1、A&D AS CS2 FASystems SupportA&D CS2 FA 崔坚 SIMATIC Technical Consulting Page 12007 9月概述配置通讯冗余 I/O 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 OP / TP / MP订货信息冗余特点Automation and DrivesIMATIC S7-400H高可用性自动化系统冗余系统实践冗余系统实践A&D AS CS2 FASystems SupportA&D CS2 FA 崔坚 SIMATIC Technical Consulting Page 22007 9月概述配置通讯冗余 I/O 切换 同步 自
2、检 编程 H-CIR 在线维修 OP / TP / MP订货信息冗余特点定义冗余的定义：使用多个组件实现相同的功能目的 :提高可用性A&D AS CS2 FASystems SupportA&D CS2 FA 崔坚 SIMATIC Technical Consulting Page 32007 9月概述配置通讯冗余 I/O 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 OP / TP / MP订货信息冗余特点术语 目标 方法 H 高可用性 自动化系统故障后，减小待机可能造成的危险性。 一旦主系统发生故障，自动切换到备份系统。 整个系统可以容忍单独错误的发生。 F 故障安全 自动化系统故障后，减
3、小对生命，环境，原料的危险性（法律规定） 一旦故障发生，系统会切换到安全状态（典型情况 STOP） FH or HF 故障安全和高可用性 AS 故障后，缩小对生命，环境，原料以及待机造成的危险性。 一旦故障，发生错误的设备会被切断，整个过程不会中断。 定义A&D AS CS2 FASystems SupportA&D CS2 FA 崔坚 SIMATIC Technical Consulting Page 42007 9月概述配置通讯冗余 I/O 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 OP / TP / MP订货信息冗余特点SIMATIC H-系统的历史2004新 CPU十二月 : V4
4、 CPU 414-4H / 417-4H的全面发行编程性能的提高CPU 414-4H appr. x 1,5 CPU 417-4H appr. x 2,5)更大的内存CPU 414-4H with 1,4MByte onboardCPU 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 10,000 m2005 二月: 在 S7-400F 系统中 H-CPU V4 的使用A&D AS CS2 FASystems SupportA&D CS2 FA 崔坚 S
5、IMATIC Technical Consulting Page 52007 9月概述配置通讯冗余 I/O 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 OP / TP / MP订货信息冗余特点SIMATIC H-系统的历史2007 H-CPU V4.5A&D AS CS2 FASystems SupportA&D CS2 FA 崔坚 SIMATIC Technical Consulting Page 62007 9月概述配置通讯冗余 I/O 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 OP / TP / MP订货信息冗余特点理论浴缸曲线早期故障磨损故障随机故障 常数t故障率A&D AS C
6、S2 FASystems SupportA&D CS2 FA 崔坚 SIMATIC Technical Consulting Page 72007 9月概述配置通讯冗余 I/O 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 OP / TP / MP订货信息冗余特点理论故障率计算C= 故障组件的个数（在假定的时间 t内）N= 总的组件个数 t=假定的时间故障组件的个数（在假定的时间 t内）总的组件个数 假定的时间c . tA&D AS CS2 FASystems SupportA&D CS2 FA 崔坚 SIMATIC Technical Consulting Page 82007 9月概述配置
7、通讯冗余 I/O 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 OP / TP / MP订货信息冗余特点理论MTBFMTBF = 平均无故障时间（Mean Time Between Failures）MTBF =1A&D AS CS2 FASystems SupportA&D CS2 FA 崔坚 SIMATIC Technical Consulting Page 92007 9月概述配置通讯冗余 I/O 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 OP / TP / MP订货信息冗余特点理论有效性例子： MTBF = 100 h, MDT = 0,5 h - A = 99,5% ! MTBF
8、 = 1 year, MDT = 24 h - A = 99,7% 为了计算系统的可用性， MTBF 和 MDT 的两个值将被使用。MDT = 平均停机时间（M ean Down Time）或MTTR = 平均维修时间（M ean Time To Repair）AS=MTBFMTBF + MDTA&D AS CS2 FASystems SupportA&D CS2 FA 崔坚 SIMATIC Technical Consulting Page 102007 9月概述配置通讯冗余 I/O 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 OP / TP / MP订货信息冗余特点理论增加可用性的方法A
9、S=MTBFMTBF + MDT 提高MTBFReducing 待机时间 (MDT)提高可用性A&D AS CS2 FASystems SupportA&D CS2 FA 崔坚 SIMATIC Technical Consulting Page 112007 9月概述配置通讯冗余 I/O 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 OP / TP / MP订货信息冗余特点提高可用性的方法提高可靠性设备生产商使用高品质部件使用高标准的部件烤机超负荷保护质量控制冗余工厂设计网络的架构冗余安装遵守安装条件的要求考虑使用环境工厂操作员维护A&D AS CS2 FASystems SupportA&D
10、 CS2 FA 崔坚 SIMATIC Technical Consulting Page 122007 9月概述配置通讯冗余 I/O 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 OP / TP / MP订货信息冗余特点提高可用性的方法降低故障时间快速错误诊断自动错误检测和故障定位（自测）诊断功能诊断工具的可靠性具有良好专业培训的维修人员快速修理系统工作状态下进行维修 (在线维修 )简单维修快速备用部件的发送具有良好专业培训的维修人员A&D AS CS2 FASystems SupportA&D CS2 FA 崔坚 SIMATIC Technical Consulting Page 13200
11、7 9月概述配置通讯冗余 I/O 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 OP / TP / MP订货信息冗余特点理论整个系统的 MTBF串行系统整个系统的故障发生率是各部件故障发生率之和例子 :123MTBF1MTBF2MTBF31MTBFsysMTBF1MTBF2MTBF3 111+=MTBFsys=11+ 2+ 3A&D AS CS2 FASystems SupportA&D CS2 FA 崔坚 SIMATIC Technical Consulting Page 142007 9月概述配置通讯冗余 I/O 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 OP / TP / MP订货信
12、息冗余特点原理MTBF v值MTBF : CPU : 15 yearsIO module : 50 yearsMTTR : mean time to repair 4 hoursMTBF list is available under: http:/ AS CS2 FASystems SupportA&D CS2 FA 崔坚 SIMATIC Technical Consulting Page 152007 9月概述配置通讯冗余 I/O 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 OP / TP / MP订货信息冗余特点原理容错的比较15759A&D AS CS2 FASystems Supp
13、ortA&D CS2 FA 崔坚 SIMATIC Technical Consulting Page 162007 9月概述配置通讯冗余 I/O 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 OP / TP / MP订货信息冗余特点好处避免由个体故障导致控制系统发生故障通过冗余配置来实现此功能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由于控制系统错误导致的高额重起费用无监控和维修人员情况下的操作A&D AS CS2 FASystems SupportA&D CS2 FA 崔坚 SIMATIC Technical Consulting Page 172007 9月概述
14、配置通讯冗余 I/O 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 OP / TP / MP订货信息冗余特点应用行业（ 1）发电及能源输配 (石油、天然气、电力 ) 电厂 管线 海油 城市供热系统化学、石化、电化及生物制药采矿环境工程 水处理 垃圾焚化纸浆及造纸钢铁冶金A&D AS CS2 FASystems SupportA&D CS2 FA 崔坚 SIMATIC Technical Consulting Page 182007 9月概述配置通讯冗余 I/O 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 OP / TP / MP订货信息冗余特点应用行业 (2)食品和饮料玻璃行业半导体行业交通
15、 隧道自动化 航海自动化航空 跑道照明 行李输送A&D AS CS2 FASystems SupportA&D CS2 FA 崔坚 SIMATIC Technical Consulting Page 192007 9月概述配置通讯冗余 I/O 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 OP / TP / MP订货信息冗余特点冗余系统架构管理层PC network/terminal busET 200MEthernetRedundantIM 153Redundantpower supplyH CPUsHot stand-by并行操作冗余的客户端并行操作的冗余归档服务器冗余的介质高可靠的通信R
16、edundantPROFIBUS控制层现场层A&D AS CS2 FASystems SupportA&D CS2 FA 崔坚 SIMATIC Technical Consulting Page 202007 9月概述配置通讯冗余 I/O 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 OP / TP / MP订货信息冗余特点冗余原理 (1)m-of-nFault-tolerant and failsafeHW or SW votingA B Cm-v-nACold stand-by =manual switchoverRA R1-v-21-v-22oo22oo2Fault-tolerantFa
17、ilsafe&A BA B12-v-21-v-22oo21oo2被动冗余机制 主动冗余机制投票表决的冗余机制相同设备的冗余(同类冗余)Redundancy principle S7-400HHot stand-by =automatic switchover 100 msWarm stand-by =automatic switchover in seconds range冗余特点A&D AS CS2 FASystems SupportA&D CS2 FA 崔坚 SIMATIC Technical Consulting Page 212007 9月概述配置通讯冗余 I/O 切换 同步 自检 编
18、程 H-CIR 在线维修 OP / TP / MP订货信息冗余特点Process冗余原理 (2)IM DI AI AODOIM FM同步信息及状态的交换冗余特点S7-400H的冗余原理A&D AS CS2 FASystems SupportA&D CS2 FA 崔坚 SIMATIC Technical Consulting Page 222007 9月概述配置通讯冗余 I/O 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 OP / TP / MP订货信息冗余特点S7-400H 亮点平稳的 Master-Reserve 转换自动事件同步集成错误识别和错误定位功能在运行中可以对系统进行调整像标准
19、CPU的在线编程下载时，程序将被自动复制到两个CPU 中在线维修维修后 CPU自动进入冗余状态在运行状态下可随意换下所有的部件冗余特点A&D AS CS2 FASystems SupportA&D CS2 FA 崔坚 SIMATIC Technical Consulting Page 232007 9月概述配置通讯冗余 I/O 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 OP / TP / MP订货信息冗余特点无扰动的主从切换CPU无切换时间切换时间 100ms切换期间输出保持信息或者报警/ 中断不会丢失切换标准控制器故障电源机架CPUDP 链或DP 从站接口模块的故障不会强制转换切换A&D
20、 AS CS2 FASystems SupportA&D CS2 FA 崔坚 SIMATIC Technical Consulting Page 242007 9月概述配置通讯冗余 I/O 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 OP / TP / MP订货信息冗余特点自动事件同步同步过程Sub controller ASub controller BCycle synchronizationSub controller ASub controller BTime synchronizationCommand synchronizationSub controller ASub cont
21、roller BSub controller ASub controller BNo synchronization事件同步同步A&D AS CS2 FASystems SupportA&D CS2 FA 崔坚 SIMATIC Technical Consulting Page 252007 9月概述配置通讯冗余 I/O 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 OP / TP / MP订货信息冗余特点自动事件同步原理定义:将所有执行命令而导致两个PLC中不同的状态进行同步。完全自动的系统功能同步事件 :更新过程映像直接访问I/O中断，报警更新计时器通过通讯功能来实现数据更改Event s
22、ynchronization(Siemens Patent)Partial PLC A Teil-AG B Partial PLC B同步A&D AS CS2 FASystems SupportA&D CS2 FA 崔坚 SIMATIC Technical Consulting Page 262007 9月概述配置通讯冗余 I/O 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 OP / TP / MP订货信息冗余特点同步信息及状态的交换A I 10.0+IL DBW 10L PIW100:SO 8.0A I 10.0+IL DBW 10L PIW100:SO 8.0T PQW130:Ackn.
23、自动事件同步事件同步原理ValueSwitchoverSynchronizationSynchronization同步A&D AS CS2 FASystems SupportA&D CS2 FA 崔坚 SIMATIC Technical Consulting Page 272007 9月概述配置通讯冗余 I/O 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 OP / TP / MP订货信息冗余特点CPU 1CPU 0自动事件同步事件同步的循环Self-testPIO PIO Match-upPIIPII exchangeSynchronizationUser program User prog
24、ramSelf-testPII同步A&D AS CS2 FASystems SupportA&D CS2 FA 崔坚 SIMATIC Technical Consulting Page 282007 9月概述配置通讯冗余 I/O 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 OP / TP / MP订货信息冗余特点自动事件同步用户得到的利益透明的编程 所有 SIMATIC-S7编程语言都适合 没有命令限制 普通CPU 的程序与冗余CPU 程序可以相互使用无扰切换 事件同步保证所有信息不会丢失 事件同步保证所有报警和中断不会丢失 所有冗余功能由操作系统处理不需要用户处理同步A&D AS CS2
25、FASystems SupportA&D CS2 FA 崔坚 SIMATIC Technical Consulting Page 292007 9月概述配置通讯冗余 I/O 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 OP / TP / MP订货信息冗余特点全面的自检测功能自检测功能范围:CPUMemory操作系统检测功能的过程 :启动时自检测功能完全检测运行时自检测过程在后台自动运行可以定义循环检测时间 自检A&D AS CS2 FASystems SupportA&D CS2 FA 崔坚 SIMATIC Technical Consulting Page 302007 9月概述配置通讯冗余 I/O 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 OP / TP / MP订货信息冗余特点配置冗余连接光纤 (FO)光纤 (FO)可替换的同步模块配置
