4)S7-400H冗余控制PLC的编程与组态 容错式连接只需要进行组态,不需要其他专门的编程工作。从用户程序的观点看,S7-400H的作用几乎和标准系统一样。运行容错功能所需的通信功能和同步功能都已经集成在容错CPU的操作系统中,通信连接的监视以及发生故障事件时的自动切换在后台自动运行。在用户程序中完全没有必要考虑这些功能。
S7-400H用STEP7进行组态和编程,完成配置后可以把S7-400H看成一般的S7-400系统。冗余单元的工作由操作系统来监视,出现故障后可信号模块(F-SM)中。信号模板利用偏差分析和测试信号注入的方法来监视输入和输出的信号。
CPU通过常规自检、结构检查,以及逻辑和顺序程序流程控制来检查PLC的有关操作和I/O模块的功能,如果发现故障,I/O转为安全状态。
必须将F运行许可证安装到S7-400F/FH的CPU147-4H上,每个CPU需要一个许可证。
(3)S7-400F/FH的编程 S7-400F/FH的编程方法与其他S7系统的编程方法相同,无安全性要求的部分可以用STEP7来编写。编写有安全性要求的程序时需要“S7 F系统”可选软件包,软件包包括用于生成F程序的所有功能和功能块。在计算机上应安装下列软件:STEP7 V5.1或更高的版本;CFC V5.0与Service Pack3或更高的版本;S7 SCL V5.0或更高的版本;S7 F V5.1(对于S7-400FH为可选项)。
在带CFC的F库中调用特殊功能块,并从内部连接到含有安全功能的F程序中。CFC的使用简化了设备的配置和编程工作,编程者可以将精力全部集中到安全性要求的应用问题。
(4)S7-400F/FH的通信 中央控制器和ET200M之间的安全型通信和标准通信通过PROFIBUS-DP进行,由于PRFI Safe PROFIBUS规范的发展,允许安全型功能的数据和标准报文帧一起传送。
(5)S7-400F/FH的结构
①单通道单路I/O配置 设备需要带安全性保护的PLC来控制,不必是容错性的。配置如下:1个带F运行许可证的CPU417-4,1条PROFIBUS-DP通信线,带IM153-2FO的ET200M,和无冗余设计的安全型信息模块。出现故障时I/O停止工作,安全型信号模块被关闭。
②单通道切换式I/O配置 设备需要带安全性保护的PLC来控制,CPU一侧采用容错技术,配置如下:两个带F运行许可证的CPU417-4H,两条PROFIBUS-DP通信线,两个有两块IM153-FO(冗余)的ET200M,和无冗余设计的安全型信息模块。如果其中的1个CPU417-4H、1条PROFIBUS-DP通信线或1块IM153-3FO出现故障,系统还能继续工作。如果安全型信号模块或ET200M出现故障,I/O停止工作,安全型模块被关闭。
③S7-400FH冗余切换式I/O配置 设备需要带安全性保护的PLC来控制,CPU一侧采用容错技术,配置如下:两个带F运行许可证的CPU417-4,两条PROFIBUS-DP通信线,两个有两块IM153-2FO(冗余)的ET200M,和冗余设计的安全型信息模块,如果其中的1个CPU,1条PROFIBUS-DP通信线,1套安全型信号模块或1个ET200M出现故障,系统还能继续工作,在S7-400F/FH自动化系统中要使用标准模块,但是它们不能与ET200M一起使用。
1.10 多CPU处理
多CPU处理运行是指在S7-400容易地彼此拆开并可以单独控制,则各CPU分别处理不同的部分,每个CPU访问分配给它的模块。IEC(国际电工委员会)是为电子技术的所有领域制定全球标准的世界性组织。IEC 61131是PLC的,1979年成立了IEC 61131工作组,1992~1995年发布了IEC 61131标准中的1~4部分,我国在1995年11月发布了GB/T 15969-1/2/3/4(等同于IEC 61131-1/2/3/4)。
IEC 61131由以下五部分组成:
(1)通用信息 定义PLC的术语,PLC的主要功能和特点,包括典型的PLC中一般概念的定义和功能特征,例如用户程序的循环处理、输入输出过程映像,以及编程设备、PLC和人机接口的分工。
(2)设备要求与测试 具体说明对PLC电气、机械和功能的要求,以及对产品的检验方法,对下述各项指标都作了要求:温度、湿度、供电范围、接口保护,数字量信号的工作范围,以及机械应力等。
(3)编程语言 通过对词汇、句法和语义的描述和例子,定义了PLC的软件模型,编程语言的标准和5种编程语言:梯形图、功能块图、指令表、顺序功能图和结构化文本。
(4)用户指南 作为一个指南,对从事自动项目的⑤附加的语法规则和编程实例。标准中有两种图形语言——梯形图和功能块图,还有两种文字语言——指令表和结构文本,可以认为顺序功能图是一种结构块控制程序流程图。
2.1.2 STEP7中的编程语言触点和线圈等组成的独立电路称为网络(Network),见图2-2,编程软件自动为网络编号。
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