文档介绍：PLC 系统软件冗余的说明与实现软件冗余基本信息介绍软件冗余是 Siemens 实现冗余功能的一种低成本解决方案, 可以应用于对主备系统切换时间要求不高的控制系统中。 A .系统结构 Siemens 软件冗余系统的软件、硬件包括: 1 套 STEP7 编程软件( )加软冗余软件包() ; 2 套 PLC 控制器及 I/O 模块,可以是 S7-300 或 S7-400 系统; 3 条通讯链路, 主系统与从站通讯链路( PROFIBUS 1 )、备用系统与从站通讯链路( PROFIBUS 2 )、主系统与备用系统的数据同步通讯链路( MPI 或 PROFIBUS 或 ); 若干个 ET200M 从站,每个从站包括 2个 IM153-2 接口模块和若干个 I/O 模块; 除此之外,还需要一些相关的附件,用于编程和上位机监控的 PC-Adapter ( 连接在计算机串口)或 CP5611 ( 插在主板上的 PCI 槽上)或 CP5511 ( 插在笔记本的 PCMIA 槽里)、 PROFIBUS 电缆、 PROFIBUS 总线链接器等; 下图说明了软冗余系统的基本结构: 图2 可以看出,系统是由两套独立的 S7-300 或 S7-400 PLC 系统组成,软冗余能够实现: I. 主机架电源、背板总线等冗余; II. PLC 处理器冗余; III . PROFIBUS 现场总线网络冗余(包括通讯接口、总线接头、总线电缆的冗余); IV. ET200M 站的通讯接口模块 IM153-2 冗余。软冗余系统由 A和B 两套 PLC 控制系统组成。开始时, A 系统为主, B 系统为备用,当主系统A 中的任何一个组件出错,控制任务会自动切换到备用系统 B 当中执行,这时, B 系统为主, A 系统为备用,这种切换过程是包括电源、 CPU 、通讯电缆和 IM153 接口模块的整体切换。系统运行过程中,即使没有任何组件出错,操作人员也可以通过设定控制字,实现手动的主备系统切换,这种手动切换过程,对于控制系统的软硬件调整,更换,扩容非常有用,即 Altering Configuration and Application Program in RUN Mode 。 B .系统工作原理在软冗余系统进行工作时, A、B 控制系统(处理器,通讯、 I/O )独立运行,由主系统的 PLC 掌握对 ET200 从站中的 I/O 控制权。 A、B 系统中的 PLC 程序由非冗余( non-duplicated )用户程序段和冗余( redundant backup ) 用户程序段组成,主系统 PLC 执行全部的用户程序,备用系统 PLC 只执行非冗余用户程序段,而跳过冗余用户程序段。下面我们看一下软冗余系统中 PLC 内部的运行过程: 图3 主系统的 CPU 将数据同步到备用系统的 CPU 需要几个程序扫描循环: 图4 数据同步所需要的时间取决于同步数据量的大小和同步所采用的网络方式(图 2 中的紫色网络线), MPI 方式周期最长, PROFIBUS 方式适中, 网方式最快。 PROFIBUS 网络 Mbaud 以太网 10 MBaud MPI 网络 kBaud 每 60ms 传送 240 个字节数据每 48ms 传送 240 个字节数据每 152ms 传送 76 个字节数据表1 用户需要在初始化程序中( OB100 )定义冗余部分的数据区,该数据区可以包括:一个过程映象区( process image area ),一个定时器区( IEC timer area ) ,一个计数器区( IEC counter area ),一个位地址区( memory address area )和一个数据块区( data block area ), S7-300 同步的最大数据量为 8 kByte s, S7-400 同步的最大数据量 64kBytes 。主备系统的切换时间= 故障诊断检测时间+ 同步数据传输时间+ DP 从站切换时间如果 CPU 的故障是停机或断电,则故障诊断为大约 100 - 1000 毫秒, 315 - 2DP 同步 1000 字节的数据所需的时间大约为 200 - 300ms ,8个 DP 从站的切换时间在 100ms 左右。您可以在软冗余手册当中找到关于切换时间的具体说明。无论控制程序循环扫描到哪里,当前激活的系统(即主系统)随时都会接收并处理报警, 这样,在主系统 A 与备用系统 B 进行切换过程中产生的 alarm 存在被丢失的可能。 C .产品订货信息如下给软冗余系统相关产品的订货信息: 产品名称订货号描述 CPU 系列 CPU314C-2DP 6ES7 314-6CF00-0AB0 S7-300 系列只