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西门子S7-400PLC培训教程—第7章软件冗余的原理和配置

发布者：用户投稿发布时间：2008/5/28 0:46:19

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Network connected via CP 443?5

Industrial Ethernet

Network connected via CP 443?1

从以上的表格中可以看到，软冗余系统当中可以采用MPI、PROFIBUS、Ethernet 三种网络实现主系统和备用系统之间的数据同步（Redundant-backup link）。

采用BSEND_400包中的功能块进行数据同步时，无论数据同步的连接是什么方式，都需要在STEP7的NETPRO窗口中组态一个 S7 Connection。除了BSEND_400中之外，使用其他功能块：

l 采用MPI网络时，直接使用PLC的编程口进行数据同步，不需要进行连接（Connection）的组态，但MPI数据同步的效率低。

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l 采用PROFIBUS网络时，需要使用一对CP通讯卡（CP342-5或CP443-5），在STEP7的NETPRO窗口中组态主系统和备用系统之间的FDL连接。

l 采用Ethernet网络时，需要使用一对CP通讯卡（CP343-1或CP443-1），在NETPRO窗口中组态主系统和备用系统之间的ISO连接。

冗余功能块的说明参考表7－5。

表7－5冗余功能块说明：

名称	描述
FC 100 ‘SWR_START’	初始化程序块，定义系统运行的参数。
FB 101 ‘SWR_ZYK’	循环调用的数据同步功能块，将主系统中的冗余数据复制到备用系统当中
FC 102 ‘SWR_DIAG’	诊断功能块，在OB86中调用，将得到的诊断数据提供给FB101使用。
FB 103 ‘SWR_SFCCOM’	在该块内部调用 SFC 65 ‘X_SEND’ 和 SFC 66 ‘X_RCV’功能块，实现采用MPI网络的数据同步。
FB 104 ‘SWR_AG_COM’	在该块内部调用FC 5 ‘AG_SEND’, FC 6 ‘AG_RCV’，实现采用PROFIBUS或Ethernet网络的数据同步。
FB 105	在该块内部调用SFB 12 ‘BSEND’ and SFB 13 ‘BRCV’功能块，实现MPI或PROFIBUS或Ethernet网络的数据同步，只能在S7-400 中调用。
DB_WORK_NO	冗余软件块使用的数据区，用户不需要生成该数据块，也不使用该数据块中的数据；
DB_SEND_NO	用于主系统发送同步数据到备用系统的发送数据区（包括了主系统的M、T、C、DB等区域的数据），用户不需要生成该数据块，也不使用该数据块中的数据；
DB_RCV_NO	用于备用系统接收来自主系统的同步数据的接收数据区，用户不需要生成该数据块，也不使用该数据块中的数据；
DB_A_B_NO	从A站到B站，非冗余同步的数据的收发区；
DB_B_A_NO	从B站到A站，非冗余同步的数据的收发区；
DB_COM_NO	FB101的背景数据块，包括了数据同步链路的状态，控制等信息，用户需要生成该数据块，DBW8为状态字，DBW10为控制字，；
FC 5 ‘AG_SEND’	PROFIBUS网络中，实现FDL链接，在FB104内部调用的发送块，用户需要生成该程序块，并下载到PLC当中。
FC 6 ‘AG_RCV’	PROFIBUS网络中，实现FDL链接，在FB104内部调用的接收块，用户需要生成该程序块，并下载到PLC当中。

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注：

1) 用PROFIBUS或Ethernet方式进行数据同步时，需要在OB100当中调用FB101，而FB101内部调用了FB104、FC5、FC6，所以您必须手动地将FB104、FC5、FC6插入到项目当中，插入的方法是：在程序中调用一次，再将这条语句删掉。

2) 在OB100中调用FC100功能块时，PLC会自动创建一些与FC100参数相关的程序段和数据块，所以当你更改了FC100的参数时，应该对PLC进行Reset操作，再重新下载项目的软硬件到PLC当中。

7.2.2 实例

例子由两套315-2DP和一个ET200M从站组成，系统结构如图7－6所示：

图7-6 系统配置

除了实现冗余功能的3条PROFIBUS网络外，还有一条MPI网络用于上位机监视和控制程序的调试。

以下是生成该例子程序的步骤，可以根据系统的配置情况进行参照：

（1）插入两个S7-300的站，A 和 B ，在A站和B站的硬件组态窗口中，插入315-2DP时，要分别创建相互独立的PROFIBUS网络（如 A站为Master_Line、B站为Reserve_Line），使用网络的默认参数，速率为1.5M，并都将站地址设定为2，A站和B站的PROFIBUS DP集成通讯口设定为主站模式（Master Mode）。

（2）分别在A、B站中插入CP342-5模块，连接到同一个PROFIBUS网络上（Sychronization_Line），地址分别为4、5，将CP342-5设定为No DP方式，并记录CP342-5的硬件地址256。

（3）分别在A、B站的硬件组态窗口中插入一个ET200从站（一个IM153-2模块和一个16入/16出的数字量模板），DP的地址为3。

（4）进入STEP7的网络组态窗口NETPRO中，选中A站的CPU点击鼠标右键，插入一个新的链接，选择FDL Connection，点击Apply，弹出链接属性窗口，记录链接的ID，设定LSAP为17，18，存盘编译网络组态。系统的网络结构如图7－7所示：

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图7-7 系统的网络结构

以上网络结构中包括了4条链路：

l 用于上位机编程和监控的MPI链路；

l A站与ET200从站Master Line PROFIBUS链路；

l B站与ET200从站Reserve Line PROFIBUS链路；

l A站和B站之间进行数据同步的Synchronization Line PROFIBUS链路。

可以通过点击图中的状态读取按钮，获取当前FDL链接的状态，上图的左下角显示当前在线读取FDL的状态为OK。

（5）在A站的Block中插入OB1（主循环程序块）、OB35（定时中断组织块）、OB100（暖启动调用程序块）、OB80（在主系统与备用系统切换时间超时时，调用该块）、OB82 (DP-Slave ET200站上的IM153-2模块出错报警，调用该功能块)、OB83 （DP从站的接口模块与主站链接断开或链接重新建立时调用该块）、OB85（程序运行出错或DP从站连接失败调用该块）、OB86（主从站通讯出错调用该块）、OB87（通讯失败调用该块）、OB122（外围设备访问出错调用该块）、OB121等组织块，并对其中的OB100、OB35、OB86进行编程。

（6）在OB100中我们调用FC 100 ‘SWR_START’进行软冗余的初始化，有几个参数需要特别注意，LADDR应当和CP342-5的硬件地址相一致，例子程序为256，VERB_ID必须和在NETPRO中创建的FDL链路的ID号一致，例子程序为1，DB_COM_NO建议仍采用DB5。

FC100功能块参数的说明和例子见表7－6，

表7－6 FC100 参数说明

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参数名	数据类型	描述	例子
AG_KENNUNG	字符型	A站应当填 ‘A’ B站应当填 ‘B’	‘A’
DB_WORK_NO	数据块名称	软冗余功能实现所需要使用的内部数据块，用户不用生成该块，也无需读写其中的数据	DB1
DB_SEND_NO	数据块名称	存放发送数据所使用的内部数据块，AàB或BàA，用户不用生成该块，也无需读写其中的数据	DB2
DB_RCV_NO	数据块名称	存放接收数据所使用的内部数据块，A?B或B?A，用户不用生成该块，也无需读写其中的数据	DB3
MPI_ADR	整型	对方站的MPI站地址，进行MPI网络数据同步时才有意义	2
LADDR	整型	CP通讯处理器组态的硬件地址，采用PROFIBUS或Ethernet网络进行数据同步时才有意义	256
VERB_ID	整型	网络链接的ID号，在NETPRO窗口中组态的链接的ID值，如FDL Connection、ISO Connection或S7 Connection。	1
DP_MASTER_SYS_ID	整型	DP主站网络的ID号，你可以在NETPRO窗口中双击链接ET200M从站紫色的PROFIBUS主从网络，获取该ID值。	1
DB_COM_NO	数据块名称	FB101所用使用的背景数据块，需用户生成该块，并可以读取状态字DBW8和控制字DBW10，获取系统信息或手动切换主备系统	DB5
DP-KOMMUN	整型	确定链接ET200从站的DP通讯口类型： 1．使用CPU上集成DP通讯口链接ET200从站； 2．使用CP通讯卡上的DP通讯口链接ET200从站；	1
ADR_MODUS	整型	CPU分配I/O地址的矩阵的增量，不同CPU的地址矩阵不同： 1, if base addresses 0, 1, 2, 3 ... 4, if base addresses 0, 4, 8, 12 ...	1
PAA_FIRST	整数	ET200M站第一个输出字节的地址	0
PAA_LAST	整型	ET200M站最后一个输出字节的地址，PAA_FIRST 到 PAA_LAST的字节范围必须是ET200M站上连续定义的。	4
MB_NO	整型	冗余的M数据区的起始字节地址	20
MB_LEN	整型	冗余的M数据区的字节个数，如MB_NO为20，MB_LEN为30，则MB20－MB49这个数据段为冗余数据区；	30
IEC_NO	整型	冗余的IEC定时器、IEC计数器所使用的起始背景数据块	111
IEC_LEN	整型	冗余的IEC定时器、IEC计数器所使用的背景数据块的个数，如IEC_NO设为111，IEC_LEN设为7，则DB111－DB117为存放冗余同步定时器、计数器的背景数据去	7
DB_NO	整型	冗余的起始数据块	8
DB_NO_LEN	整型	冗余的数据块个数，如DB_NO为8，DB_NO_LEN为2，则DB8-DB9为冗余的数据块	2
SLAVE_NO	整型	ET200从站的最低站地址	3
SLAVE_LEN	整型	ET200从站的个数，如SLAVE_NO为3，SLAVE_LEN为2，则该软冗余系统连接了站号为3，4的两个ET200从站，站号必须连续。
SLAVE_DISTANCE	整型	确定所链接ET200从站上IM153-2模块的PROFIBUS DP站地址： 1． 2块IM153-2模块的DP口使用相同的站地址； 2． 2块IM153-2模块的DP口的站地址为n和n+1； )	1
DB_A_B_NO	数据块名称	通过数据同步链路（Redundency Link），A、B站之间还能进行一些非冗余数据通讯，即2个PLC之间的普通数据交换，该参数即定义从A站到B站，交换的非冗余数据块。	DB11
DB_A_B_NO_LEN	WORD	A站到B站，非冗余数据块中交换的Word字数，如DB_A_B_NO设为DB11，DB_A_B_NO_LEN设为. W#16#64，则A站的DB11.DBW0-DB11.DBW198被复制到B站的DB11.DBW0-DB11.DBW198，因为W#16#64代表16进制64，即一共复制100个数据字。	W#16#64
DB_B_A_NO	数据块名称	该参数即定义从B站到A站，交换的非冗余数据块。	DB12
DB_B_A_NO_LEN	WORD	B站到A站，非冗余数据块中交换的Word字数，如DB_B_A_NO设为DB12，DB_B_A_NO_LEN设为. W#16#64，则B站的DB12.DBW0-DB12.DBW198被复制到A站的DB12.DBW0-DB12.DBW198，因为W#16#64代表16进制64，即一共复制100个数据字。	W#16#64
RETURN_VAL	WORD	调用FC100的返回值，为0代表正常，其他返回值您可以在错误代码表中找到对应的错误原因。	MW2
EXT_INFO	WORD	FC100中内部调用的一些功能块所返回的错误代码	MW4

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(7) 一般建议将非冗余程序段编写在OB1当中，而将冗余程序段编写在OB35当中，这里使用的是OB35的默认属性，即每100ms中断触发一次，可以根据实际的需要在CPU属性中修改中断的时间间隔。在OB35里调用FB 101 ‘SWR_ZYK’ 功能块，FB101块中封装了冗余功能的程序段，实现冗余功能。调用FB101时，你可以在线地读出RETURN_VAL参数的数值,如果为0，说明冗余链接正常。如果为8015说明数据同步的连接不成功，这是一个常见的错误，原因可能是CP342-5之间的FDL链接建立的不正确或物理链路不通，或者是FC100的VERB_ID参数与NETPRO中的链接ID号不一致。当执行”SWR_START”程序块时，系统分配这些数据区，不能用S7的定时器和计数器，只能使用IEC标准的定时器和计数器。可以在软冗余手册的第三章第9节找到对应的诊断信息。OB35中的程序可以分为4个部分，如图7-8所示：