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应用探讨——冗余系统的选型与配置讨论

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主题:应用探讨——冗余系统的选型与配置讨论


只看楼主 只看精华 楼主 2011-07-19 09:37:16
在工业生产自动化的过程中,容错技术或冗余方案是一种满足连续生产要求,提高控制系统可靠性和可用性的有效手段。西门子冗余系统S7-400H因其具有高可用性的特点,在很多行业中应用非常广泛;如电厂,是花化工,冶金,水处理等等。
但在实际使用过程中,对S7-400H的各种配置方案,大家可能有各种疑惑,比如:
 冗余系统的I/O配置
 冗余CPU与标准CPU的通讯,
 冗余CPU与非冗余DP接口从站的连接
 冗余系统的相关兼容性问题
 其他与S7-400H系统配置相关的问题
为此,我们专门开设这个集中交流的平台,大家可以就自己工程中的使用冗余系统(如系统选型与配置、软件组态)中的问题、心得、技巧等,畅所欲言,分享切磋。正在使用或准备使用冗余系统的用户,也可以就自己的需求和大家来探讨,在扩展思路的同时,相信也会有意想不到的收获。
下载中心参考文档:
文档编号:F0153
文档编号:F0247
文档编号:F0470
文档编号:F0541
文档编号:F0497
文档编号:A0144
文档编号:F0349
文档编号:F0244
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只看楼主 只看精华 1楼 2011-07-19 15:10:05
400H控制器主要应用在一些要求系统冗余/热备的场合.
刚开始接触S7-400H控制器时,有些困惑,毕竟跟标准的S7-400系列的CPU不太一样。
推荐《西门子冗余系统指南》这个文档,很受用!

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只看楼主 只看精华 2楼 2011-07-19 19:30:28
1.冗余系统的I/O配置:需要支持冗余的IO卡件来完成;常碰到的是关于钝化的问题;下载中心有相关的资料。跟非IO冗余系统相比,需要注意的是对备用通道的处理。非冗余IO卡件往往不需要处理也可以正常使用;但对于IO冗余,还需要将备用通道带上负载的,否则就会产生钝化;

2.冗余CPU与标准CPU的通讯:这个问题还是要看采用何种通讯方式。
2.1如果采用DP通讯的方式,标准做法这是使用Y-LINK实现;H型CPU都是400系列的,因此,400系列的CPU采用DP通讯,需要作为主站,而300CPU作为从站;
2.2如果采用以太网的通讯方式,则需要在双方的CPU中编写通讯程序;下载中心同样有相关的资料。不过资料中介绍,需要编写一个切换程序,即单CPU与H-CPU要注意切换的概念。但在实施中,我采取的做法是不做切换程序,而是单CPU与H-CPU采用两套程序同时运行;个人感觉两种方法都可以;

3.冗余CPU与非冗余DP接口从站的连接:这个问题如同我在2中提到的一样,采用Y-LINK的来实现。非冗余DP接口分为带有DP接口的CPU,和带有DP的CP卡以及带有DP口的第三方产品;但不论采用何种方式,都需要导入GSD文件,然后进行硬件组态;通讯双方定义I区,O区相应地址,但这里需要注意的是双方组态的I区,O区的顺序;即A方I区对应B方O区,A方O区对应B方I区,而且顺序要相对应,否则通讯数据交换失败;

4.冗余系统的相关兼容性问题:
4.1兼容性问题首先考虑的是使用软件版本的问题.不同版本支持的硬件是有所不同的。硬件是向下兼容的。如果使用高版本的硬件,但软件不支持,直接组态成低版本的就可以了。对于PCS7来说,如果不是HSP补丁,通过UPDATE更新的硬件使用也是无效的。
4.2兼容性的问题还要考虑使用的通讯网卡:对于OS站与H型CPU的数据交换必须使用CP1613,CP1623等工业网卡,普通网卡是不能进行冗余通讯的;而且以太网的通讯协议必须是ISO。TCP/IP不支持硬冗余;
4.3对于软冗余,本人不提倡;因为因此方案实施的最大问题就是切换时间;无法达到硬冗余的“无切换时间”的能力。

5.其他与S7-400H系统配置相关的问题
5.1网络冗余
5.2冗余接口模块
5.3支持可插拔底板
5.4供电电源的冗余
5.5电源切换装置
5.6时间同步
5.7OS的冗余设置
5.8AS的冗余设置
5.9冗余SERVER的设置
。。。。。。
暂时想到这些

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只看楼主 只看精华 3楼 2011-07-20 09:00:37
quote:以下是引用凌波微步在2011-07-19 19:30:28的发言:
5.其他与S7-400H系统配置相关的问题
5.1网络冗余
5.2冗余接口模块
5.3支持可插拔底板
5.4供电电源的冗余
5.5电源切换装置
5.6时间同步
5.7OS的冗余设置
5.8AS的冗余设置
5.9冗余SERVER的设置
。。。。。。
暂时想到这些

其实很多时候是在400H与上位(如WinCC)通讯的时候会出现很多问题

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只看楼主 只看精华 4楼 2011-07-20 13:29:46
手头正有个方案要定:关于 冗余IO的,400系列的IO 模块 与 ET200M 从站IO 模块,这两种系统方案各有什么优劣?

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只看楼主 只看精华 5楼 2011-07-22 09:14:25
quote:以下是引用colon在2011-07-20 13:29:46的发言:
手头正有个方案要定:关于 冗余IO的,400系列的IO 模块 与 ET200M 从站IO 模块,这两种系统方案各有什么优劣?

同问!
随便想请教一下, 冗余I/O和切换I/O是一个概念吗?

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只看楼主 只看精华 7楼 2011-07-22 11:33:11
quote:以下是引用colon在2011-07-20 13:29:46的发言:
手头正有个方案要定:关于 冗余IO的,400系列的IO 模块 与 ET200M 从站IO 模块,这两种系统方案各有什么优劣?

1、中央和扩展设备中的IO冗余:
信号摸板成对安装在两个CPU系统中,是IO模块具有冗余性,当一个CPU因故障掉电时,连接的IO模块被认为是故障不能被识别。
2、单边DP从站中的IO冗余:
信号模板成对安装在有源底板总线的分布式IO设备ET200M中,但当其中一个PROFIBUS从站断线或CPU因故障掉电时,连接的模块被认为是故障而不能被识别。
3、切换式DP从站IO冗余:
信号模板成对安装在有源底板总线的分布式IO设备ET200M中,这种方式下,即使IO从站CPU故障也不会影响IO模块。
4、单机模式H系统CPU中的IO冗余:
当主站CPU因故障而停机时,IO冗余不能实现。

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只看楼主 只看精华 9楼 2011-07-22 18:49:24
对于冗余系统中进行I/O冗余配置, 400系列的I/O模块 与 ET200M分布式I/O模块 比较来看:
1. 400系列I/O模块,不能像分布式ET200M组态切换式冗余I/O,即I/O模块只能由单个CPU管理.
2. 400系列I/O模块组态冗余I/O时,不如像ET200M组态冗余I/O时那样方便使用MTA端子板.
3. 400系列I/O模块,在成本上高于使用ET200M分布式I/O.

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只看楼主 只看精华 10楼 2011-07-22 19:57:41
quote:以下是引用若可若何若舸在2011-07-22 09:14:25的发言:
quote:以下是引用colon在2011-07-20 13:29:46的发言:
手头正有个方案要定:关于 冗余IO的,400系列的IO 模块 与 ET200M 从站IO 模块,这两种系统方案各有什么优劣?

同问!
随便想请教一下, 冗余I/O和切换I/O是一个概念吗?

冗余IO:两个冗余的通道IO是同时采集信号,同时发送信号;IO有运算,例如AO4~20MA信号,如果冗余IO都正常的话,那么各输出一半的电流;
IO切换:切换的概念是只有1个IO有效,但出现故障后,切换到另一个IO通道上,这就是本质上的区别。
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只看楼主 只看精华 11楼 2011-07-24 15:33:21
400H与WinCC冗余比较好做,但是和触摸屏还是有点费劲,官方介绍的可以增加硬件或者软件解决:硬件需要额外的费用,软件需要代码实现。
软件实现的方法一般都是通过判断主CPU的心跳来确定和哪台PLC连接,但是有的文档提到需要在Netpro中网络配置,有人说不需要配置,不知哪位大侠有空做个实验?

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只看楼主 只看精华 12楼 2011-07-24 19:06:39
quote:以下是引用凌波微步在2011-07-22 19:57:41的发言:
冗余IO:两个冗余的通道IO是同时采集信号,同时发送信号;IO有运算,例如AO4~20MA信号,如果冗余IO都正常的话,那么各输出一半的电流;
IO切换:切换的概念是只有1个IO有效,但出现故障后,切换到另一个IO通道上,这就是本质上的区别。

也就是说, 冗余I/O和切换I/O是可以同时共存的东西, 可以这么理解吧.

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只看楼主 只看精华 13楼 2011-07-24 22:46:08
quote:以下是引用若可若何若舸在2011-07-24 19:06:39的发言:
quote:以下是引用凌波微步在2011-07-22 19:57:41的发言:
冗余IO:两个冗余的通道IO是同时采集信号,同时发送信号;IO有运算,例如AO4~20MA信号,如果冗余IO都正常的话,那么各输出一半的电流;
IO切换:切换的概念是只有1个IO有效,但出现故障后,切换到另一个IO通道上,这就是本质上的区别。

也就是说, 冗余I/O和切换I/O是可以同时共存的东西, 可以这么理解吧.

理论上是可以混用的。但意义何在?还是要考虑合理性!

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只看楼主 只看精华 14楼 2011-07-25 12:48:21
学习ing。请教个MTA板子的问题。
在做冗余IO的时候,有的需要附加电路,比如断线检测是要接电阻,部分输出模板要附加二极管....有的模板有配套的MTA接口板,有的则没有?
1.附带MTA的 IO模块,模块和MTA 通过 接口卡连接后,模块并没有接线的端口了,是不是对于这种模块 无需要做任何后续工作,所有的功能都集成在MTA 接口板中了?(包括断线检测,输出二极管)
2.对于没有配套MTA板的 IO 模块该怎么办?自己焊接么?(故障点太多,维护难度大),

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只看楼主 只看精华 16楼 2011-07-27 13:32:34
只做过CPU冗余,网络冗余,上位机冗余!
但不知道IO冗余怎么配置,到底值不值的或者说有没有必要。
生活就是不断寻找你想要的东西
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只看楼主 只看精华 17楼 2011-07-27 17:47:43
接触过很多H系统,PS、CPU、CP冗余,网络冗余(冗余)
I/O冗余应该来说也很重要的,但不知道为什么公司怎么都不上I/O冗余
 
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只看楼主 只看精华 18楼 2011-08-02 09:11:53
冗余系统中的核心是冗余CPU, 旨在增加系统可用性, 说白了就是让CPU不停机, 因为CPU很重要. 如果对于某些I/O, 在系统中也很重要, 那冗余I/O就很必要了.
应该这么理解吧, 但没用过, 像MTA板什么的应该怎么用呢?

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只看楼主 只看精华 19楼 2011-08-02 16:00:57
quote:以下是引用wondman在2011-07-25 12:48:21的发言:
学习ing。请教个MTA板子的问题。
在做冗余IO的时候,有的需要附加电路,比如断线检测是要接电阻,部分输出模板要附加二极管....有的模板有配套的MTA接口板,有的则没有?
1.附带MTA的 IO模块,模块和MTA 通过 接口卡连接后,模块并没有接线的端口了,是不是对于这种模块 无需要做任何后续工作,所有的功能都集成在MTA 接口板中了?(包括断线检测,输出二极管)
2.对于没有配套MTA板的 IO 模块该怎么办?自己焊接么?(故障点太多,维护难度大),

1. 当使用了MTA端子模块后,模块与MTA的连接可以通过配套的连接电缆完成。因此,这里可以只考虑MTA端子模块与现场传感器/执行器等的连接。
MTA端子模块已经集成了很多可能需要的功能,DI的断线检测、输出二极管的集成、供电的冗余等都已集成于MTA端子模块中。无须用户再考虑自己设计电路的问题。
2. 并不是所有的I/O模块都支持冗余I/O;
也并不是所有支持冗余I/O的模块都有对应的MTA端子模块。
若没有对应的MTA端子模块,就只能考虑自己设计电路板或用第三方的MTA端子模块。
所以,建议选取冗余I/O硬件时,从可配置的MTA出发考虑,选取I/O模块。
有关MTA的手册可以参考:《ET 200M MTA 端子模块》http://www.ad.siemens.com.cn/download/searchResult.aspx?searchText=22091986"

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只看楼主 只看精华 20楼 2011-08-04 08:48:54
现场有一个棘手的问题:
冗余的H-CPU与单的H-CPU可以通过建冗余连接通讯.
现场有一个普通的CPU416-2D, 怎么处理与冗余CPU通讯呢?
在Netpro中只能建S7连接, 建不了S7冗余连接啊??

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只看楼主 只看精华 21楼 2011-08-04 16:27:50
quote:以下是引用凌波微步在2011-07-24 22:46:08的发言:
理论上是可以混用的。但意义何在?还是要考虑合理性!

以前用过300PLC带ET200M从站, 但400H的PLC带的时候好像好麻烦, 还需要一个叫什么总线模块的东西? 那个是用来做什么的啊?

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只看楼主 只看精华 22楼 2011-08-08 10:31:42
总线模块应该就是那种有源背板模块, 可能是冗余系统里就得用这种模块, 好像不能用U型连接器.

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