西門子FM455C控制模塊   6ES74550VS000AE0

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廣州鴻懿電氣設(shè)備有限公司     工程師：*

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西門子FM455C控制模塊   6ES74550VS000AE0

冗余原理

S7-400H 按“熱備份”模式下的主動(dòng)冗余原理工作（發(fā)生故障時(shí)執(zhí)行無(wú)反應(yīng)的自動(dòng)切換）。根據(jù)該原理，在*運(yùn)行期間，兩個(gè)子單元都處于激活狀態(tài)。發(fā)生故障時(shí)，未發(fā)生故障的設(shè)備獨(dú)自接管過(guò)程控制。

為確保平穩(wěn)接管，必須通過(guò)*控制器鏈路實(shí)現(xiàn)高速、可靠的數(shù)據(jù)交換。

在故障轉(zhuǎn)移期間，設(shè)備會(huì)自動(dòng)保留：

• 相同的用戶程序
• 相同的數(shù)據(jù)塊
• 相同的過(guò)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(chǔ)器等

這意味著，這兩個(gè)設(shè)備始終保持在狀態(tài)，并且可以在出現(xiàn)故障時(shí)獨(dú)立地繼續(xù)執(zhí)行控制。

采用冗余 I/O 操作時(shí)，這會(huì)帶來(lái)以下結(jié)果：

• 在*的運(yùn)行期間，兩個(gè)模塊均處于激活狀態(tài)，例如在采用冗余輸入時(shí)，將通過(guò)兩個(gè)模塊讀取共用傳感器（也可以是兩個(gè)傳感器）的信號(hào)，對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較并提供給用戶以作為用于進(jìn)一步處理的統(tǒng)一值。采用冗余輸出時(shí)，由用戶程序計(jì)算的值通過(guò)兩個(gè)模塊進(jìn)行輸出。
• 發(fā)生故障時(shí)（例如，兩個(gè)輸入模塊之一出現(xiàn)故障），不再對(duì)有故障的模塊尋址，發(fā)生故障信號(hào)，僅未受影響的模塊繼續(xù)運(yùn)行。在線進(jìn)行修復(fù)之后，將再次對(duì)兩個(gè)模塊尋址。

同步

為了實(shí)現(xiàn)無(wú)反應(yīng)切換，需要對(duì)兩個(gè)子單元進(jìn)行同步。

S7-400H 遵循“時(shí)間驅(qū)動(dòng)的同步”工作原理。

每當(dāng)子單元中發(fā)生可能導(dǎo)致不同內(nèi)部狀態(tài)的事件時(shí)，都會(huì)執(zhí)行同步操作，例如在發(fā)生以下事件時(shí)：

• 直接訪問(wèn) I/O
• 中斷、報(bào)警
• 更新用戶時(shí)間
• 通過(guò)通信功能修改數(shù)據(jù)

同步是通過(guò)操作系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行的，可在編程階段將其忽略。

自檢

S7-400H 可執(zhí)行大量自檢。自檢涉及以下方面：

• *控制器的連接
• *處理單元
• 處理器/ASIC
• 存儲(chǔ)器

報(bào)告每個(gè)檢測(cè)到的故障。

啟動(dòng)時(shí)自檢

啟動(dòng)時(shí)，每個(gè)子單元都會(huì)完整執(zhí)行全部自檢功能。

循環(huán)操作期間的自檢

完整的自檢分布在多個(gè)循環(huán)中。每個(gè)循環(huán)僅執(zhí)行一小部分自檢，因此，實(shí)際控制器所承受的負(fù)荷不是很大。

組態(tài)、編程

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

對(duì) S7-400H 編程需要使用 STEP 7 V5.2。

I/O 模塊的組態(tài)

硬件組態(tài)時(shí)，用戶必須通過(guò) HW Config 相互形成冗余的模塊。只需要在冗余模式下運(yùn)行的模塊以及要作為“冗余伙伴”的第二個(gè)模塊。在用戶程序中，應(yīng)訪問(wèn)具有zui低地址的模塊。第二個(gè)地址不向用戶顯示，并且含有冗余和非冗余 I/O 的控制部分的編程*相同。與非冗余 I/O 之間的*差別是塊庫(kù)中的兩個(gè)函數(shù)塊（RED_IN 和 RED_OUT），需要在用戶程序的開(kāi)始處和結(jié)束處調(diào)用這兩個(gè)函數(shù)塊。

在 STEP 7 V5.3 或更高版本中，該庫(kù)已作為標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)集成到 STEP 7 中。

S7-400H

S7-400F/FH 滿足下列安全要求：

• 要求等級(jí) AK 1 至 AK 6，根據(jù) DIN V 19250/DIN V VDE 0801
• 安全要求等級(jí) SIL 1 至 SIL 3，根據(jù) IEC 61508
• Cat1 至 Cat4，根據(jù) EN 954-1

操作模式

S7-400F/FH 的安全功能包含在 CPU 的 F 程序中，并包含在故障安全信號(hào)模塊中。

信號(hào)模塊通過(guò)差異分析和測(cè)試信號(hào)注入來(lái)監(jiān)控輸出和輸入信號(hào)。

通過(guò)定期自檢、命令測(cè)試以及按時(shí)間順序執(zhí)行的邏輯程序執(zhí)行檢查，CPU 可檢查控制器的運(yùn)行是否正常。此外，通過(guò)狀態(tài)監(jiān)視 (sign-of-life) 請(qǐng)求，還可以檢查 I/O 狀況。

若在系統(tǒng)中診斷出故障，則將系統(tǒng)切換到安全狀態(tài)。

F-Runtime 許可證

必須將 F-Runtime 許可證加載到 CPU 上以運(yùn)行 S7-400F/FH。每個(gè) S7-400F/FH 都需要一份許可證。

編程

S7-400F/FH 的編程方式與其它 SIMATIC S7 系統(tǒng)的編程方式相同。非故障安全工廠部分的用戶程序可用成熟可靠的編程工具（如 STEP 7）來(lái)創(chuàng)建。

S7 F Systems 可選軟件包

編程安全相關(guān)的程序段時(shí)，需要使用可選軟件包“S7 F Systems”。該軟件中包括創(chuàng)建 F 程序所需的全部函數(shù)和塊。

對(duì)于包含安全功能的 F 程序，可使用 CFC 調(diào)用來(lái) F 庫(kù)中的函數(shù)塊并進(jìn)行互連。使用 CFC 可以簡(jiǎn)化工廠的組態(tài)和編程工作，由于工廠范圍內(nèi)具有統(tǒng)一的表示形式，也將簡(jiǎn)了驗(yàn)收測(cè)試。無(wú)需使用額外工具，程序員就可以*專注于安全相關(guān)應(yīng)用程序。

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FX系列PLC的分頻器

提示：

用PLC可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的任意分頻。如圖2-80所示是一個(gè)脈寬可調(diào)電路。待分頻的脈沖信號(hào)加在XO端，在*個(gè)脈沖信號(hào)到來(lái)時(shí)，M100產(chǎn)生一個(gè)掃描周期的脈沖，使M100的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合一個(gè)掃描周期。這時(shí)確定Y0狀態(tài)的前提是Y0置0，M100置1。圖2-80中，Y0工作條件的兩個(gè)支路中1號(hào)支路接通，2號(hào)支路斷開(kāi)，Y0置1。*個(gè)脈沖到來(lái)一

    用PLC可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的任意分頻。如圖2-80所示是一個(gè)脈寬可調(diào)電路。待分頻的脈沖信號(hào)加在XO端，在*個(gè)脈沖信號(hào)到來(lái)時(shí)，M100產(chǎn)生一個(gè)掃描周期的脈沖，使M100的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合一個(gè)掃描周期。這時(shí)確定Y0狀態(tài)的前提是Y0置0，M100置1。圖2-80中，Y0工作條件的兩個(gè)支路中1號(hào)支路接通，2號(hào)支路斷開(kāi)，Y0置1。*個(gè)脈沖到來(lái)一個(gè)掃描周期后，M100置0，Y0置1，在這樣的條件下分析Y0的狀態(tài)，第二個(gè)支路使Y0保持置1。當(dāng)?shù)诙€(gè)脈沖到來(lái)時(shí)，M100產(chǎn)生一個(gè)掃描周期的單脈沖，這時(shí)Y0置1，M100也置1，這使得Y0的狀態(tài)由置1變?yōu)橹?。第二個(gè)脈沖到來(lái)一個(gè)掃描周期后，Y0置0且M100也置0直到第三個(gè)掃描到來(lái)時(shí)Y0及M100的狀態(tài)和*個(gè)脈沖到來(lái)時(shí)*相同，Y0的狀態(tài)變化將重復(fù)前邊討論過(guò)的過(guò)程。通過(guò)以上的分析可知，X0每送兩個(gè)脈沖，Y0產(chǎn)生一個(gè)脈沖，完成了對(duì)輸入信號(hào)的分頻。

    圖2-80    脈寬可調(diào)電路

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