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(V5.x)加软冗余软件包(V1.x);

  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 Ethernet);

  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;

  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。

  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 kBytes,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。

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