软件冗余是siemens实现冗余功能的一种低成本凯发网站的解决方案,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。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。