PLC冗余控制系统
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谈谈西门子 S7-400冗余控制的优势摘要:在本篇文章中,主要对西门子S7-400冗余PCL控制系统整体结构进行了简单的论述,提出了西门子S7-400冗余控制的基本优势以及总结了PLC系统维修方式,经过相关探究表明,科学合理的使用相关方式有利于将故障彻底排除,从根本上提升操作技能。
关键词:西门子S7-400;冗余控制优势当前阶段,西门子S7-400冗余控制系统因为优势极高而在工业领域内得到了普遍的应用,其功能特别强大,冗余设计和程序设计有着繁琐性特征,对于相关技能提出了十分严格的要求,在出现故障以后无法快速的定位和将故障彻底排除。
在本篇文章中简单论述了S7-400冗余控制系统整体结构,总结了该项系统的操作方式,将故障有效解决。
1、PLC的概念基于计算机和数字通信技术的创新和改进,计算机控制在所有工业领域内得到了普遍的应用。
当代社会明确要求制造行业快速对市场需求加以反应,生产出小批量和多品种以及质量较高的成本,为了与该项需求相符合,生产设备和自动生产线的控制系统应当体现出可靠性和灵活性的特征,可编程序控制器正是在这一要求的基础上形成的,以微处理器微为主的通用工业控制装置,可编程序控制器被简单称之为PLC,具备应用面积广、功能强大、使用便利等一系列特征。
可编程序控制器和有关设备都应当使工业控制系统形成十分统一的整体,正弦扩充功能的基本原则加以设计。
在发展领域中,PLC被广泛应用到了工业部门中,伴随着性能价格比的提升,应用范围随之拓展和延伸,比如PLC使用专门的指令或者运动控制模块,有效的控制直线运动或者圆周运动的位置,能够实现单独和多轴联动的位置控制,将运动控制和顺序控制功能全面结合到一起。
PLC运动控制功能被广泛用到了各项机械中,比如金属切削机床、金属成型机械等。
2、S7-400的组成结构以及特征体现S7-400是一项有着中高档性能的PLC,主要是采取模块化无风扇设计,适合应用可靠性要求非常高的复杂控制系统,机架用于对模块加以固定,提供模块工作电压和实现局部接地,通过信号总线把不同模块相互连接到一起,将S7-400的模块插座焊接到机架的总线连接板中。
Quantum PLC的IO冗余解决方案新的利润增长点2010.11作者:王斌Make the most of yourenergy© 2010年Schneider Electric 。
保留所有权利。
未经版权所有人的书面许可,不得使用、复制、复印、发送或用任何性质的存2 取系统存储本文的任何部分。
摘要本文详细介绍了IO 冗余的原理,模板IO 冗余和通道IO 冗余的区别,以及Quantum PLC 的IO 冗余的硬件实现方法和软件编程等。
© 2010年Schneider Electric 。
保留所有权利。
未经版权所有人的书面许可,不得使用、复制、复印、发送或用任何性质的存 3 取系统存储本文的任何部分。
引言当前在很多行业,如焦化行业的化产、冷鼓控制系统、水电站的升船机控制系统、锅炉控制系统、化工或石化控制系统等,为了提高系统的可靠性和稳定性,要求采用IO 冗余的解决方案。
目前,施耐德所有PLC 产品中只有Safety Quantum 和Premium PLC 支持IO 冗余的解决方案,而这两种PLC 由于功能限制目前无法满足上述控制系统的要求。
Quantum PLC 在中国得到了广泛的应用,该PLC 具有可靠性高、稳定性较好、支持模板类型较多、通讯功能较强、性价比较高等优点。
如果能利用Quantum PLC 实现IO 冗余功能,将大大拓展了Quantum PLC 的应用领域。
1 IO 冗余概述1.1 IO 冗余定义当系统包含两套模块,且这些模块被组态为冗余对,并作为冗余对操作时,即被视为冗余I/O 模块。
I/O 冗余的使用提供了最高程度的冗余,即:当系统中CPU 发生故障,或信号模块故障,不会影响到控制系统的安全、可靠运行。
IO 冗余根据冗余的功能又分为:1)模板冗余 2) 通道冗余1.1.1 模板冗余IO 冗余主要利用整个模板实现相应的冗余功能,即:当在第一个冗余模板发生通道错误时,整个模板及其通道都切换至去功能化状态。
S7-300 400 PLC 系统软件冗余调试的常见问题问题1:硬件组态需要注意什么?回答:软冗余系统的冗余控制只能通过ET 200M实现,按照图1进行组态。
A、B站的组态必须确保一致,可以拷贝ET200M的组态,在另一站点组态中使用图2所示菜单操作。
图1图2问题2:哪些模块可以支持软冗余?回答:可以通过软冗余手册查询,或参考以下链接的FAQ。
问题3:FC100“SWR_START”中定义的数据区,哪些是冗余数据区?哪些是非冗余数据区?有什么区别?回答:如图3红色区域,冗余同步数据区包括:过程映像输出区/DB/IEC/M;如图3绿色区域,非冗余数据区包括:DB。
冗余数据区,主站的数据会通过冗余链路覆盖到备用站,保证主备之间数据同步;非冗余DB区,无论主备,数据按照定义的A-B B-A方向传递。
注意!无论冗余数据区还是非冗余数据区,A、B站点的长度必须一致。
如果不需要使用,长度定义为0。
图3问题4:软冗余中DB块的影响。
回答:软冗余系统中会使用一些特殊功能的DB块,在FC100“SWR_START”中定义,如图4:图4A:软冗余工作DB,程序会自动生成,不要在项目中手动添加;“DB_SEND_NO”、“DB_RCV_NO”定义的DB,在冗余站两侧一致。
B: FB101“SWR_ZYK”的背景数据块,注意生成DB5的长度。
如果创建出错,CPU能够正常运行但是SF灯报错,诊断缓冲区如图5:图5查看DB5的长度如图6,只有100字节,此时双击打开DB5看不到内部参数,如图7。
可以删除DB5,重新生成FB101“SWR_ZYK”背景数据块。
正常MPI同步-194字节;以太网/PROFIBUS同步-358字节。
图6图7C:冗余DB区,主站的数据随时同步备用站。
需要手动创建,IEC定时器的背景数据块也需要生成,A、B站点长度一致;生成的DB块的长度需要大于2个字(新生成的DB块,内部只有一个INT变量,长度2字节)。
A-B ControlLogix 冗余系统一、ControlLogix 冗余系统1. 1.冗余系统构成:2对高性能1756-L55处理器和1757-SRM 冗余模板分别配置在2个独立的框架中(每个框架可选择单电源或冗余电源供电),冗余模块间通过高速光纤进行同步。
1.2.ControlLogix 系统冗余模块SRM● 1757-SRM 在主控和备用框架之间提供高速的数据传输,并负责判定主控/备用框架的工作状况● 双槽模块● 每个框架上需要一个SRM 模块a) 最早的版本在每个热备的框架中支持1个 Logix5555 处理器,以及最多5个 CNB 通讯模块b) 增强版则支持多处理器/多通讯模块在热备框架中共存TCP/IP EtherNet (冗余/ 环网均可选)TCP/IP EtherNet (Redundant/ Ring Optional)Redundancy ControlNet冗余ControlNet● 两个 SRM 系统冗余模块之间通过光缆进行连接.1757-SRC1、 SRC3、SRC10 (分别为1米、 3米、10 米长度)1. 3. 配置冗余解决方案:硬件配置8步曲1) 一个ControlLogix 框架2) 插入一块 Logix5555 处理器3) 插入一块/多块ControlNet 通讯模块(D 版本以上)4) 插入一块系统冗余模块(占双槽位)5) 插入一块/对EtherNet/IP 通讯模块6) 依次拷贝,准备另外一个框架7) 连接两个SRM 系统冗余模块8) 加入操作员终端, ControlNet 网络扩展 I/O 等二、ControlLogix 冗余系统优点● 自动完成冗余切换,不需要用户做任何编程; PLogixP LogixControlNet Ethernet其它 ControlNet 设备(除冗余/备用框架中的CNB 模块以外,另外还需至少两个以上的ControlNet 接点其它网络。
问题1:什么是S7-1500R/H冗余系统?对于S7-1500R/H 冗余系统,CPU 是重复的,也就是冗余的。
两个CPU 会并行处理相同的项目数据和相同的用户程序。
两个CPU 通过两条冗余连接进行同步。
如果一个CPU 出现故障,另一个CPU 会接替它对过程进行控制。
问题2:S7-1500R和S7-1500H有什么不同?冗余系统中的两个CPU 必须位于使用MRP 介质冗余协议的PROFINET 环网中。
PROFINET 环网中的所有PROFINET 设备必须支持介质冗余(MRP)。
S7-1500R 使用PROFINET 环网同步两个CPU。
S7-1500H 使用通过光缆建立的冗余连接同步两个CPU。
S7-1500H 强制要求使用PROFINET 环网(通过PROFINET 接口X1)。
若要建立具有介质冗余性的环形拓扑结构,需要使用一个设备中的2 个端口(环网端口,端口标签“R”)将线性网络拓扑结构的两个自由端接在一起。
在设备组态中指定环网端口。
在S7-1500R/H 冗余系统中,需要分别将两个CPU 的介质冗余角色组态为“管理器(自动)”(Manager (Auto))。
对于PROFINET 环网中的其它所有PROFINET 设备,必须组态“客户端”介质冗余角色。
冗余管理器与冗余客户端之间存在基于MRP 的通信连接。
如果环网中任何一点断开,介质冗余协议(MRP) 会自动重新组态各个设备之间的数据路径。
在STEP 7 中组态IO 设备的介质冗余角色和其它PROFINET 设备。
对于不使用系统冗余S2 的交换机,通过Web 界面将介质冗余角色设为“客户端”。
问题3:S7-1500标准系统和S7-1500R/H有什么不同?02 1515R组态调试01硬件软件S7-1500 CPU 1515R-2PN二套(6ES7515-2RM00-0AB0,固件版本V2.60);IM 155-6 PN HF(6ES7155-6AU00-0CN0 固件版本V4.2)DI 16x24VDC ST(6ES7131-6BH00-0BA0 固件版本V1.1)DQ 16x24VDC/0.5A ST(6ES7132-6BH00-0BA0 固件版本V1.0)Totally Integrated Automation Portal V15.1 Update 3(TIA Portal V15.1 Update 3)02硬件配置1515R硬件配置IO分站配置硬件实物图03实现功能S7-1500R冗余PLC是通过电气接口PROFINET X1接口实现同步的,不需要额外的同步模块。
PLC冗余步骤
冗余前,CPU、以太网模块、冗余模块的版本号已刷。
一、空PLC冗余
1、PLC连接1~2个机架,并且A,B网都没有问题。
把电脑与CPU
的以太网卡直连。
2、向主CPU下载勾了冗余的程序(非空程序也可以)。
3、2个CPU的以太网卡用网线连接。
4、2个CPU断电再上电,即可完成冗余。
二、下载了没勾冗余的程序
1、PLC连接1~2个机架,并且A,B网都没有问题。
2、CPU的以太网卡都连接到交换机,电脑也连接到交换机。
(如
果没有交换机,直连的话参见空PLC冗余)
3、先弄一个空的冗余程序,下载到CPU(否则标准块会报错),如果
第二个CPU程序没有自动变化,要把第二个CPU断电重启一下就能够冗余上了。
4、向主CPU下载勾了冗余的程序。
5、2个CPU的以太网卡用网线连接。
若CPU报故障(OK灯闪红色,刚上电那段时间不算),把CPU钥匙先打到右边,再打到左边,再打到中间,即可复位。
冗余PLC系统在高压换流阀水冷控制系统中的应用摘要:作为直流输电工程的核心设备,高压换流阀的可靠运行至关重要。
因此换流阀水冷系统对可靠性的要求也极高。
本文从换流阀水冷系统电气控制方面入手,介绍冗余plc控制系统。
从控制系统的整体配置到局部安排,从硬件连接方式到软件处理方法,对冗余plc系统进行了说明,阐述了系统的容错能力的提高,从而更高程度上保证了水冷系统的可靠性。
关键词:换流阀水冷系统;冗余;plc;容错abstract:as the core ofhvdc transmission system,it is essentially important to ensure safe and reliable operation of hvdc converter. the article describes a redundant plc system applied in valve-cooling equipment, based on the automatic control’s point of view. it is explained how to improve the fault-tolerant capability by the introduction of not only the whole and local layout but also the solution of hardware and software. thereby the reliability of the whole valve-cooling equipment is strengthened on a higher platform. keyword:hv valve water-cooling system,redundant,plc,fault-tolerant中图分类号:k826.16 文献标识码:a 文章编号:引言换流阀通过依次将三相交流电压连接到直流端得到期望的直流电压和实现对功率的控制,是实现交直流电能互相转换的设备单元,是直流输电工程的核心设备。
西门子S7-1500冗余PLC 1500R CPU使用详细说明本说明是参考西门子官方使用手册《S7-1500冗余PLC 1500R使用入门》结合自己组态的一个工程来展开详细说明的,其中列出了西门子官方使用手册中没有提出的一些经常出错的地方:1 、S7-1500R冗余系统的理论说明1.1 软件及硬件要求SIMATIC S7-1500 R/H冗余PLC的冗余功能集成在冗余PLC操作系统中,不需要安装额外的冗余包。
软件要求为STEP7 Professional V15.1。
S7-1500R有两个CPU型号,CPU1513R-1PN和CPU1515R-2PN。
S7-1500R冗余PLC是通过电气接口PROFINET X1接口实现同步的,不需要额外的同步模块。
在S7-1500冗余PLC中,不支持本地机架模块的扩展组态,包括电源模块、通信模块、IO模块、工艺模块。
对于电源模块因为本地机架没有扩展模块,不需要PS电源扩展背板电源,可以安装PM电源为PLC供电,但不能在博途项目中组态。
一个支持NAP S2冗余协议的PROFINET IO设备可以同时与两个PROFINET IO控制器建立通信关系(AR),区分主AP和备AR,同时只有主AR与IO设备进行正常的IO数据交换,当主AR因故障断开后备AR切换为主AR开始与IO设备进行正常的数据交换。
目前西门子支持NAP S2的分布式IO设备如下所示:ET 200SP IM 155-6 PN HF (6ES7155-6AU00-0CN0), 固件版本≥ V4.2-6 PN/2 HF (6ES7155-6AU01-0CN0), 固件版本≥ V4.2-6 PN/3 HF (6ES7155-6AU30-0CN0), 固件版本≥ V4.2-5 PN HF (6ES7155-5AA00-0AC0), 固件版本≥ V4.2如果要与其它PROFINET IO控制器实现PROFINET通信,可通过下面支持NAP S2的PN\PN Coupler实现IO 控制器-IO控制器之间的通信:PN/PN Coupler (6ES7158-3AD10-0XA0), 固件版本≥ V4.21.2 网络结构在S7-1500R冗余系统中,冗余PLC必须安装在MRP冗余环网中,这是实现冗余PLC 主备之间实现组态和程序同步的必要条件CPU1513R冗余PLC只有PROFINET X1接口,可将上图中连接交换机Switch2的PC、Panel、Standard PLC连接到交换机Switch1实现与冗余PLC的通信。
西门子S7-1500冗余PLC 1500R CPU使用详细说明本说明是参考西门子官方使用手册《S7-1500冗余PLC 1500R使用入门》结合自己组态的一个工程来展开详细说明的,其中列出了西门子官方使用手册中没有提出的一些经常出错的地方:1 、S7-1500R冗余系统的理论说明1.1 软件及硬件要求SIMATIC S7-1500 R/H冗余PLC的冗余功能集成在冗余PLC操作系统中,不需要安装额外的冗余包。
软件要求为STEP7 Professional V15.1。
S7-1500R有两个CPU型号,CPU1513R-1PN和CPU1515R-2PN。
S7-1500R冗余PLC是通过电气接口PROFINET X1接口实现同步的,不需要额外的同步模块。
在S7-1500冗余PLC中,不支持本地机架模块的扩展组态,包括电源模块、通信模块、IO模块、工艺模块。
对于电源模块因为本地机架没有扩展模块,不需要PS电源扩展背板电源,可以安装PM电源为PLC供电,但不能在博途项目中组态。
一个支持NAP S2冗余协议的PROFINET IO设备可以同时与两个PROFINET IO控制器建立通信关系(AR),区分主AP和备AR,同时只有主AR与IO设备进行正常的IO数据交换,当主AR因故障断开后备AR切换为主AR开始与IO设备进行正常的数据交换。
目前西门子支持NAP S2的分布式IO设备如下所示:ET 200SP IM 155-6 PN HF (6ES7155-6AU00-0CN0), 固件版本≥ V4.2-6 PN/2 HF (6ES7155-6AU01-0CN0), 固件版本≥ V4.2-6 PN/3 HF (6ES7155-6AU30-0CN0), 固件版本≥ V4.2-5 PN HF (6ES7155-5AA00-0AC0), 固件版本≥ V4.2如果要与其它PROFINET IO控制器实现PROFINET通信,可通过下面支持NAP S2的PN\PN Coupler实现IO 控制器-IO控制器之间的通信:PN/PN Coupler (6ES7158-3AD10-0XA0), 固件版本≥ V4.21.2 网络结构在S7-1500R冗余系统中,冗余PLC必须安装在MRP冗余环网中,这是实现冗余PLC 主备之间实现组态和程序同步的必要条件CPU1513R冗余PLC只有PROFINET X1接口,可将上图中连接交换机Switch2的PC、Panel、Standard PLC连接到交换机Switch1实现与冗余PLC的通信。
AB PLC 冗余系统的软硬件兼容参考AB PLC 冗余系统的软硬件兼容参考作者:刘文志随着科学技术的发展,ROCKWELL的PLC控制系统也做了许多改进,从开始有冗余系统到现在AB的冗余系统经历了多次的升级更新,下边的文档,对AB PLC的冗余系统的各个版本的兼容性的做一个简单的总结,希望对朋友们有所帮助,有不足和错误之处敬请指正。
升级冗余系统V16 不在支持L55 系列的处理器.V15.60允许用户从V11或V11以后的冗余系统在不停掉主处理器的情况下升级到V15.60.如果需要从V11或V13升级到V16版本必须先从先升级到V15然后再从V15升级到V16.如果您在V15.60冗余系统中使用是1756-L55处理器,您可以把1756-L55处理器在不停机的情况下升级到适合1756-L6X处理器。
从V15.56升级到V16请参考1756-rn628E或更新的版本说明,下面的段落介绍从V15移植到V16.50你必须从V16.56标准版来升级SRM到RM。
参看1756-rm628J标题为'Migrating from 1757-srm Modules to 1756-rm Modules'章节的操作步骤。
.V15.56允许用户实时的升级冗余模块从V13.5到15.56而不停止主处理器。
这个版本也支持1756-CNB(R)/E系列的模块。
目前还没有方法把标准冗余系统转换为增强型冗余系统。
冗余系统当主处理器发生故障的时候冗余处理器自动的发生切换。
下边列出了可能导致主处理器切换到从处理器的原因:1. 主机架掉电2. 主机架模块的硬件检测失败3. 主机架模块的固件检测失败4. 主机架中的模块北移除5. 主机架底板发生故障6. 处理器中的用户程序发生主要故障7. CNB 模块成为单一的(例如, 断开主CNB的分接器或电缆)* 8. ENBT going lonely (when V11 redundancy firmware is released)9. 用户程序发出切换命令或RSLinx中的SRM组态对话框发出切换命令10. 主机架中插入新的模板* 标注当一个通讯模块在通讯网络上(主从机架网络)不能看到其他的同类型通讯模块时这个通讯模块将变为Lonely.如果一个ENBT不能看到其他的伙伴ENBT设备,尽管这个ENBT仅仅作为HMI 通讯使用,他也标记自己为Lonely并引发切换的从机架。
西门子S7-1500冗余PLC 1500R CPU使用详细说明本说明是参考西门子官方使用手册《S7-1500冗余PLC 1500R使用入门》结合自己组态的一个工程来展开详细说明的,其中列出了西门子官方使用手册中没有提出的一些经常出错的地方:1 、S7-1500R冗余系统的理论说明1.1 软件及硬件要求SIMATIC S7-1500 R/H冗余PLC的冗余功能集成在冗余PLC操作系统中,不需要安装额外的冗余包。
软件要求为STEP7 Professional V15.1。
S7-1500R有两个CPU型号,CPU1513R-1PN和CPU1515R-2PN。
S7-1500R冗余PLC是通过电气接口PROFINET X1接口实现同步的,不需要额外的同步模块。
在S7-1500冗余PLC中,不支持本地机架模块的扩展组态,包括电源模块、通信模块、IO模块、工艺模块。
对于电源模块因为本地机架没有扩展模块,不需要PS电源扩展背板电源,可以安装PM电源为PLC供电,但不能在博途项目中组态。
一个支持NAP S2冗余协议的PROFINET IO设备可以同时与两个PROFINET IO控制器建立通信关系(AR),区分主AP和备AR,同时只有主AR与IO设备进行正常的IO数据交换,当主AR因故障断开后备AR切换为主AR开始与IO设备进行正常的数据交换。
目前西门子支持NAP S2的分布式IO设备如下所示:ET 200SP IM 155-6 PN HF (6ES7155-6AU00-0CN0), 固件版本≥ V4.2-6 PN/2 HF (6ES7155-6AU01-0CN0), 固件版本≥ V4.2-6 PN/3 HF (6ES7155-6AU30-0CN0), 固件版本≥ V4.2-5 PN HF (6ES7155-5AA00-0AC0), 固件版本≥ V4.2如果要与其它PROFINET IO控制器实现PROFINET通信,可通过下面支持NAP S2的PN\PN Coupler实现IO 控制器-IO控制器之间的通信:PN/PN Coupler (6ES7158-3AD10-0XA0), 固件版本≥ V4.21.2 网络结构在S7-1500R冗余系统中,冗余PLC必须安装在MRP冗余环网中,这是实现冗余PLC 主备之间实现组态和程序同步的必要条件CPU1513R冗余PLC只有PROFINET X1接口,可将上图中连接交换机Switch2的PC、Panel、Standard PLC连接到交换机Switch1实现与冗余PLC的通信。
PLC冗余控制系统
某些过程控制系统,如化学、石油、造纸、冶金、核电站等工业部门的某些系统,
要求控制装置有极高的可靠性。如果控制系统出现故障,由此引起的停产和设备的损坏
将造成极大的经济损失,某些复杂的大型生产系统,如汽车装配生产线,只要系统中一
个地方出问题,就会造成整个系统停产。仅仅通过提高控制系统的硬件及软件的可靠性
来满足上述工业部门对可靠性的要求是不可能的。因为可编程序控制器本身的可靠性的
提高有一定的限度,并且可靠性的提高会使成本急剧增加。使用冗余(Redundancy)系
统或热备用(HOT Back-up)系统能够有效地解决上述问题。
在冗余控制系统中,整个可编程序控制器控制系统(或系统中最终要得部分,如CPU
模块)由两套完全相同的“双胞胎”组成。是否使用备用的I/O系统取决于系统对可靠
性的要求。两块CPU模块使用相同的用户程序并行工作,其中一块是主CPU,另一块是
备用CPU,后者的输出是被禁止的。当主CPU失效时,马上投入备用CPU,这一切换过
程是用所谓冗余处理单元RPU(Redundant processing)控制的,I/O系统的切换也是用
RPU完成的。在系统正常运行时,由主CPU控制系统的工作,备用CPU的I/O映像表和
寄存器通过RPU被主CPU同步的刷新;接到主CPU的故障信息后,RPU在1~3个扫描周
期内将控制功能切换到备用CPU。
另一类系统没用冗余处理单元RPU,两台CPU用通信接口联在一起,当系统出现故障
时,由主CPU 通知备用CPU,这一切换过程一般不是太快。这种结构较简单的系统叫做
热备用系统。