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如何实现 multi panel(多功能面板)和 s7-300软冗余系统的工业以太网通讯 
1 简介
软件冗余是低成本的冗余解决方案,适用于对切换时间要求不是很高的场合,主备切换
时间为秒级的控制系统。软冗余系统为两个站,一个为主站,一个为备用站;主备站的数据通讯链路为标准西门子通讯协议 (mpi/profibus/ethernet);冗余范围内的i/o模板需通过profibus-dp网络连接到et200m从站上;西门子的软件冗余 可以在s7-300或s7-400的标准系统中实现,只需调用软冗余软件包中的程序块。
西门子的多功能面板支持和软冗余cpu通讯,系统架构如图1所示,并且当某个cpu
连接中断,面板可以自动切换连接到另一个cpu;如果两个cpu主备切换,面板可以切换到主cpu。
图1
本文描述的是用wincc flexible组态的多功能面板通过脚本的方式实现切换连接的方
法;本文只描述面板和cpu的集成pn口之间通过工业以太网通讯,面板和cpu之间通过其他通讯方式(如mpi/profibus)连接也可以参考本文。
本文所使用的硬件和软件如下:
(a) s7-300 soft redundancy
cpu 315-2pn/dp (6es7315-2eh13-0ab0, firmware v2.5)
cpu 317f-2pn/dp (6es7317-2fk14-0ab0, firmware v3.2)
cp342-5 (6gk7342-5da02-0xe0, firmware v5.0)
im153-2 (6es7153-2ba02-0xb0)
(b) panel
mp377 12”touch (6av6 644-0aa01-2ax0)
(c) software
wincc flexible 2008 sp3
step7 v5.5 sp2+hf1
此方法只适用于支持三个以上连接,支持脚本及changeconnection函数的面板,如
tp/op270、tp/op277、mp270、mp277、mp370、mp377等。
本文不介绍软件冗余的原理及组态方法,详细可以参考:
《siemens plc系统软件冗余的说明与实现》
下载中心文档编号:a0039
78604454
2 组态multi panel和s7-300软冗余系统的通讯
2.1 cpu组态
a站:315-2pn/dp+im153-2
b站:317f-2pn/dp+im153-2
ab站之间通过cp342-5建立连接,实现冗余数据同步。
2.1.1 step7中的硬件组态
a站:在step7中组态315-2pn/dp,在dp总线上添加im153-2,如图2所示。
图2
在cpu的属性中选择clock memory,设置memory byte为mb0,如图3所示。
图3
b站:在step7中组态317f-2pn/dp,在dp总线上添加im153-2,如图4所示。
图4
在cpu的属性中选择clock memory,设置memory byte为mb0,如图5所示。
图5
2.1.2 step7中的网络组态
a站和b站之间通过cp342-5建立fdl连接,此连接为ab站之间的数据链路通道,打开netpro界面,新建一个fdl连接,如图6所示。
图6
2.1.3 step7中的cpu编程
说明:本文描述的编程只涉及实现软冗余功能的部分,其他功能的实现不予介绍。
a站:ob100中调用fc100,实现初始化,如图7所示。
图7
ob35中调用fb101,必须在执行冗余用户程序的前/后分别调用fb101,如图8所示,而fb101内部调用了fb104、fc5、fc6,必须装载这三个块。
图8
ob86中调用fc102,当dp总线有故障时cpu可以实现主备切换,如图9所示。
图9
b站:ob100中调用fc100,实现初始化,如图10所示。
图10
ob35和ob86中的编程和a站相同。
组态好的项目分别下载到cpua和cpub中,做好硬件接线。
2.2 在wincc flexible中组态multi panel
在step7中插入一个simatic hmi station,选择设备类型为mp377 12” touch,如图
11所示。
(说明:本文描述的是在step7中集成组态mp377的项目,这不是必须的,也可以分开
组态,即单独组态cpu和mp377。)
图11
2.2.1 组态连接
在项目中组态三个连接,分别对应a站、b站和实际连接。
conn_a对应a站,cpu的参数是a站的参数,如图12所示。
图12
conn_b对应b站,cpu的参数是b站的参数,如图13所示。
图13
建立conn_real用于创建过程变量,通信驱动程序选择“simatic s7 300/400”,plc
的地址参数默认设置为192.168.0.2,扩展插槽是2,机架号是0。切换连接的脚本会根据切换条件给conn_real分配不同的参数。
2.2.2 组态变量
在conn_a下建立变量,如图14所示。其中trigger_plca的地址是m0.4,采集模式是
“循环连续”,采集周期是500ms。
图14
在conn_b下建立变量,如图15所示。其中trigger_plcb的地址是m0.4,采集模式是
“循环连续”,采集周期是500ms。
图15
项目中的其他变量如图16所示,test1~test5是测试变量,用于测试conn_real的连接状
态。
图16
2.2.3 切换连接的脚本逻辑解释
在变量trigger_plca的“事件—更改数值”中添加脚本connection_plca,实现切换连
接到conn_a,如图17。脚本逻辑参见下文。
图17
在变量trigger_plcb的“事件—更改数值”中添加脚本connection_plcb,实现切换连
接到conn_b,如图18。脚本逻辑参见下文。
图18
在项目树下面的“设备设置—调度器”中建立一个作业,每分钟执行一次,在函数列表
中添加脚本connection_lost,用于检测是否和两个cpu的连接都中断,如果都中断,提示“connection lost”,如图19所示。
图19
本文附件中包含三个脚本文件。在项目树的“脚本”下添加脚本“connection_plca”,
将附件中的connection_plca.txt文件内容拷贝到connection_plca中,注意changeconnection的参数必须和conn_a的参数一致,如图20所示。
图20
继续添加脚本“connection_plcb”,将附件中的connection_plcb.txt文件内容拷贝
到connection_plcb中,注意changeconnection的参数必须和conn_b的参数一致,如图21所示。
图21
继续添加脚本“connection_lost”,将附件中的connection_lost.txt文件内容拷贝到
connection_lost中,如图22所示。
凡在本公司购买的产品,保证全新,可签订正式销售合同,本公司主要经营s7-200,s7-300,s7-1200,s7-400 plc模块,触摸屏,通讯电缆,编程电缆,dp接头,logo,模快.smart模块,软启动器,伺服电机,变频器等产品,西门子保内全新原装产品‘质保一年。一年内因产品质量问题免费更换新产品;不收取任何费。
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西门子plcs7-300系列plc安装及注意事项
西门子s7-300安装注意事项一)辅助电源功率较小,只能带动小功率的设备(光电传感器等);
西门子s7-300安装注意事项二)一般plc均有一定数量的占有点数(即空地址接线端子),不要将线接上;
西门子s7-300安装注意事项三)plc存在i/o响应延迟问题,尤其在快速响应设备中应加以注意。
西门子s7-300安装注意事项四)输出有继电器型,晶体管型(高速输出时宜选用),输出可直接带轻负载(led指示灯等
西门子plcs7-300系列plc安装及注意事项
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西门子s7-300安装注意事项一)辅助电源功率较小,只能带动小功率的设备(光电传感器等);
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西门子plcs7-300系列plc安装及注意事项
西门子s7-300安装注意事项一)辅助电源功率较小,只能带动小功率的设备(光电传感器等);
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西门子s7-300安装注意事项三)plc存在i/o响应延迟问题,尤其在快速响应设备中应加以注意。
西门子s7-300安装注意事项四)输出有继电器型,晶体管型(高速输出时宜选用),输出可直接带轻负载(led指示灯等
才能保证在任何情况下,该输入均能被读入,用户程序执行在用户程序执行阶段,plc总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图),在扫描每一条梯形图时,又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路,并按先左后右。
s7-400,s7-1500等,西门子s7系列plc体积小,速度快,标准化,具有网络通信能力,功能更强,可靠性高,s7系列plc产品可分为微型plc(如s7-200),小规模性能要求的plc(如s7-300)和中。
从实时性要求来看,处理速度应越快越好,如果信号持续时间小于扫描时间,则可编程逻辑控制器将扫描不到该信号,造成信号数据的丢失,处理速度与用户程序的长度,cpu处理速度,软件质量等有关,可编程逻辑控制器接点的响应快。
在制造自动化和过程自动化中,对一切中、高端的运用来说,simatic s7-400 都是功用zui强大的plc。 s7-400 plc分为规范型和容错型(可配置成故障安全型) 两种。强大的体系功用和便捷的用户界面使得simatic s7-400 成为各种自动化功用的技巧和经济性处理计划
企业主要业务经营范围:
为工业企业数字化工厂产线设计、建设、互联互通等提供的产品、和服务;
为工业企业提供远程数据采集、监控、调试运维及工业大数据平台解决方案和服务;
为工业企业和政府提供西门子电气自动化控制、传动整体解决方案及项目集成、实施应用;
为工业企业提供西门子工业软件及数字化工厂解决方案和实施服务;
为工业企业提供西门子自动化控制、网络通讯、变频电机、低压元器件、智能仪表等电气控制、传动  产品及高、中、低压、西门子8pt配电产品、能源集团自动化等产品、和服务;
plc存在i/o响应延迟问题,尤其在快速响应设备中应加以注意,四,输出有继电器型,晶体管型(高速输出时宜选用),输出可直接带轻负载(led指示灯等);五,输入/断开的时间要大于plc扫描时间;六,plc输出电路中没有保护。
整体型可编程逻辑控制器的i/o点数固定,因此用户选择的余地较小,用于小型控制系统,模块型可编程逻辑控制器提供多种i/o卡件或插卡,因此用户可较合理地选择和配置控制系统的i/o点数,功能扩展方便灵活,一般用于大中型控制系统。
并固化到只读存储器(rom)中,用户不能访问,[4]输入单元输入单元是plc与被控设备相连的输入接口,是信号进入plc的桥梁,它的作用是接收主令元件,检测元件传来的信号,输入的类型有直流输入,交流输入。
即,在用户程序执行过程中,只有输入点在i/o映象区内的状态和数据不会发生变化,而其他输出点和软设备在i/o映象区或系统ram存储区内的状态和数据都有可能发生变化,而且排在上面的梯形图,其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用,相反。
五种标准化编程语言:顺序功能图(sfc),梯形图(ld),功能模块图(fbd)三种图形化语言和语句表(il),结构文本(st)两种文本语言,选用的编程语言应遵守其标准(iec6113123),同时,还应支持多种语言编程形式。
多台同型号可编程逻辑控制器为从站,组成简易可编程逻辑控制器网络,2),1台可编程逻辑控制器为主站,其他同型号可编程逻辑控制器为从站,构成主从式可编程逻辑控制器网络,3),可编程逻辑控制器网络通过特定网络接口连接到大型dcs中作为dcs的子网,4)。
其数量比微型机指令要少得多,除中,高档plc外,一般的小型plc只有16条左右,由于梯形图形象而简单,因此容易掌握,使用方便,甚至不需要计算机知识,就可进行编程,(3)组态灵活,由于plc采用积木式结构。
一般来说可以从三个角度对可编程序控制器进行分类。其一是从可编程序控制器的控制规模大小去分类,其二是从可编程序控制器的性能高低去分类,其三是从可编程序控制器的结构特点去分类
使其功能发生了飞跃,更高的运算速度,超小型体积,更可靠的工业抗干扰设计,模拟量运算,pid功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位,20世纪80年代初,可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。
应根据控制要求确定,可编程逻辑控制器主要用于顺序逻辑控制,因此,大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制,有时也采用的智能输入输出单元完成所需的控制功能,提高可编程逻辑控制器的处理速度和节省存储器容量。
高档机这类可编程序控制器,具有强大的控制功能和强大的运算能力,它不仅能完成逻辑运算,三角函数运算,指数运算和pid运算,还能进行复杂的矩阵运算,工作速度很快,能带的输入输出模块的数量很多,输入和输出模块的种类也很。
然后关闭其它给模坂供电的电源,(4)把与电源架相连的电源线记清线号及连接位置后拆下,然后拆下电源机架与机柜相连的螺丝,电源机架就可拆下,(5)cpu主板及i/0板可在旋转模板下方的螺丝后拆下,(6)安装时以相反顺序进行,检修工艺及要求(1)测量电压时。
存储器容量存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小,程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小,因此程序容量小于存储器容量,设计阶段,由于用户应用程序还未编制,因此,程序容量在设计阶段是未知的。
使用时只需把检测器件与执行机构和plc的i/o接口端子正确连接,便可正常工作,(6)运行速度快,由于plc的控制是由程序控制执行的,因而不论其可靠性还是运行速度,都是继电器逻辑控制无法相比的,近年来,微处理器的使用。
s7-400,s7-1500等,西门子s7系列plc体积小,速度快,标准化,具有网络通信能力,功能更强,可靠性高,s7系列plc产品可分为微型plc(如s7-200),小规模性能要求的plc(如s7-300)和中。


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