容錯(cuò)通訊

帶有容錯(cuò)通信功能的SIMATIC提供了一種新的通信類型，該通信類型具有以下特點(diǎn)：

• 可用性更高：
  發(fā)生故障時(shí),，憑借其多達(dá)4個(gè)的冗余連接,，可以繼續(xù)通信。必要的切換工作對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)是透明的,。
• 工作簡(jiǎn)單,；
  容錯(cuò)處理對(duì)于用戶也是透明的?？墒褂糜糜跇?biāo)準(zhǔn)通訊的用戶程序,，無(wú)需修改。冗余功能的定義僅需在參數(shù)化階段就可以完成,。

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

取決于對(duì)可用性的需求,，可以使用不同的組態(tài)選項(xiàng)：

• 單一總線或冗余總線。
• 線型拓?fù)浜铜h(huán)型拓?fù)淇偩€,。

運(yùn)行模式

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)（控制轉(zhuǎn)換給備用設(shè)備）
• 兩個(gè)子設(shè)備的同步
• 自檢

冗余原理

S7-400H的工作符合“熱備份”模式的主動(dòng)冗余原理（支持故障發(fā)生時(shí)的無(wú)重啟自動(dòng)切換功能）。根據(jù)該原理,，在無(wú)故障運(yùn)行期間,，兩個(gè)子單元都處于工作狀態(tài),。當(dāng)故障發(fā)生時(shí),，未出現(xiàn)故障的設(shè)備將獨(dú)立地接管過(guò)程控制。

為了確保平穩(wěn)的控制接管,，必須通過(guò)中央控制器鏈路實(shí)現(xiàn)高速,、可靠的數(shù)據(jù)交換。

在控制轉(zhuǎn)移期間，設(shè)備自動(dòng)地使用

• 相同的用戶程序
• 相同的數(shù)據(jù)塊
• 相同的過(guò)程圖像內(nèi)容
• 相同的數(shù)據(jù),，例如定時(shí)器,、計(jì)數(shù)器、位存儲(chǔ)單元等

這意味著,，這兩個(gè)設(shè)備的更新操作始終完全一樣,，并可以在出現(xiàn)故障時(shí)獨(dú)立地繼續(xù)執(zhí)行控制功能。

I/O 工作于冗余模式時(shí),，其結(jié)果將是：

• 在沒有故障的工作期間,，兩個(gè)模塊均處于工作狀態(tài)，即,，在存在冗余輸入的情況下,，例如通過(guò)兩個(gè)模塊讀入的共用傳感器（也可以設(shè)置兩個(gè)傳感器）的信號(hào)，會(huì)對(duì)其結(jié)果進(jìn)行比較,，以將一致性的值提供給用戶以進(jìn)一步處理,。對(duì)于冗余輸出來(lái)說(shuō)，由用戶程序計(jì)算出的值通過(guò)兩個(gè)模塊來(lái)輸出,。
• 如果出現(xiàn)了故障,，例如輸入模塊中有一個(gè)或者兩個(gè)均出現(xiàn)了故障，則不再尋址故障模塊,，且對(duì)故障進(jìn)行報(bào)告處理,，此后，僅使用未出現(xiàn)故障的模塊繼續(xù)工作,。聯(lián)機(jī)修理工作完成之后,，又可以尋址兩個(gè)模塊。

對(duì)于無(wú)重啟切換,，必須實(shí)現(xiàn)兩個(gè)子單元的同步,。

S7-400H采用“事件驅(qū)動(dòng)同步”技術(shù)。

同步操作伴隨著導(dǎo)致兩個(gè)子單元內(nèi)部狀態(tài)出現(xiàn)差異的每個(gè)事件而進(jìn)行,。這些事件的發(fā)生情況例如有：

• 直接訪問 I/O
• 中斷,、報(bào)警
• 更新用戶時(shí)間，或
• 使用通信功能更改數(shù)據(jù),。

同步由操作系統(tǒng)自動(dòng)完成,，程序編制期間無(wú)需處理。

S7-400H

• 具有冗余設(shè)計(jì)的高可用性自動(dòng)化系統(tǒng),。
• 用于具有很高故障安全要求的應(yīng)用：
  重新啟動(dòng)成本很高,、停產(chǎn)代價(jià)高昂、幾乎不需要監(jiān)視且維護(hù)選項(xiàng)較少的過(guò)程,。
• 冗余設(shè)計(jì)的集功能
• 提高 I/O 的可用性：切換式 I/O 配置
• 也可使用具有標(biāo)準(zhǔn)可用性的 I/O：?jiǎn)蝹?cè)配置
• 熱后備：發(fā)生故障時(shí),，自動(dòng)切換到備用設(shè)備。
• 包含 2 個(gè)單獨(dú)機(jī)架或一個(gè)分隔式中央機(jī)架的配置
• 通過(guò)冗余 PROFIBUS DP 或系統(tǒng)冗余 PROFINET I/O 來(lái)連接切換式 I/O。

S7-400F/FH

• 故障安全型自動(dòng)化系統(tǒng),，適用于具有很高安全要求的工廠
• 符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的安全要求（IEC 61508 的 SIL 3,、DIN V 19250 的 AK6 以及EN 954-1 的 Cat.4）
• 如果需要，也可通過(guò)冗余設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)
• 不對(duì)安全相關(guān) I/O 進(jìn)行額外接線
• 通過(guò)采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP 實(shí)現(xiàn)安全通信
• 基于帶有故障安全模塊的 S7-400H 和分布式 ET 200 I/O
• 適用于非安全相關(guān)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)模塊也可以在自動(dòng)化系統(tǒng)中使用
• 隔離模塊用于在一個(gè) ET 200M 的安全模式下組合使用故障安全模塊和標(biāo)準(zhǔn)模塊,。

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)中央控制器兩個(gè)同步模塊，用于通過(guò)光纜連接兩個(gè)設(shè)備,。
• 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)展單元和/或帶有I/O模塊的 ET 200M 分布式 I/O 設(shè)備,。

*重要的功能始終采用冗余型設(shè)計(jì)。

I/O可以組態(tài)為常規(guī)可用性型和switched型,。

常規(guī)可用I/O（單邊組態(tài)）

在單邊組態(tài)中,，I/O模塊為單通道設(shè)計(jì)，僅能由兩個(gè)中央控制器中的一個(gè)來(lái)尋址,。單邊I/O模塊可以插接

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

.

在I/O尋址設(shè)備工作正常的情況下,，從單邊讀入的信息始終可以被兩個(gè)中央控制器使用。在出現(xiàn)故障的情況下,，受到影響的中央控制器的I/O模塊將會(huì)停止工作,。

單邊組態(tài)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(duì)稱設(shè)計(jì)。

增加可用性（倒換型配置）

在switched組態(tài)中,，I/O模塊為單通道設(shè)計(jì),，但是其尋址工作是由兩個(gè)中央控制器通過(guò)冗余PROFIBUS DP完成。Switched I/O模塊僅能插接

• 一個(gè)ET 200M分布式I/O設(shè)備

.

至中央控制器的連接通過(guò)PROFIBUS DP實(shí)現(xiàn),。此時(shí),，switched ET 200M連接至兩個(gè)子單元上。

I/O 的冗余性

3.1版以及更高版本的操作系統(tǒng)均支持冗余I/O,。

冗余 I/O 模塊以冗余方式成對(duì)配置,。使用冗余I/O可以實(shí)現(xiàn)可用性的*大化,，因?yàn)檫@種工作模式能夠容忍一個(gè)CPU、PROFIBUS或者信號(hào)模塊出現(xiàn)故障,。

配置選項(xiàng)

可進(jìn)行下列配置：

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

適宜的 I/O 模塊

彼此冗余的模塊的類型必須相同,，且采用相同的設(shè)計(jì)（例如，均為集中式或者均為分布式）,。插槽不強(qiáng)制規(guī)定,。不過(guò)，出于可用性原因,，建議在不同的站中使用,。關(guān)于可以使用哪些模塊，請(qǐng)咨詢用戶支持部門或者參考相關(guān)手冊(cè),。

FM 和 CP 的冗余

這兩種不同的組態(tài)都可以以冗余方式使用功能模塊（FM）和通信處理機(jī)（CP）：

• 切換冗余設(shè)計(jì)：
  功能模塊（FM）/通信處理機(jī)（CP）可以成雙地連接至單個(gè)ET 200M或者一個(gè)switched ET 200M,。
• 雙通道冗余設(shè)計(jì)：
  功能模塊（FM）/通信處理機(jī)（CP）可以插接兩個(gè)子單元或者子單元所連接的擴(kuò)展單元（參見單邊組態(tài)）。

此時(shí)可以不同方式取得模塊的冗余性：

• 由用戶編程：
  在功能模塊和SIMATIC通信處理機(jī)上,，總體上說(shuō),，用戶可以對(duì)其冗余功能進(jìn)行編程。識(shí)別出主動(dòng)模塊,，當(dāng)檢測(cè)到可能出現(xiàn)故障時(shí)啟動(dòng)切換操作,。所需要的程序與用于配有冗余FM/CP的單個(gè)CPU的程序相一致：
• 由操作系統(tǒng)直接支持。
  對(duì)于SIMATIC NET-CP 443-1,，冗余由操作系統(tǒng)直接支持,。詳細(xì)信息，參見下面的“通信”,。