西門(mén)子CPU模塊6ES7431-1KF20-0AB0
SIMATIC S7-400 的數(shù)字量I/O S7-400
使 PLC 靈活地適應(yīng)各項(xiàng)任務(wù)
用于連接數(shù)字傳感器和執(zhí)行器
西門(mén)子CPU模塊6ES7431-1KF20-0AB0
上海翰粵公司在經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中精益求精，具備如下業(yè)務(wù)優(yōu)勢(shì)：
SIEMENS 可編程控制器
1、 SIMATIC S7 系列PLC、S7200、s71200、S7300、S7400、ET200
2、 邏輯控制模塊 LOGO！230RC、230RCO、230RCL、24RC、24RCL等
3、 SITOP 系列直流電源 24V DC 1.3A、2.5A、3A、5A、10A、20A、40A
4、HMI 觸摸屏TD200 TD400C TP177,MP277 MP377
SIEMENS 交、直流傳動(dòng)裝置
1、 交流變頻器 MICROMASTER系列：MM、MM420、MM430、MM440、ECO
MIDASTER系列：MDV
6SE70系列（FC、VC、SC）
2、全數(shù)字直流調(diào)速裝置 6RA23、6RA24、6RA28、6RA70 系列
SIEMENS 數(shù)控 伺服
1、840D、802S/C、802SL、828D 801D ：6FC5210,6FC6247,6FC5357,6FC5211,6FC5200,6FC5510,
2、伺服驅(qū)動(dòng) ： 6SN1123,6SN1145,6SN1146,6SN1118,6SN1110,6SN1124,6SN1125,6SN1128
上海翰粵自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司
：瞿曉明（ ）24小時(shí) ：
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Overview
- 采用冗余設(shè)計(jì)的容錯(cuò)自動(dòng)化系統(tǒng)
- 適合對(duì)故障安全要求很高的應(yīng)用
滿足重啟動(dòng)費(fèi)用高、昂貴的停機(jī)、極少的監(jiān)控以及很少的維護(hù)的過(guò)程應(yīng)用 - 冗余的集能
- 提高 I/O 的可用性：可切換的 I/O 的配置
- 也可使用標(biāo)準(zhǔn)化可用性 I/O：?jiǎn)芜吪渲?/li>
- 熱備用：發(fā)生故障時(shí)，無(wú)反應(yīng)地自動(dòng)切換到備用設(shè)備
- 采用 2 個(gè)獨(dú)立機(jī)架或一個(gè)分開(kāi)的*機(jī)架進(jìn)行配置
- 經(jīng)過(guò)冗余 PROFIBUS-DP 來(lái)連接切換的 I/O
西門(mén)子CPU模塊6ES7431-1KF20-0AB0Area of application
在許多自動(dòng)化領(lǐng)域中，對(duì)可用性和故障安全的需求越來(lái)越高。特別是在工程停機(jī)將造成極度損失的領(lǐng)域中。 在這種情況下，只有冗余系統(tǒng)滿足這樣的要求。
SIMATIC S7-400H 所具有的高的可用性可以滿足這些要求。 即使在一個(gè)或多個(gè)故障導(dǎo)致部分系統(tǒng)失靈時(shí)也能繼續(xù)運(yùn)行。 由于 SIMATIC S7-400 H 具有*的可用性，所以特別適合于下列應(yīng)用：
- 控制器故障后，過(guò)程重新啟動(dòng)會(huì)導(dǎo)致很高成本場(chǎng)合（通常在工業(yè)過(guò)程中）
- 停機(jī)時(shí)間很昂貴的過(guò)程
- 涉及貴重材料的過(guò)程（例如在制藥工業(yè)中）
- 無(wú)人監(jiān)管的應(yīng)用
- 涉及減少維護(hù)人員的應(yīng)用
訂貨數(shù)據(jù)
S7-400H 的訂貨數(shù)據(jù)可在相應(yīng)模塊“S7-400/S7-400H/S7-400F/FH”下找到。
Design
SIMATIC S7-400H 由以下部件組成：
- 2 個(gè)*控制器：
2 個(gè)單獨(dú)的 UR1/UR2 *控制器，或一個(gè)分隔式*控制器 (UR2-H) 上的 2 個(gè)區(qū)域。 - 每個(gè)*控制器的 2 個(gè)同步子模塊，用于通過(guò)光纖電纜連接兩個(gè)單元。
- 每個(gè)*控制器 1 個(gè) CPU 412-3H、1 個(gè) CPU 414-4H 或 1 個(gè) CPU 417-4H。
- *控制器中具有 S7-400 I/O 模塊。
- UR1/UR2/ER1/ER2 擴(kuò)展機(jī)架和/或帶 I/O 模塊的 ET 200M 分布式 I/O 站。
集中的功能總是以冗余方式實(shí)現(xiàn)的。
I/O 可為常備狀態(tài)，或進(jìn)行切換式連接。
常備 I/O（單側(cè)配置）
在單側(cè)配置情況下，I/O 模塊進(jìn)行單通道連接，并僅可由兩個(gè)*控制器之一來(lái)尋址。 在單側(cè)配置中運(yùn)行的 I/O 模塊可插到
- 一個(gè)*控制器和/或
- 擴(kuò)展機(jī)架/分布式 I/O 設(shè)備
在一側(cè)讀取的信息總可供兩個(gè)*控制器使用，前提是對(duì) I/O 尋址的設(shè)備運(yùn)行正常。 在發(fā)生故障時(shí)，受影響*控制器的 I/O 模塊停止運(yùn)行。
單側(cè)配置用于：
- 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)。
高可用性（切換式配置）
在切換式配置中，I/O 模塊進(jìn)行單通道連接，但它們可通過(guò)冗余 PROFIBUS DP 由兩個(gè)*控制器來(lái)尋址。 在切換式配置中運(yùn)行的 I/O 模塊只能插到
- 一個(gè) ET 200M 分布式 I/O 站
通過(guò) PROFIBUS DP 進(jìn)行*控制器的連接。 切換式 ET 200M 與兩個(gè)子單元相連。
I/O 的冗余性
I/O 冗余得到 V3.1 及以上版本操作系統(tǒng)的支持。
冗余 I/O 模塊以冗余方式成對(duì)配置。 冗余 I/O 提供了*的可用性，因?yàn)樗哂袑?duì) CPU、PROFIBUS 或信號(hào)模塊故障的容錯(cuò)功能。
可能的組態(tài)
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
相互冗余的模塊必須為相同類型與設(shè)計(jì)（例如，都為集中式或都為分布式），但對(duì)插槽未做規(guī)定。 不過(guò)，出于可用性原因，建議在不同的站中使用。 關(guān)于可使用哪些模塊，請(qǐng)咨詢客戶支持服務(wù)，或參閱手冊(cè)。
FM 和 CP 的冗余
功能模塊(FM)和通訊模塊(CP)可用于兩種不同的冗余配置中：
- 切換式冗余配置：
可將 FM/CP 以雙重形式連接到分開(kāi)的 ET 200M 中，或連接到一個(gè)切換式 ET 200M 中。 - 雙通道冗余配置：
FM/CP 可分別插到兩個(gè)子單元中，或插到與子單元相連的擴(kuò)展機(jī)架中（參見(jiàn)單側(cè)配置）。
此時(shí)可以不同方式取得模塊的冗余性：
- 由用戶編程：
對(duì)于功能模塊和 SIMATIC 通訊模塊，冗余功能一般可由用戶進(jìn)行編程。 確定一個(gè)運(yùn)行的模塊，并在檢測(cè)到故障時(shí)進(jìn)行切換。 所需程序相當(dāng)于一個(gè)帶有冗余 FM/CP 的簡(jiǎn)單 CPU 所用的程序： - 由操作系統(tǒng)直接支持：
對(duì)于 SIMATIC NET-CP 443-1，操作系統(tǒng)提供了對(duì)冗余的直接支持。 有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參見(jiàn)“通訊”。
Functions
容錯(cuò)通訊
通過(guò)容錯(cuò)通訊，SIMATIC 提供了具有以下功能的新通訊方法：
- 可用性提高；
在發(fā)生故障的情況下，通訊可通過(guò) 4 個(gè)冗余連接而繼續(xù)。 用戶看不到所需的切換。 - 簡(jiǎn)便操作；
容錯(cuò)功能對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)是看不見(jiàn)的。 用于標(biāo)準(zhǔn)通訊的用戶程序可以不必進(jìn)行改動(dòng)而采用。 冗余功能僅在參數(shù)化階段進(jìn)行定義。
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(jiàn)“SIMATIC NET 通訊系統(tǒng)”）。
依可用性要求的不同，可以使用不同的配置：
- 單一總線或冗余總線。
- 總線型或環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
操作模式
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)（切換到后備設(shè)備）
- 兩個(gè)子設(shè)備的同步
- 自檢
冗余原理
S7-400H 的運(yùn)行基于后備模式中的主動(dòng)冗余這一原理（發(fā)生故障時(shí)，以不受影響的方式進(jìn)行自動(dòng)切換）。 根據(jù)這一原理，在*運(yùn)行期間，兩臺(tái)設(shè)備都處于激活的狀態(tài)。 發(fā)生故障時(shí)，沒(méi)有受影響的設(shè)備單獨(dú)承擔(dān)起過(guò)程的控制。
要使這種切換平穩(wěn)進(jìn)行，需要通過(guò)*控制器執(zhí)行高速、可靠的數(shù)據(jù)交換。
設(shè)備將自動(dòng)接收以下內(nèi)容
- 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
這意味著兩臺(tái)設(shè)備在任何時(shí)刻都具有相同的狀態(tài)，并且它們中的任何一臺(tái)都可在發(fā)生故障時(shí)繼續(xù)實(shí)施控制。
對(duì)于 I/O 的冗余運(yùn)行I/O這意味著：
- 在*運(yùn)行期間，兩個(gè)模塊都處于活動(dòng)狀態(tài)。例如，在具有冗余輸入的情況下，共用傳感器（也可能是兩個(gè)傳感器）的數(shù)據(jù)被兩個(gè)模塊讀取，結(jié)果被比較，并作為一個(gè)統(tǒng)一數(shù)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。
- 在發(fā)生故障時(shí)（兩個(gè)輸入模塊之一出現(xiàn)故障），有故障的模塊不再被尋址，故障被報(bào)告，只有未受影響的模塊才繼續(xù)運(yùn)行。 維修之后（可能在線進(jìn)行），兩個(gè)模塊再次同時(shí)被尋址。
S步
兩個(gè)子設(shè)備需要針對(duì)不受影響的切換而進(jìn)行同步。
S7-400H 的運(yùn)行遵循“事件驅(qū)動(dòng)的同步”原理。
這意味著，當(dāng)事件可能會(huì)導(dǎo)致子設(shè)備的內(nèi)部狀態(tài)產(chǎn)生偏差時(shí)，就會(huì)進(jìn)行同步，就像下面的例子中那樣：
- 直接訪問(wèn) I/O
- 中斷、報(bào)警
- 更新用戶定時(shí)器
- 通過(guò)通訊功能來(lái)改變數(shù)據(jù)
同步是通過(guò)操作系統(tǒng)自動(dòng)完成的，不需要在編程中加以考慮。
自檢
S7-400H 可執(zhí)行大量自檢。 自檢過(guò)程將測(cè)試以下內(nèi)容：
- *控制器的連接
- CPU
- 處理器/ASIC
- 存儲(chǔ)器
每個(gè)檢測(cè)到故障都將被報(bào)告。
啟動(dòng)時(shí)自檢
啟動(dòng)時(shí)，每個(gè)子設(shè)備都會(huì)執(zhí)行所有自檢功能。
循環(huán)模式中的自檢
整個(gè)自檢過(guò)程分布于幾個(gè)循環(huán)中。 每個(gè)循環(huán)都執(zhí)行自檢過(guò)程的一小部分，這樣控制器上的負(fù)荷就不會(huì)很高。
組態(tài)、編程
S7-400H 的編程與 S7-400 相類似。所有可用的 STEP 7 功能都可以使用。
對(duì) S7-400H 進(jìn)行編程需要使用 STEP 7 V5.2。
組態(tài) I/O 模塊
對(duì)硬件進(jìn)行組態(tài)時(shí)，用戶必須通過(guò) Hardware Config 來(lái)哪些模塊是相互冗余的。 為此，您只需哪些模塊要在冗余模式中運(yùn)行，以及哪個(gè)模塊要作為“冗余伙伴設(shè)備”。 用戶程序中需要參考具有zui低地址的模塊。 第二個(gè)地址用戶是看不到的，帶有冗余和非冗余 I/O 的控制器部分的編程*相同。 與非冗余 I/O 的*差別是，需要在用戶程序的開(kāi)始和結(jié)束處從塊庫(kù)中調(diào)用兩個(gè)功能模塊（RED_IN 和 RED_OUT）。
STEP 7 V5.3 開(kāi)始，功能塊庫(kù)已作為標(biāo)準(zhǔn)功能集成到 STEP 7 中。
Programming
編程，參數(shù)設(shè)置
S7 -400®H 象 S7 -400® 一樣編程。所有可用的 STEP® 7 功能都可使用。
S7 -400®H 編程需要使用 STEP® 7 V5. 1 。
S7 -400®H 選件包
基本上， S7 - 400®H 的配置與用于 S7 -400® 的程序并無(wú)不同，例如
- 建立項(xiàng)目和站
- 配置硬件和網(wǎng)絡(luò)
- 把系統(tǒng)數(shù)據(jù)裝入目標(biāo)系統(tǒng)
需要 S7 -400®H 選件包來(lái)配置與 S7 -400 結(jié)構(gòu)不同的 S7 -400®H 結(jié)構(gòu)。對(duì)于安裝，必須安裝 STEP® 7 標(biāo)準(zhǔn)包 V.5. 1 或更高的版本。
