S7-400H系统信息及诊断-软件
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S7-400PLC的维护和故障诊断
西门子S7-400PLC的维护和故障诊断摘要: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，当前由于PLC可编程控制的流行趋势中，西门子所研发的诸如S7-200、S7-300、S7-400等系列产品由于其有强大的功能和满足市场的主要需求而获得市场的青睐。
而其中S7-400可编程控制器性能突出而成为市场的主流。
本文作者根据西门子S7-400系列产品的维护经验。
从西门子S7-400产品的维护和故障的实例中作出一些详细的诊断分析关键词：西门子PLCS7-400H；故障；处理方法Abstract: PLC is designed for industrial environment application and design of a with digital computing operations of programmable logic controller ability, it is to the traditional control components relay a kind of alternative, because its by micro computer industrial control device function and a strong logic control characteristic, the current PLC programmable control because of the popular trend, the development of such as Siemens S7-200, S7-300, S7-400 series products because of its powerful function and satisfy the market demand and get the main market favour. And among them S7-400 PLC outstanding performance and become the mainstream market. The author according to Siemens S7-400 series product maintenance experience. From Siemens S7-400 product maintenance and fault in the example to make some detailed analysis of the diagnosisKeywords: Siemens PLCS7-400 H; Fault; Processing method一、PLC概述PLC是Programmable Logic Control-ler的英文缩写，中文为可编程控制器。
论西门子S7—400H冗余PLC系统的应用
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。
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 。
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冗余系统硬件组态 操作流程教学资料
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。
基于WinCC的S7—400H故障状态可视化
基于WinCC的S7—400H故障状态可视化作者：沈兆凯来源：《科技视界》2014年第01期【摘要】S7-400H冗余控制系统因其诸多优点，被广泛的应用于工厂、企业中重要的生产岗位，其重要性不言而喻。
本文通过搭建实验平台，结合实际应用情况，详细说明如何利用PSC7实现冗余系统故障状态可视化的远程监控。
以达到减轻维护人员工作量、短时间内消除设备隐患、减少生产经济损失的目的【关键词】S7-400H冗余；PCS7；故障；可视化0 引言S7-400H的容错原理是通过二个并行的CPU实现的，当控制系统发生故障时进行无扰动切换，控制系统不丢失任何信息。
但此时系统处于非冗余状态，存在着严重的设备隐患，如果未及时发现和处理，可能会造成不必要的损失。
S7-400H系统发生错误或故障时，CPU和DP 从站上的接口模块都会有对应的LED指示灯点亮、熄灭或闪烁，这些信息是维护人员判断故障点的重要依据。
1 设计方案利用SFC51将读取的CPU指示灯状态和DP从站的通讯连接状态，存放在指定的数据区内；WinCC通过以太网采集指定的数据进行冗余系统状态的监控，实现在S7-400H系统状态的远程可视化。
2 系统硬件构成1）1个机架UR2-H为模块提供机械支持和电源；通过背板总线将各个模块连接在一起。
2）2个电源PS407通过背板总线，向机架上的其它模块提供工作电压。
3）2个容错CPUPLC控制系统的核心，负责所有外部信号扫描、计算、逻辑处理、输出等工作。
4）4个同步子模块、2根同步光纤实现2个CPU之间的数据同步。
5）1个CP模块完成CPU与上位机之间的数据通讯。
6）1个ET200M从站7）一台工程师站（ES），带有CP1613网卡CP1613网卡用于实现上位机与CPU的冗余连接。
3 系统拓扑图4 软件构成STEP7用于编写冗余控制系统状态监控程序；WinCC用于采集PLC的数据，监控冗余系统的状态。
5 设计步骤5.1 硬件安装将模块依次插入机架中，设置CPU机架号并插入同步子模块，连接同步光纤；组建分布式I/O从站ET200M。
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 。
S7-400H冗余系统硬件组态-操作流程图
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 CPU 4. 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。
S7-400H系统信息及诊断
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SZL_HEADER与DR的地址区在DB1中建立，如5－2所示：图5－2 参数SZL_HEADER与DR的地址区参数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。
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。
SIEMENS SIMATIC S7-300 400 系统和标准功能的系统软件 说明书
s前言，内容SIMATIC用于S7-300/400系统和标准功能的系统软件参考手册事件322004年1月版 A5E00446508-01版权所有 © Siemens AG 2004 保留所有权利未经明确的书面许可，不得复制、传播或使用本手册或所含内容。
违者应对造成的损失承担责任。
保留所有权利，包括实用新型或设计的专利许可权及注册权。
Siemens AGBereich Automation and DrivesGeschaeftsgebiet Industrial Automation Systems Postfach 4848, D- 90327 Nuernberg免责声明我们已检查过本手册中的内容与所描述的硬件和软件相符。
由于差错在所难免，我们不能保证完全一致。
我们会定期审查本手册中的内容，并在后续版本中进行必要的更正。
欢迎提出改进意见。
©Siemens AG 2004技术数据如有改动，恕不另行通知。
Siemens Aktiengesellschaft A5E00446508-01安全指南本手册包括了保证人身安全与保护本产品及连接的设备所应遵守的注意事项。
这些注意事项在手册中均以如下符号加以突出，并根据危险等级标明如下：危险表示如果不采取适当的预防措施，将导致死亡、严重的人身伤害或财产损失。
警告表示如果不采取适当的预防措施，可能导致死亡、严重的人身伤害或财产损失。
当心表示如果不采取适当的预防措施，可能导致轻微的人身伤害。
当心表示如果不采取适当的预防措施，可能导致财产损失。
须知提醒您注意有关产品、产品使用的特别重要的信息，或者是文档的特定部分。
合格人员只有合格人员才允许安装和操作该设备。
合格人员是指被授权按照既定安全惯例和标准，对线路、设备和系统进行调试、接地和标记的人员。
正确使用请注意如下事项：警告 该设备及其部件只能用于产品目录或技术说明书中所描述的范畴，并且只能与由西门子公司认可或推荐的第三方厂商提供的设备或部件一起使用。
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
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__
_____
入门指南
_
_____
_
_4_
___________
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。
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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。
参数SZL_HEADER 和DR结构与上例相同，读出的信息长度同样是16个字节，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DP从站信息进行分析和处理，信息内容如下：内容长度含义adr1_bgt0 1 word DP从站接口模块第一个地址区，它的主站接口模块插在机架0上：DP主站的PROFIBUS系统ID号和从站站号。
adr2_bgt0 1 word DP从站接口模块第二个地址区，它的主站接口模块插在机架0上：DP主站的槽号和子槽号（集成在CPU的主站模块的接口号）adr1_bgt1 1 word DP从站接口模块第一个地址区，它的主站接口模块插在机架1上：DP主站的PROFIBUS系统ID号和从站站号。
adr2_bgt1 1 word DP从站接口模块第二个地址区，它的主站接口模块插在机架1上：DP主站的槽号和子槽号（集成在CPU的主站模块的接口号）Res 2 words 保留Logadr 1 word DP从站的诊断地址：●Bits 0 到 14：诊断地址●Bit 15： I/O标识符 (0 = 输入，1 = 输出)Slavestatus 1 word 通信状态：●Bit 0 = 1：机架0的DP主站模块不能访问从站接口模块●Bit 1 = 1：机架1的DP主站模块不能访问从站接口模块●Bits 2 到 7：保留(每一个位为0)5.3利用SFC87读出冗余连接状态信息S7-400H之间可以建立冗余的连接，在单一网络上，两个站建立的连接可能为4个，如图如果网卡分别为A、B、C、D，可能的连接为A-C、 A-D 、B-C 、B-D。
如果在冗余的网络上四个网卡的连接数只能为两个，以图5－4为例，如果D网卡有故障，数据可以通过A-C、B-C的连接进行通信，A-D、B-D通信故障，故障信息可以通过调用SFC87读出，连接建立之后，可以查看到建立的四个S7连接，如图5－5所示：从上到下的连接数定义为0、1、2、3，通过SFC87的调用同时可以监控主连接和备有的连接数。
SFC87可以在OB1或循环中断组织块OB3X中调用，调用的例子如图5－6所示：SFC87的参数解释如下，REQ ：为1时，诊断任务激活。
MODE ：操作模式。
操作模式有四种：W#16#0 不传送连接状态到数据接收区，只传送确认信息到操作系统。
W#16#1 传送连接状态到数据接收区，传送确认信息到操作系统。
W#16#2 只在连接状态改变时传送连接状态到数据接收区，传送确认信息到操作系统。
W#16#3 只传送连接状态到数据接收区，不传送确认信息到操作系统。
RET_VAL ：调用SFC87状态返回值。
BUSY ：任务没有完成。
N-CON ：指示上一次连接状态（DIS_PCON）变化的连接数。
冗余连接可以建立多个，这里指其中一个连接。
CON_ARR：连接状态接收区。
以CPU最大的连接数计算，每一个连接占用八个字节。
本例以CPU417-4H为例，CPU的连接数为64个，每一个连接需要占用八个字节，总共512个字节。
如果连接状态输出区小，在RET_VAL值中将有错误信息。
参数CON_ARR其实是一个数组变量，每一个数组单元对应CPU的一个连接，数组的单元由一个八个字节的结构变量组成，表示每一个连接的状态。
输出八个字节的连接状态含义如下：内容长度含义CON_ID WORD 在NETPRO中组态的连接号，输出W#16#FFFF表示连接没有配置，CON_ARR[i].DIS_PCON被置位表示连接被从新配置或被删除。
STAT_CON BYTE S7连接或S7冗余连接当前状态，可能的输出值： B#16#00：S7连接没有建立。
B#16#10：S7冗余连接没有建立。
B#16#01：S7连接正在被建立。
B#16#11：S7冗余连接正在被建立。
B#16#02：S7连接被建立。
B#16#12：S7冗余连接被建立，但是连接没有冗余（例如D通信处理器故障，只能建立A-C、B-C连接）。
B#16#13：S7冗余连接被建立PROD_CON BYTE 当前正在运行连接的子连接，可能的值为0、1、2、3。
STBY_CON BYTE 备用连接的子连接，可能的值为0、1、2、3。
B#16#FF表示没有备份连接，只有S7冗余连接有备用连接。
DIS_PCON BOOL CON_ARR[i].STAT_CON输出值由 W#16#12 -> W#16#13 或W#16#13 -> W#16#12转变后被置1。
其他状态的变化不作考虑。
当 MODE=B#16#01 或 02时，状态输出到接收区CON_ARR后该位被复位；当 MODE=B#16#03时，该位不变化。
RES0 BYTE 保留(B#16#00)RES1 BYTE 保留(B#16#00)5.4利用SFC90控制H系统的连接状态和检测当冗余CPU其中一个出现故障，这时只有一个CPU工作，更换故障的CPU上电后，需要向主CPU发送link-up请求，主CPU检测到link-up请求,Update从CPU，从CPU进入工作状态。
link-up和Update过程将影响主CPU对快速过程的处理，例如在Update过程中信号状态的变化不能被识别（执行link-up和Update的时间参考H手册），在这种情况下，通过SFC90可以终止link-up和Update过程，快速过程执行完成后再使能link-up和Update过程，通过调用SFC90还可以使H-CPU执行对数据存储区的检查，SFC90在OB1或循环中断组织块OB3X中调用，调用的例子如图5－7所示：SFC90的参数解释如下：REQ ：为1时，控制任务激活。