S7-400H

一．所需软硬件：所需软件：STEP7 V5.4 SP3所需硬件：一套S7-400H PLC，包括：(1) 1个安装机架UR2-H(2) 2个电源模板PS 407 10A(3) 2个容错CPU，CPU414-4H或CPU 417-4H(4) 4个同步子模板(型号必须相同)(5) 2根光缆必备的附件，如PROFIBUS 屏蔽电缆及网络连接器等。

二．硬件安装（1）设置机架号CPU V3版本，通过同步子模板上的开关设置；CPU V4版本，通过CPU背板上的开关设置；CPU通电后此机架号生效。

（2）将同步子模板插到CPU板中。

（3）连接同步光缆将两个位于上部的同步子模板相连；将两个位于下部的同步子模板相连；在打开电源或启动系统之前要确保CPU的同步光缆已经连接。

同步光纤连接如图1所示：图1 S7-400H 同步光纤的连接三．通过STEP7进行硬件组态1．创建项目并组态S7-400H站在STEP7中新建一个项目，在“插入”菜单下的“站点”选项中选择SIMATIC H 站点，添加一个新的S7-400H的站，如图2所示：图2 创建项目和添加S7-400H站2. 配置硬件(1) 在S7-400H站目录下，双击“硬件”打开硬件配置；(2) 添加一个UR2-H机架，如图3所示：图3 添加UR2-H机架3. 配置电源和CPU，并设定CPU上PROFIBUS DP主站的地址，默认为2，如图4所示：图4 添加电源和S7-400H CPU4. 添加同步子模板到IF1和IF2槽位上,如图5所示：图5 添加同步子模块5）添加以太网网卡，设置MAC网络地址和IP地址，如图6所示：图6 添加以太网网卡并设置MAC地址和IP地址说明：通常采用以太网与WINCC6.0进行通讯。

6) 将机架0的硬件配置复制，粘贴机架1并调整网络参数，如：以太网的MAC地址等，在硬件组态中出现两个机架，如图7所示：图7 S7-400H硬件配置图四．CPU系统参数设置对于中央处理器单元只需对机架0上的CPU定CPU参数，所设定的数值将自动分配给机架1 上的CPU。

论西门子S7—400H冗余PLC系统的应用1、引言目前国内正在应用的煤粉喷吹系统，根据系统的布置可分为串罐喷吹和并罐喷吹两大类[2]，承钢各高炉采用的均为并罐喷吹系统。

承钢5号高炉喷煤系统由原煤贮运部分，干燥气制备部分，煤粉制备部分，煤粉收集存储部分，煤粉喷吹系统，供气系统（氮气、压缩空气）部分等6个子系统组成。

其中煤粉制备部分、和煤粉喷吹系统设备的稳定性将会影响高炉煤粉喷吹是否顺畅，因此这两个部分的自动化控制为高炉喷煤系统控制的关键所在。

2、西门子S7-400冗余PLC系统概述S7-400H冗余PLC系统属于SIMATIC S7系统系列，它完全利用了SIMATIC S7的所有优点[3]。

能满足对最先进可编程逻辑控制器在有效性、智能度和分布式方面的高要求。

系统提供了采集以及准备过程数据所需的所有功能，其中包括用于控制、开环控制以及监视机组和设备的功能。

S7-400H冗余PLC系统能够和所有其它SIMATIC组件，例如SIMATIC PCS7控制系统相协调地工作。

从控制室直到传感器和执行器的全集成系统是行业发展的必然结果，它能确保系统性能最优。

S7-400H的冗余结构包括电源模块、CPU模块、以太网模块、IM153模块和DP网络的冗余配置。

当工作主系统发生问题时，自动切换到从系统工作。

3、承钢5号高炉喷煤系统硬件配置结构承钢5号高炉喷煤原来采用4套非冗余的S7-400 PLC系统控制：供料系统、制粉A系统、制粉B系统和喷吹系统。

为了提升设备的稳定性，2015年9月份对自动化控制系统进行了升级改造，承钢5号高炉喷煤系统现用的硬件配置结构，如图1所示：主要包括S7-400H PLC系统、工业以太网和工控机系统。

3.1 S7-400H PLC系统承钢5号高炉喷煤系统搭建了2套S7-400H PLC系统，一套控制喷煤制粉系统，另一套控制喷吹系统。

两套PLC系统之间通过以太网进行通讯交换数据。

每一套PLC系统的单一的电源PC模块、CPU模块、以太网CP模块、ET200模块和DP网络发生故障，系统均会自动切换到从系统继续进行工作，不会导致设备停机故障的发生。

3 配置过程下面按照双路冗余进行配置3.1 配置S7-400H 过程：1．打开SIMATIC Manager，创建新项目。

插入新的H站2. 打开Station(1) 的硬件配置。

3. 首先插入一个机架从RACK-400 目录。

可以选择UR2-H 或两个UR1 / UR2。

4. 在槽1中插入标准电源模块。

5. 把H CPU放在槽3。

请注意CPU的硬件和固件版本。

6. 为H-CPU生成PROFIBUS-DP 子网。

7.在IF1 和IF2 插入两个同步模块。

8. 插入以太网CP 443-1。

9. 配置以太子网；取消TCP/IP 协议，指定MAC地址并激活容错连接的快速切换标志。

10. 如果机架1 的配置与机架0 的一样，你可以拷贝机架0 到机架1上。

粘贴时，你被要求创建第二个PROFIBUS-DP 子网并配置第二个以太子网。

11. 现在，你可以配置PROFIBUS 从站(比如ET-200M)。

直接插入IM 153-2 到两个PROFIBUS 子网之一，并输入地址。

ET-200M 自动地被连接在两个子网上(ET-200M的属性框中可见冗余表单)。

12. 在ET-200M 插入输入输出模块。

13. 存盘并编辑配置。

系统块(SDB) 生成在程序夹内。

14. 下载硬件配置到机架0的CPU（或称CPU 0）。

3.2 配置PC站建立H连接之前，必须知道一些信息，比如网址，网卡。

这些信息是在STEP 7做配置时生成的。

过程：1. 插入新的PC 站2. 打开PC Station(1) 的硬件配置。

3. 在PC机架槽1插入Application。

你可以改变他的名字（比如：WinCC-Application）：4. 在槽2插入网卡(比如，CP1613)。

5. 配置以太网；禁止TCP/IP 并指定MAC地址。

6. 在槽3中同样方法插入第二块网卡。

然后编译，存盘。

3.3 配置容错连接过程1. 打开第一个CPU的NetPro2. 单击第一个CPU 414-4H (连接表便会显示在窗口下方)。

（完整版）S7-400H培训资料-冗余第六章冗余I/O6.1 冗余I/O的定义当I/O模块以每两个一组组态成冗余对运行时，I/O模板即认为是冗余配置。

这样意味着S7-400H系统的所有元件都可以冗余。

使用冗余I/O可以使H系统提高可用性。

6.2 冗余I/O配置以下为几种采用冗余I/O 的典型配置6.2.1 中央和扩展设备中的I/O冗余信号模板成对安装在 CPU 0 和 CPU 1 子系统中，如图6-1所示：图6-1 中央和扩展设备中的I/O冗余这样使S7-400的I/O模块具有冗余性。

注意：当一个CPU因故障掉电时，连接的I/O模块被认为故障而不能被识别。

6.2.2. 单边DP 从站中的I/O冗余信号模板成对安装在带有有源底板总线的分布式I/O设备ET200M中，如图6-2所示：图6-2 单向DP从站中的I/O冗余注意：当其中一个从站PROFIBUS断线或主站CPU因故障掉电时，连接的I/O模块被认为故障而不能被识别。

6.2.3. 切换式DP 从站中的I/O冗余信号模板成对安装在带有有源底板总线的分布式I/O设备ET200M中，如图6-3所示：图6-3 切换式DP 从站中的I/O冗余在这种方式下，即使连接I/O从站CPU故障也不会影响I/O模块的可用性。

6.2.4. 单机模式H CPU中的I/O冗余连接方式如图6-4所示：图6-4 单一模式冗余I/O注意：当主站CPU因故障而停机时，I/O冗余不能实现。

6.3 “I/O冗余” 库函数及使用6.3.1“I/O冗余” 库函数“I/O冗余” 库函数，随可选 H 包(STEP7 V5.3已包含)一起提供，以支持I/O冗余功能，库函数包含以下功能块:●FC 450 RED_INIT 初始化功能●FC 451 RED_DEPA 触发去钝化●FB 450 RED_IN 读取冗余输入功能块●FB 451 RED_OUT 控制冗余输出功能块●FB 452 RED_DIAG 冗余 I/O 诊断功能块●FB 453 RED_STATUS 冗余状态信息功能块6.3.2 “I/O冗余”功能块的使用在使用这些功能块前,首先在硬件配置中配置冗余I/O模块，然后参考表6－1在相应的OB块中调用对应的功能块。

技术支持与服务/互动社区/网上课堂/可编程控制器(PLC)400H 使用入门1 配置要求2 组态硬件和启动S7-400H2.1 安装硬件的步骤2.2 启动S7-400H 的步骤3 容错系统的故障响应举例3.1 例1：CPU或电源故障3.2 例2：光纤故障本向导介绍了如何调试一个S7-400H可编程控制器的步骤。

整个过程可能需要一到两个小时，这主要取决于你的经验。

1 配置要求下面条件必须满足：软件：STEP 7 和S7 Fault-Tolerant System 选件硬件：一个S7-400H PLC，包括：一个机架，UR2-H两个电源，PS 407 10A两个容错CPU (CPU 414-4H 或CPU 417-4H)四个同步子模块两根同步光纤一个带主动背板总线的ET 200M分布式I/O设备，包括：两个IM 153-2一个数字量输入模块，SM 321 DI 16 x DC24V一个数字量输出模块，SM 322 DI 16 x DC24V必要的附件（比如PROFIBUS 屏蔽电缆）Top2 组态硬件和启动S7-400H2.1 安装如图硬件的步骤1.按照硬件安装手册所述，配置S7-400H 的两个子单元。

额外要注意的是：通过设置同步子模块的开关来确定机架号。

这一设置只有在CPU上电并内存复位后才会生效。

机架号设置得不正确会导致不能在线访问CPU和CPU工作不正常插入同步子模块后一定要把前盖板上的螺丝拧紧以激活它们。

连接光纤（上面和上面连，下面和下面连），小心放置以免损坏，最好分开不会相互干扰。

如果在启动系统时光纤还没到位，两个CPU都会把自己当作主站。

2．按照ET200M Distributed I/O Device 手册配置分布式I/O。

3．连接编程设备到作为S7-400H 的主CPU 的CPU0。

4．上电之后会有一个严格的RAM自检。

每兆需要大约8秒。

在此期间CPU无法访问，STOP 灯闪烁。

5．用模式开关为两个CPU执行一次内存复位，它会把同步模块上的机架设定读到CPU的操作系统中去。

第三章S7-400H系统通讯3.1 S7-400H与S7-400H之间的通讯3.1.1 H系统之间的通讯链路冗余通讯增强互连系统之间可用性最简单的办法是采用冗余系统网络，当一条网络链路损坏时，系统可自动切换到另外一条网络链路。

其网络的连接可以根据需要组成如下不同的网络结构。

(1)在H系统的每个机架上分别插入1块CP443-1组成双以太网，如下图3-1所示：(2)在H系统的每个机架上分别插入2块CP443-1组成双以太网，如图3-2所示：(3)在H系统的每个机架上分别插入1块CP443-1组成单以太网,如图3-3所示：(4)在H系统的每个机架上分别插入1块CP443-1组成以太环网,如图3-4所示：(5)在H系统的每个机架上分别插入1块CP443-1组成以太双环网,如图3-5所示：(6)在H系统的每个机架上分别插入2块CP443-1组成双以太双环网,如图3-6所示：图3-6 H系统以太网结构(六)3.1.2 H 系统之间的通讯配置以图3-4为例，即H系统的每个机架上分别插入1块CP443-1组成以太环网，来介绍H 系统的通讯配置。

(1)运行SIMATIC Manager 来创建一个新的项目,示例中为400H-COM。

插入一个新的H 站。

示例中将其命名为417h，如图3-7所示。

(2) 通过双击硬件或使用右键弹出菜单, 打开 417h的硬件组态（HW Config），根据实际硬件进行组态。

如图3-8所示。

(3)通过分别右击CP443-1和CP443-1(1)“Object properties”来建立以太网,并配置CP443-1属性,如图3-9所示:(4)组态完毕后，可进行编译并通过MPI或以太网下装到CPU中。

(5)通过如上步骤建立第二个冗余站417h-b。

(6)H 系统的网络组态在417-4h和417h-b组态完毕之后，则可进入网络组态。

通过点击”Configure Network”图标进入网络组态界面。

一、SIMATIC H系统介绍二、S7-400 H硬件组态三、S7-400H系统通讯四、S7-400H系统的H-CIR(Hardware Configuration In Run)功能概述:5、S7-400H系统信息及诊断六、冗余I/O七、软件冗余的原理和配置一、SIMATIC H系统介绍1.1 SIMATIC H系统发展的历史1.1.1 H系统的定义在现代工业的各个领域，要求拥有一种能够满足经济、环保、节能的高度自动化系统，同时，具有冗余及故障安全功能的可编程控制器是针对最高等级的控制需求。

H(高可靠性)系统，通过将发生中断的单元自动切换到备用单元的方法实现系统的不中断工作，H系统通过部件的冗余实现系统的高可靠性。

F（故障安全）系统，通过将发生中断的系统切换到安全状态（通常为停车）来避免造成对生命、环境和原材料的破坏。

FH或HF（故障安全和高可靠性）系统，通过将发生故障的通道关闭，保证系统无扰动运行。

S7-400H是西门子提供的最新冗余PLC。

由于他是SIMATIC S7家族的一员，这意味S7-400H拥有所有SIMATIC S7具有的先进性。

1.1.2 SIMATIC H系统的发展西门子SIMATIC H产品发展列表：1986：S5-150H带串行数据传输。

1987：S5-150H带并行数据传输。

1990：S5-155H带CPU946R/947R。

1991：S5-115H带CPU942H。

1992：S5-155H新功能（支持2-OO-3数字和模拟输入）。

1994：S5-155H带CPU948R和新功能。

1997●四月：分离机架S5-155H。

●九月：S5-155H Lite版本。

1998●一月：IM153-3连接S5-115H,155H和S7软冗余。

●五月：S7软冗余。

●七月： S7-400冗余电源。

●十二月：带CPU417H的S7-400H系统Beta版发布。

1999●五月：带CPU417H的S7-400H系统全面发布。

S7-400H冗余系统硬件组态操作流程一．所需软硬件：所需软件：STEP7 V5.4 SP3所需硬件：一套S7-400H PLC，包括：(1) 1个安装机架UR2-H(2) 2个电源模板PS 407 10A(3) 2个容错CPU，CPU414-4H或CPU 417-4H(4) 4个同步子模板(型号必须相同)(5) 2根光缆必备的附件，如PROFIBUS 屏蔽电缆及网络连接器等。

二．硬件安装（1）设置机架号CPU V3版本，通过同步子模板上的开关设置；CPU V4版本，通过CPU背板上的开关设置；CPU通电后此机架号生效。

（2）将同步子模板插到CPU板中。

（3）连接同步光缆将两个位于上部的同步子模板相连；将两个位于下部的同步子模板相连；在打开电源或启动系统之前要确保CPU的同步光缆已经连接。

同步光纤连接如图1所示：图1 S7-400H 同步光纤的连接三．通过STEP7进行硬件组态1．创建项目并组态S7-400H站在STEP7中新建一个项目，在“插入”菜单下的“站点”选项中选择SIMATIC H 站点，添加一个新的S7-400H的站，如图2所示：图2 创建项目和添加S7-400H站2. 配置硬件(1) 在S7-400H站目录下，双击“硬件”打开硬件配置；(2) 添加一个UR2-H机架，如图3所示：图3 添加UR2-H机架3. 配置电源和CPU，并设定CPU上PROFIBUS DP主站的地址，默认为2，如图4所示：图4 添加电源和S7-400H CPU4. 添加同步子模板到IF1和IF2槽位上,如图5所示：图5 添加同步子模块5）添加以太网网卡，设置MAC网络地址和IP地址，如图6所示：图6 添加以太网网卡并设置MAC地址和IP地址说明：通常采用以太网与WINCC6.0进行通讯。

6) 将机架0的硬件配置复制，粘贴机架1并调整网络参数，如：以太网的MAC地址等，在硬件组态中出现两个机架，如图7所示：图7 S7-400H硬件配置图四．CPU系统参数设置对于中央处理器单元只需对机架0上的CPU定CPU参数，所设定的数值将自动分配给机架1 上的CPU。

西门子S7-400H PLC的常见故障分析及处理方式PLC是一种专为工业环境应用而设计的可编程逻辑控制器，它是传统控制元器件继电器的替代品。

由于采用微型计算机技术，PLC具有强大的逻辑控制特性，目前在工业自动化控制领域得到广泛应用。

___的S7系列产品因其强大的功能和适用范围而备受市场青睐，其中S7-400可编程控制器是市场主流。

本文结合多年的西门子S7-400系列产品的维护经验，以其在石化装置中的应用为例分析了S7-400H PLC产品常见的故障，并提出了解决措施。

PLC是Programmable Logic Controller的英文缩写，中文为可编程控制器。

它是专用于进行工业控制的计算机，利用微型计算机技术支撑下的工业装置功能拓展了其逻辑控制范围，因此得以在工业自动化控制中广泛应用。

随着PLC技术的日渐成熟和研制PLC系列产品的国家越来越多，PLC产品逐渐在性能上实现了高传输质量、快速率和稳定宽带，且相比传统组网技术而显现出了低成本优势，成为了当前工业自动化控制领域的最为重要应用控制系统之一。

PLC系列产品研制开发的国家主要集中在德国和日本，其中尤以德国___研制开发的PLC S7系列产品因其在中高端性能领域的显著优势而在高端装备制造业领域得到广泛应用。

目前___开发S7 PLC系列产品中，S7-400 PLC由于具备强大的模块扩展和MPI多点接口功能而在高端装备制造业中得到应用，然而其存在的故障也具有普遍性。

本文从分析S7-400产品特点出发，以该产品在化工工业领域应用为例分析了产品存在的故障，并提出了解决措施，具有一定的参考价值。

S7-400自动化控制系统采用模块化设计，具备强大的模板扩展和配置功能，使其能够根据不同需求灵活组合。

基本系统包括电源模板、中央处理器、各种信号模板、功能模板、接口模板和SIMATIC S5模板。

这些不同的模块通过信号总线连接，并利用机架固定模块。

此外，S7-400还提供多种级别的CPU模块和种类齐全的通用模块。

1. s7-400h冗余控制PLC的概念s7-400h冗余控制PLC是一种高可靠性的工业控制设备，它可以在系统出现故障时自动切换到备用设备，确保系统的持续运行。

它广泛应用于电力、石化、冶金等领域，对系统的稳定性和可靠性要求较高。

2. s7-400h冗余控制PLC的结构s7-400h冗余控制PLC由主控制器和备用控制器组成，两者通过专门的通信模块进行数据交换。

在正常情况下，主控制器负责系统的控制和运行，备用控制器处于待机状态。

一旦主控制器发生故障，备用控制器可以自动接管系统的控制，实现冗余控制。

3. s7-400h冗余控制PLC的工作原理当系统处于正常工作状态时，所有的输入信号都由主控制器进行处理，并输出相应的控制信号。

备用控制器与主控制器保持同步，监视主控制器的运行状态。

一旦主控制器发生故障或失去响应，备用控制器将立即接管系统的控制，并通知操作人员进行相应的处理。

4. s7-400h冗余控制PLC的数据同步为了确保备用控制器能够顺利接管系统的控制，s7-400h冗余控制PLC采用了双重数据同步机制。

即主控制器和备用控制器之间通过专门的通信模块进行数据交换，并相互监视对方的运行状态。

这样可以确保备用控制器始终与主控制器保持同步，一旦需要接管系统的控制，可以做到无缝切换。

5. s7-400h冗余控制PLC的故障检测与恢复除了自身的故障检测功能外，s7-400h冗余控制PLC还具有对外部设备故障的检测功能。

一旦外部设备出现故障，备用控制器可以及时发现并采取相应的措施，保证系统的稳定运行。

一旦故障被排除，系统可以实现自动恢复，无需人工干预。

6. s7-400h冗余控制PLC的应用s7-400h冗余控制PLC广泛应用于电力系统、冶金系统、石化系统等对系统稳定性和可靠性要求较高的领域。

它不仅可以提高系统的可靠性，减少故障对生产造成的影响，而且还可以大大降低维护成本和维护时间。

7. 结语s7-400h冗余控制PLC作为一种高可靠性的工业控制设备，其工作原理和应用具有重要的意义。