较为实用简洁的西门子软冗余实现方法
SIEMENS PLC系统软件冗余的说明与实现
Description & Realization About Soft Redundancy For Siemens PLC
较为实用简洁的西门子软冗余实现方法
关键词：软冗余，S7-300,S7-400,DP
Key Words:Software Redundancy, Standby, switch time
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目 录
SIEMENS PLC系统软件冗余的说明与实现........................................................1 一．软件冗余基本信息介绍................................................................................4
1．系统结构......................................................................................................................4 2．系统工作原理...............................................................................................................5 3．产品支持列表...............................................................................................................7
二．软冗余系统的调试.....................................................................................11
1．软冗余功能块介绍：..................................................................................................11 2．创建一个应用实例（S7-300PLC MPI同步方式）.......................................................15 3．关于软冗余的一些下载路径：....................................................................................28
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一．软件冗余基本信息介绍
软件冗余 (SWR) 是一个软件包，用于将 S7-300 和 S7-400 系列的标准 CPU 配置成容错控制器。同步冗余 CPU 的冗余链接由标准的通信接口如 CP 或 MPI 接口完成。I/O 设备的连接是通过两个冗余 PROFIBUS DP 网络与带有冗余 IM 153-2 接口模块的 ET-200M 站实现。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要求不高的控制系统中。 1．系统结构
Siemens软件冗余系统的软件：
STEP7编程软件（V5.4）：6ES7810-4CC08-0YA5 软冗余软件包(V1.2): 6ES7862-0AC01-0YA0 硬件为：
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CPU与从站通讯链路（PROFIBUS 1）、备用CPU与从站通讯链
路（PROFIBUS 2）、主CPU与备用CPU的数据同步通讯链路（MPI 、 PROFIBUS 或 Ethernet）；
若干个ET200M从站，每个从站包括2个IM153-2接口模块和I/O模块； 下图说明了软冗余系统的基本结构：
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图2
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：
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。
2．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。
下面我们看一下软冗余系统中PLC内部的运行过程：
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图3
主系统的CPU将数据同步到备用系统的CPU需要几个程序扫描循环：
图4
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数据同步所需要的时间取决于同步数据量的大小和同步所采用的网络方式（图2中的紫色网络线），MPI方式周期最长，PROFIBUS方式适中，Ethernet网方式最快。
PROFIBUS 网络 1.5 Mbaud
每60ms 传送240个字节数据
Ethernet 以太网 10 MBaud
每48ms 传送 240个字节数据
表01
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。您可以在软冗余手册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。 3．产品支持列表
下面的简表列出了支持软冗余的模块，小写字母 x 代表订货号中的通配符： S7-300 CPUs 模块
CPU 313C-2 DP
订货号
6ES7313-6CE0x-0AB0
MPI网络 187.5 kBaud
每152ms 传送76个字节数据
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表 02 S7-400 CPUs 模块 CPU 412-1
订货号
6ES7412-1XF0x-0AB0 6ES7412-1XJ05-0AB0
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