第5章 S7-400H系统信息及诊断

S7-400H冗余系统实践

自动化系统故障后，减小对生命，环境，原料的危险性（法故障安全律规定） AS 故障后，缩小对生命，环 FH or HF 故障安全和高可用境，原料以及待机造成的危险性。性
F
A&D CS2
FA
崔坚
SIMATIC Technical Consulting
2007 9月
Page 3
SIMATIC H-系统的历史
理论 MTBF
A&D AS CS2 FA Systems Support
概述冗余特点切换同步自检编程 H-CIR 在线维修配置通讯 OP / TP / MP 冗余 I/O 订货信息
MTBF = 平均无故障时间（Mean Time Between Failures）
MTBF = 1 λ
被动冗余机制 A R
1-v-2 2oo2
主动冗余机制 A
≥1
B
A
B
C
2oo2
Hot stand-by =
automatic switchover < 100 ms
冗余的介质
OP / TP / MP 冗余 I/O 订货信息
现场层
Redundant IM 153
Redundant PROFIBUS
A&D CS2
FA
崔坚
SIMATIC Technical Consulting
2007 9月
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冗余原理 (1)
A&D AS CS2 FA Systems Support
Automation and Drives
A&D AS CS2 FA Systems Support
概述冗余特点切换同步自检编程 H-CIR 在线维修配置通讯 OP / TP / MP 冗余 I/O 订货信息

S7-400H 使用入门

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。

(完整版)S7-400H系统

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冗余系统实践.docx

2005
■二月：在S7-400F系统中H-CPU V4的使用
2007H-CPU V4.5
切换
同步
口检
配置
//
Processing times
Bit operations
Word operations Fixed-point arithmetic
Floating-point arithmetic
miri. 75 ns
■CPU 417-4H appr. x 2,5)
■更大的内存
■CPU 414-4H with 1,4MByte onboard
■CPU 417-4H with 20MByte onboard
■更高的可靠性
带有自动错误探测和更正功能的存储器(EDC)■同步电缆长度增加
■以前500m
■短距离同步模块最长到10m■长距离同步模块最长到10,000m
Mounting rack. UR1
Factor
57
57
Factor
59
2x fiber-opticcatles
避免由个体故障导致控制系统发生故障
■
兀余特点
切换
同步
自检
编程
在下列情况下需要高可用性
当原材料十分贵重时
停工或是生产故障带来的高费用
■
■
配置
//
兀余特点
切换
发电及能源输配(石油、天然气、电力)
SlMATIC
兀余特点
切换
同步
自检
编程
配置
冗余的定义:
使用多个组件实现相同的功能
目的:
提高可用性
//
兀余特点
切换
同步
口检

西门子S7-400H PLC的常见故障分析及处理方式

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。

S7-400介绍

CPU416CPU416-3外形图
模块名，版本号订货号等 CPU工作状态指示灯工作模式选择开关工作模式指示存储卡插槽
CPU416-3
INF EXTF BUS1F BUS2F
IFM1F FRCE RUN STOP
面板盖
RUN STOP MRES
IF1
MPI/DP 接口
X1 MPI/DP
接口模块插槽
CP443CP443-1外形
状态指示
模块盖板工作模式选择开关
RUN STOP
MAC地址 8针RJ-45TP接口 15针AUI接口
网络配置的原则
为每个网络节点分配MPI地址和最高MPI地址（或DP地址）。每次向网络中加入新的节点时，必须首先切断该节点的供电。使网络中的所有节点处于同一行，包括PG和OP（调试和维修时可以采用分支连接）。如果网络节点超过其最大容量，则必须使用RS485中继器连接不同的网段。所有网段中必须至少包括1个DP主站和1个DP从站。浮地网段和接地网段的互连必须采用RS485中继器。一个网段的两端需要连入终段电阻。
INTF EXTF RUN STOP DP接口操作模式转换开关状态指示
CP443CP443-1接口模块
应用：扩展连接S7-400系统到工业以太网。网络：可组态到以太网。接口：8针RJ-45TP接口/15针sub-D接口。安装：直接安装在400机架，单模数。
INTF EXTF FDX LINK TXD RXD FAST
组件组件功能功能机架机架用于安放模板提供工作电压和通过背板总线连用于安放模板提供工作电压和通过背板总线连接模板提供各个模块间机械和电气的联系接模板提供各个模块间机械和电气的联系供电模块供电模块将线侧交流将线侧交流230v230v电压转换为直流电压转换为直流5v5v和和24v24v操作电操作电压供各个模块压供各个模块中央处理模块中央处理模块cpucpu运行用户程序与其他运行用户程序与其他cpucpu和编程器进行通讯和编程器进行通讯存储卡存储卡存储用户程序和参数存储用户程序和参数if964if964dpdp接口模块接口模块通过通过profibusprofibus电缆与远程电缆与远程ioio模块连接模块连接信号模块信号模块为数字模拟信号提供输入输出端口为数字模拟信号提供输入输出端口imim接口模块接口模块与其他与其他s7s7400400机架进行互连机架进行互连pgpg电缆电缆连接连接cpucpu和编程设备和编程设备rs485rs485中继器中继器总线传输信号放大总线传输信号放大编程设备编程设备组态编程调试组态编程调试plcplc中央机架crs7400系统中插有中央处理模块cpu的机架

西门子S7-400H PLC的常见故障分析及处理方式

西门子S7-400H PLC的常见故障分析及处理方式摘要:PLC是专为工业环境应用而设计的一种具有数字运算操作能力的可编程逻辑控制器,它是对传统控制元器件继电器的一种替代,因其采用微型计算机的工业控制装置功能而具备了强大的逻辑控制特性,目前在工业自动化控制领域得到越来越普遍的应用。

而在诸多PLC系列产品中,西门子研发的诸如PLC200、PLC300和PLC400系列产品因其强大的功能和适用范围而得到市场的青睐,而这其中S7-400可编程控制器性能突出而成为市场的主流。

本文笔者结合多年的西门子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。

关键词:西门子PLC S7-400H 故障处理方法PLC是Programmable Logic Controller的英文缩写,中文为可编程控制器。

PLC实质是专用于进行工业控制的计算机,在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,其中尤以德国西门子公司研制开发的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。

目前西门子开发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。

本文在此从分析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,提出了解决措施,具有一定的参考价值。

1 S7-400基本设计综述S7-400自动化控制系统采用模块化设计,具备的强大的模板扩展和配置功能使其能够按照每个不同的需求灵活组合。

s7-400h冗余控制plc的工作原理

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。

S7-400H冗余自动化系统

412H DC套件，订货号： 6ES7 400-0HR50-4AB0
1 x UR2-H 2 x PS 405 24/48/60V, 10A DC 2 x CPU 412-3H 2 x 1MB RAM存储卡 4 x 10m同步模块 2 x 1m同步电缆 4 x 备用电池 6ES7400-2JA00-0AA0 6ES7405-0KA02-0AA0 6ES7412-3HJ14-0AB0 6ES7952-1AK00-0AA0 6ES7960-1AA04-0XA0 6ES7960-1AA04-5AA0 6ES7971-0BA00
S7-400H的冗余原理
同步信息及状态的交换
IM IM DI DO AI AO FM
Process
SLC A&D AS BU , Chart 8
Automation and Drives
主从无扰动的切换
Fault-tolerant SIMATIC
概述冗余的特性与原理切换切换同步自检编程 CIR 在线维护配置通讯冗余 I/O
4 个集成接口
2个同步模块接口 1个MPI/DP接口 1个DP 接口（不包括412-3H）
SLC A&D AS BU , Chart 22
Automation and Drives
配置 CP412-3H 套件
Fault-tolerant SIMATIC
概述冗余的特性与原理切换同步自检编程 CIR 在线维护配置通讯冗余 I/O
2-v-2 1oo2
A
&
B
Cold stand-by = manual switchover
Failsafe
SLC A&D AS BU , Chart 7

S7-400H系统信息及诊断

第5章S7-400H系统信息及诊断在生产控制中，通常需要对S7-400H系统的信息和状态进行监控，例如监控CPU的主从状态、操作状态、DP从站与主站的通信状态等信息。

在程序中可以通过对状态的判断进行必要的操作，也可以将系统信息上传到HMI，便于操作及维护人员监控。

通过功能块可以将系统信息读出，下面介绍读取不同系统信息调用功能块的方法。

5.1利用SFC51(SSL-ID W#16#xy71)读出H系统信息SSL-ID (SYSTEM STATUS LIST)系统状态目录，利用SFC51可以读出在SSL-ID指定的PLC系统信息，当SSL-ID 等于W#16#0071时,表示需要读出S7-400H系统当前的状态，可以在OB1或循环中断组织块OB3X中调用，调用SFC51的例子如图5－1所示：图5－1 调用SFC51(SSL-ID W#16#0071)例子程序SFC51的参数解释如下，REQ ：为1是读取SZL_ID指定的系统信息，本例中M1.1为1时启动读请求。

SZL_ID ：指定需要读取的系统信息，本例为W#16#71，H系统当前状态。

INDEX ：本例中没有意义。

RET_VAL ：调用SFC51的状态字。

BUSY ：为1时表示读进程没有完成。

SZL_HEADER：输出系统信息存储的数据记录区号及长度，结构数据类型。

DR ：指定输出系统信息存储在CPU的地址区。

参数参数SZL_HEADER为一个结构数据，包括两个字，第一个字输出系统信息长度，例如W#16#10表示输出16个字节，第二个字输出存储系统信息的数据记录区，例如W#16#1表示数据记录区为1。

参数DR为存储系统信息的地址区，数据类型为指针，长度必须大于参数SZL_HEADER第一个字输出的信息长度。

本例中当M1.1为时，读取的系统信息存储在DB1.DBB4~DB1.DBB20 16个字节中。

用户可以对16个字节长度的系统信息进行分析和处理，系统信息内容如下：内容长度含义Redinf 2 bytes 冗余信息W#16#0011：单机 H CPU运行W#16#0012：H系统2备1运行Mwstat1 1 byte 状态字节1Bit 0：保留Bit 1：保留Bit 2：保留Bit 3：保留Bit 4：机架0中CPU的状态=0：从 CPU=1：主 CPUBit 5：机架1中CPU的状态=0：从 CPU=1：主 CPUBit 6：保留Bit 7：保留Mwstat2 1 byte 状态字节2Bit 0：同步连接状态 01：CPU 0 和CPU 1同步=0：不可能=1：可能Bit 1： 0Bit 2:：0Bit 3：保留Bit 4：=0：CPU没有在机架0=1：CPU在机架0上(冗余模式： bit 4 = 0)Bit 5：=0：CPU没有在机架1=1：CPU在机架1上(冗余模式： bit 5 = 0)Bit 6：保留Bit 7：主从切换是否从新使能=0：否=1：是Hsfcinfo 2 bytes SFC 90 "H_CTRL"状态字Bit 0：=0：从新使能没有激活=1：从新使能激活Bit 1：=0：从站Updating使能=1：从站Updating没有使能Bit 2：=0： Link-up 模式没有使能=1： Link-up 模式使能Bit 3：保留Bit 4：保留Bit 5：保留Bit 6：保留Bit 7：保留Bit 8：保留Samfehl 2 bytes 保留Bz_cpu_0 2 bytes CPU在机架0的模式W#16#0001：停止 (update)W#16#0002：停止 (reset memory)W#16#0003：停止(self-initialization)W#16#0004：停止(internal)W#16#0005：启动(cold restart)W#16#0006：启动(warm restart)W#16#0007：启动(hot restart)W#16#0008：运行(solo mode)W#16#0009：运行(redundant mode)W#16#000A：HOLD模式W#16#000B：LINK-UP模式W#16#000C：UPDATE模式W#16#000D：故障W#16#000E：自检测W#16#000F：没有开机Bz_cpu_1 2 bytes CPU在机架1的模式(与 bz_cpu_0相同)Bz_cpu_2 2 bytes 保留Cpu_valid 1 byte 信息变量 bz_cpu_0 和 bz_cpu_1有效性B#16#01： bz_cpu_0 有效B#16#02：bz_cpu_1 有效B#16#03: bz_cpu_0 和 bz_cpu_1 有效hsync_f 1 byte 连接质量的状态 (只有mwstat2 bit 0为1时有效)●Bit 0：上部插孔的同步模块光纤连接质量被限制●Bit 1：下部插孔的同步模块光纤连接质量被限制Bit 2 到 7： 05.2利用SFC51(SSL-ID W#16#xy75)读出H系统可切换DP从站的信息当SSL-ID 等于W#16#0C75时,表示需要读出S7-400H系统可切换DP从站（ET200M）的状态，SFC51可以在OB1或循环中断组织块OB3X中调用，调用SFC51的例子如图5－3所示：与读取SSL-ID W#16#xy71的方法相同，参数SZL_ID变成W#16#C75，参数INDEX为从站的诊断地址，例如从站诊断地址为8181，转换十六进制为W#16#1FF5。

第5章S7-400H系统信息及诊断

第5章S7-400H系统信息及诊断在生产控制中，通常需要对S7-400H系统的信息和状态进行监控，例如监控CPU的主从状态、操作状态、DP从站与主站的通信状态等信息。

在程序中可以通过对状态的判断进行必要的操作，也可以将系统信息上传到HMI，便于操作及维护人员监控。

通过功能块可以将系统信息读出，下面介绍读取不同系统信息调用功能块的方法。

5.1利用SFC51(SSL-ID W#16#xy71)读出H系统信息SSL-ID (SYSTEM STATUS LIST)系统状态目录，利用SFC51可以读出在SSL-ID指定的PLC系统信息，当SSL-ID 等于W#16#0071时,表示需要读出S7-400H系统当前的状态，可以在OB1或循环中断组织块OB3X中调用，调用SFC51的例子如图5－1所示：SFC51的参数解释如下，REQ ：为1是读取SZL_ID指定的系统信息，本例中M1.1为1时启动读请求。

SZL_ID ：指定需要读取的系统信息，本例为W#16#71，H系统当前状态。

INDEX ：本例中没有意义。

RET_VAL ：调用SFC51的状态字。

BUSY ：为1时表示读进程没有完成。

SZL_HEADER：输出系统信息存储的数据记录区号及长度，结构数据类型。

DR ：指定输出系统信息存储在CPU的地址区。

参数参数SZL_HEADER为一个结构数据，包括两个字，第一个字输出系统信息长度，例如W#16#10表示输出16个字节，第二个字输出存储系统信息的数据记录区，例如W#16#1表示数据记录区为1。

参数DR为存储系统信息的地址区，数据类型为指针，长度必须大于参数SZL_HEADER第一个字输出的信息长度。

本例中当M1.1为时，读取的系统信息存储在DB1.DBB4~DB1.DBB20 16个字节中。

用户可以对16个字节长度的系统信息进行分析和处理，系统信息内容如下：内容长度含义Redinf 2 bytes 冗余信息W#16#0011：单机 H CPU运行W#16#0012：H系统2备1运行Mwstat1 1 byte 状态字节1Bit 0：保留Bit 1：保留Bit 2：保留Bit 3：保留Bit 4：机架0中CPU的状态=0：从 CPU=1：主 CPUBit 5：机架1中CPU的状态=0：从 CPU=1：主 CPUBit 6：保留Bit 7：保留Mwstat2 1 byte 状态字节2Bit 0：同步连接状态 01：CPU 0 和CPU 1同步=0：不可能=1：可能Bit 1： 0Bit 2:：0Bit 3：保留Bit 4：=0：CPU没有在机架0=1：CPU在机架0上(冗余模式： bit 4 = 0)Bit 5：=0：CPU没有在机架1=1：CPU在机架1上(冗余模式： bit 5 = 0)Bit 6：保留Bit 7：主从切换是否从新使能=0：否=1：是Hsfcinfo 2 bytes SFC 90 "H_CTRL"状态字Bit 0：=0：从新使能没有激活=1：从新使能激活Bit 1：=0：从站Updating使能=1：从站Updating没有使能Bit 2：=0： Link-up 模式没有使能=1： Link-up 模式使能Bit 3：保留Bit 4：保留Bit 5：保留Bit 6：保留Bit 7：保留Bit 8：保留Samfehl 2 bytes 保留Bz_cpu_0 2 bytes CPU在机架0的模式W#16#0001：停止 (update)W#16#0002：停止 (reset memory)W#16#0003：停止(self-initialization)W#16#0004：停止(internal)W#16#0005：启动(cold restart)W#16#0006：启动(warm restart)W#16#0007：启动(hot restart)W#16#0008：运行(solo mode)W#16#0009：运行(redundant mode)W#16#000A：HOLD模式W#16#000B：LINK-UP模式W#16#000C：UPDATE模式W#16#000D：故障W#16#000E：自检测W#16#000F：没有开机Bz_cpu_1 2 bytes CPU在机架1的模式(与 bz_cpu_0相同)Bz_cpu_2 2 bytes 保留Cpu_valid 1 byte 信息变量 bz_cpu_0 和 bz_cpu_1有效性B#16#01： bz_cpu_0 有效B#16#02：bz_cpu_1 有效B#16#03: bz_cpu_0 和 bz_cpu_1 有效hsync_f 1 byte 连接质量的状态 (只有mwstat2 bit 0为1时有效)●Bit 0：上部插孔的同步模块光纤连接质量被限制●Bit 1：下部插孔的同步模块光纤连接质量被限制Bit 2 到 7： 05.2利用SFC51(SSL-ID W#16#xy75)读出H系统可切换DP从站的信息当SSL-ID 等于W#16#0C75时,表示需要读出S7-400H系统可切换DP从站（ET200M）的状态，SFC51可以在OB1或循环中断组织块OB3X中调用，调用SFC51的例子如图5－3所示：与读取SSL-ID W#16#xy71的方法相同，参数SZL_ID变成W#16#C75，参数INDEX为从站的诊断地址，例如从站诊断地址为8181，转换十六进制为W#16#1FF5。

容错系统S7-400H系统手册(中文)

5.5
安全等级..............................................................................................................................60
5.6
存储器复位的操作顺序 ........................................................................................................62
SIMATIC 容错系统 S7-400H
SIMATIC 容错系统 S7-400H
系统手册
05/2008
A5E00447391-05
前言
1
__容__错自__动__化__系__统__________
S7-400H 安装选项
__
__23__
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入门指南
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安装 CPU 41xH
4.3
硬件安装和S7-400H调试 .................................................................................................... 43
4.4
容错系统故障响应实例 .......................................................................................................................................................................................................................... 40

S7-400冗余系统基础

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2.1 安装硬件的步骤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 C PU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C PU无法访问，STOP 灯闪烁。

第2/4页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。

FB125,FC125详细解说

第5章S7-400H系统信息及诊断在生产控制中，通常需要对S7-400H系统的信息和状态进行监控，例如监控CPU的主从状态、操作状态、DP从站与主站的通信状态等信息。

在程序中可以通过对状态的判断进行必要的操作，也可以将系统信息上传到HMI，便于操作及维护人员监控。

通过功能块可以将系统信息读出，下面介绍读取不同系统信息调用功能块的方法。

5.1利用SFC51(SSL-ID W#16#xy71)读出H系统信息SSL-ID (SYSTEM STATUS LIST)系统状态目录，利用SFC51可以读出在SSL-ID指定的PLC系统信息，当SSL-ID 等于W#16#0071时,表示需要读出S7-400H系统当前的状态，可以在OB1或循环中断组织块OB3X中调用，调用SFC51的例子如图5－1所示：SFC51的参数解释如下，REQ ：为1是读取SZL_ID指定的系统信息，本例中M1.1为1时启动读请求。

SZL_ID ：指定需要读取的系统信息，本例为W#16#71，H系统当前状态。

INDEX ：本例中没有意义。

RET_VAL ：调用SFC51的状态字。

BUSY ：为1时表示读进程没有完成。

SZL_HEADER：输出系统信息存储的数据记录区号及长度，结构数据类型。

DR ：指定输出系统信息存储在CPU的地址区。

参数参数SZL_HEADER为一个结构数据，包括两个字，第一个字输出系统信息长度，例如W#16#10表示输出16个字节，第二个字输出存储系统信息的数据记录区，例如W#16#1表示数据记录区为1。

参数DR为存储系统信息的地址区，数据类型为指针，长度必须大于参数SZL_HEADER第一个字输出的信息长度。

本例中当M1.1为时，读取的系统信息存储在DB1.DBB4~DB1.DBB20 16个字节中。

用户可以对16个字节长度的系统信息进行分析和处理，系统信息内容如下：内容长度含义Redinf 2 bytes 冗余信息W#16#0011：单机 H CPU运行W#16#0012：H系统2备1运行Mwstat1 1 byte 状态字节1Bit 0：保留Bit 1：保留Bit 2：保留Bit 3：保留Bit 4：机架0中CPU的状态=0：从 CPU=1：主 CPUBit 5：机架1中CPU的状态=0：从 CPU=1：主 CPUBit 6：保留Bit 7：保留Mwstat2 1 byte 状态字节2Bit 0：同步连接状态 01：CPU 0 和CPU 1同步=0：不可能=1：可能Bit 1： 0Bit 2:：0Bit 3：保留Bit 4：=0：CPU没有在机架0=1：CPU在机架0上(冗余模式： bit 4 = 0)Bit 5：=0：CPU没有在机架1=1：CPU在机架1上(冗余模式： bit 5 = 0)Bit 6：保留Bit 7：主从切换是否从新使能=0：否=1：是Hsfcinfo 2 bytes SFC 90 "H_CTRL"状态字Bit 0：=0：从新使能没有激活=1：从新使能激活Bit 1：=0：从站Updating使能=1：从站Updating没有使能Bit 2：=0： Link-up 模式没有使能=1： Link-up 模式使能Bit 3：保留Bit 4：保留Bit 5：保留Bit 6：保留Bit 7：保留Bit 8：保留Samfehl 2 bytes 保留Bz_cpu_0 2 bytes CPU在机架0的模式W#16#0001：停止 (update)W#16#0002：停止 (reset memory)W#16#0003：停止(self-initialization)W#16#0004：停止(internal)W#16#0005：启动(cold restart)W#16#0006：启动(warm restart)W#16#0007：启动(hot restart)W#16#0008：运行(solo mode)W#16#0009：运行(redundant mode)W#16#000A：HOLD模式W#16#000B：LINK-UP模式W#16#000C：UPDATE模式W#16#000D：故障W#16#000E：自检测W#16#000F：没有开机Bz_cpu_1 2 bytes CPU在机架1的模式(与 bz_cpu_0相同)Bz_cpu_2 2 bytes 保留Cpu_valid 1 byte 信息变量 bz_cpu_0 和 bz_cpu_1有效性B#16#01： bz_cpu_0 有效B#16#02：bz_cpu_1 有效B#16#03: bz_cpu_0 和 bz_cpu_1 有效hsync_f 1 byte 连接质量的状态 (只有mwstat2 bit 0为1时有效)●Bit 0：上部插孔的同步模块光纤连接质量被限制●Bit 1：下部插孔的同步模块光纤连接质量被限制Bit 2 到 7： 05.2利用SFC51(SSL-ID W#16#xy75)读出H系统可切换DP从站的信息当SSL-ID 等于W#16#0C75时,表示需要读出S7-400H系统可切换DP从站（ET200M）的状态，SFC51可以在OB1或循环中断组织块OB3X中调用，调用SFC51的例子如图5－3所示：与读取SSL-ID W#16#xy71的方法相同，参数SZL_ID变成W#16#C75，参数INDEX为从站的诊断地址，例如从站诊断地址为8181，转换十六进制为W#16#1FF5。

S7-400H系统通讯

S7-400H系统通讯第三章S7S7--400H 系统通讯系统通讯3.1 3.1 S7S7S7--400H 与S7S7--400H 之间的通讯之间的通讯3.1.1 H 系统系统之间之间之间的通讯链路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：图3-1 H 系统双以太网结构(一)(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：图3-5 H系统以太网结构(五)(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 系统系统之间之间之间的的通讯通讯配置配置以图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。

图3-7 建立417h站(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。

图3 -8 417h站的硬件组态(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:图3 -9 建立以太网并配置CP443-1属性(4)组态完毕后，可进行编译并通过MPI或以太网下装到CPU中。

西门子S7-400H冗余PLC系统信息诊断

接
口１Ｏ
参数释意信息被锁定信息序号ＲＡＣＫ０ＣＰＵ处于主状态表示处于备用状态ＲＡＣＫ１ＣＰＵ处于主状态表示处于备用状态
ＲＡＣＫ０ＣＰＵ处于运行状态
ＲＡＣＫ１ＣＰＵ处于运行状态
建立的变量，类型为Ｓｔｒｕｃｔ（结构），里面包含两个ｗｏｒｄ变量，分别为ｓｉｚｅ和ｎｕｍｂｅｒ；ＤＲ表示ＳＳＬ列表读取或ＳＳＬ部分列表读取的目标区域；ＤＢ５２４为建立的数据块，里面为—个包含５００个ＢＹＴＥ的数组；ＤＢ５２４．ＤＢＸ０．０，为ｌ，表示ＲＡＣＫ０ＣＰＵ电池故障；
主备，ＣＰＵ没有切换时间。Ｉ／Ｏ为主动冗余，同时工
本文将对常用的冗余ＰＬＣ的主备运行信息、电池信息、冗余Ｐｒｏｉｆｂｕｓ — ＤＰ网络信息和Ｙ — ＬＩＮＫ下属
作。Ｓ７ — ４００Ｈ冗余系统有如下优点：主备切换平滑；自动事件同步；具有集成的错误识别和错误定位功
ＡＬＡＲＭ８Ｐ
一 —
有故障报警信息状态辅助变量，可被用户使用辅助变量，可被用户使用
ＳＴＡＴＵＳ０２
２．３冗余Ｐｒｏｉｆｂｕｓ — ＤＰ网络信息诊断在西门子Ｓ７ — ３００／４００标准系列ＰＬＣ中，进行
ＩＮＤＥＸ表示部分列表中对象的类型或编号；

S7-400H

Fault-tolerant SIMATIC
概述
冗余的特性与原理切换同步自检编程 CIR 在线维护配置
通讯
冗余 I/O
系统集成冗余功能
隐含的冗余功能
透明的编程 (编程与普通系统相同)，程序下载后程序自动复制到备份的控制器中，下载时不需要考虑主，从控制器
参数化与标准系统具相同标准的处理方法
通讯
冗余 I/O
主从无扰动的切换
切换时间
切换时间 < 100ms 系统切换时输出保持信息、报警及中断信息不会丢失
切换的条件主控制器故障
电源机架同步模块同步光纤 CPU
DP从站及DP网络故障不会造成CPU的切换
Automation and Drives
SLC A&D AS BU , Chart 9
MLFB Module:
6ES7 960-1AB04-0XA0
Monomode FO-Cable LC/LC Duplex crossed 9/125µ
SLC A&D AS BU , Chart 26
Fault-tolerant SIMATIC
概述
冗余的特性与原理切换同步自检编程 CIR 在线维护配置
SLC A&D AS BU , Chart 3
Fault-tolerant SIMATIC
概述
冗余的特性与原理切换同步自检编程 CIR 在线维护配置
通讯
冗余 I/O
应用行业 (2)
食品和饮料玻璃行业半导体行业交通
隧道自动化航海自动化
航空

400H冗余系统-软件冗余

7.1 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为秒级的控制系统中。

7.1.1系统结构Siemens软件冗余系统的软件、硬件包括：（1）1套STEP7编程软件（V5.2或更高）加软冗余软件包(V1.x)；（2）2套PLC控制器及I/O模块，可以是S7-300（313C-2DP，314C-2DP，31X-2DP）或S7-400（全部S7-400系列CPU）系统；（3）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）；（4）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；Y-Link 不能用于软冗余系统；（5）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。

系统架构如图7－1所示：图7-1软冗余的系统架构可以看出，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：主机架电源、背板总线等冗余；PLC处理器冗余；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）；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 。