S7-400H冗余系统实践
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。
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。
西门子 WinCC S7-400H 冗余连接 操作指南
/CN/view/zh/108987749C o p y r i g h t S i e m e n s A G C o p y r i g h t y e a r A l l r i g h t s r e s e r v e d问题描述:从V8.2开始，SIMATIC NET 支持SOFTNET-IE S7 REDCONNECT VM ，即普通网卡都可以在虚拟机环境中使用并建立WinCC 和S7-400H 的容错连接。
注意：从SIMATIC NET V8.2开始，也可以在实际的计算机环境中使用普通网卡直接建立WinCC 和S7-400H 的容错连接C o p y r i g h t S i e m e n s A G C o p y r i g h t y e a r A l l r i g h t s r e s e r v e d回答:硬件和软件环境可以通过VMware 官方网站查询支持ESXi 硬件直通的服务器列表，本例中使用的HP Compaq 8200 Elite 。
服务器硬件配置如表1所示：指标 HP Compaq 8200 Elite CPU Intel Core i5 2400 3.1GHz (4Core)内存 26GB DDR3 1600MHz 硬盘 500G普通网卡Intel 82579LM Gigabit表1服务器、管理机和客户机的软件配置如表2所示：计算机 软件配置服务器VMware ESXi Server 5.5 Updata1 管理机 （工程师站）Windows 7 Ultimate SP1 VMware vSphere Client 5.5 STEP 7 Professional 2010 SR3WinCC V7.2 Update3 SIMATIC Net V12表2服务器上运行的虚拟机的软件配置如表3所示：软件操作系统 Windows Server 2008 R2 Standard SP1 SIMATICWinCC V7.2 Update3 SIMATIC Net V12表3操作步骤ESXi 服务器和管理机的安装和配置，请参考相关文档，在这里不再赘述。
2017-9-13 s7-400H组态冗余
一、关于硬件1、机架开关设置：位于CPU背部开关，机架0开关打至下；机架1开关打至上，如图：412-5HK06一般设置机架0为主CPU，机架1为备CPU.设置好上电，主CPU会亮“RACK 0”,备CPU亮“RACK 1”.2、光纤及网线连接：412-5H系列CPU有两个光纤同步模块，主机及备机之间应上与上，下与下连接。
主机与备机的LINK1 OK\LINK2 OK灯亮，则说明通讯正常。
否则CPU面板的IFM1F\IFM2F故障红色灯亮。
在STPE7与电脑通讯连接之前，从站ET200SP先不要插网线。
即先把两CPU冗余搞好，没有报错后，再添加ET200SP。
3、CPU第一次通电时，自检时间比较长，10分钟左右，需要耐心等待。
完成后，网口灯会亮，表示通讯正常。
二、STEP7组态1、在STEP7中新建一个项目，输入项目名称后，在菜单下的“插入”选项中选择SIMATIC H 站点。
添加一个新的S7-400H的站点。
2、在S7-400H站目录下双击“硬件”打开硬件配置，添加一个UR2-H机架3、添加PS407 4A的电源及412-5HK06的CPU。
在添加CPU时，选择近距离偶合。
4、设置Ethernet接口属性，如无子网，点新建，会生成一个默认IP的一个Ethernet（1）子网。
此IP要与后面设置CPU的IP地址保持一致。
5、主CPU配置完成，然后配置备机CPU。
可以选择机架0复制，粘贴生成机架1，也可以自己添加机架，在一个个配置。
注意：X5 生成的PN-IO 名称，主机与和备机不能相同。
也不能与在同一项目下的其它站点的PN名相同，否则会出错。
此时可以双击查看主机与备机PN-IO下的IP地址，是同一子网下的不同IP。
方便待会设置。
6、设置主机与备机的IP地址：通过寻找MAC地址去设置。
在此之前，电脑先设置PG/PC接口，在项目页的“选项”栏下。
选择网卡要与电脑本地连接的网卡一致。
设置好后还是连接不上时，要去计算机管理服务里重新启动一个step 7的服务。
S7-400H冗余系统实践.docx
■二月：在S7-400F系统中H-CPU V4的使用
2007H-CPU V4.5
切换
同步
口检
配置
//
Processing times
Bit operations
Word operations Fixed-point arithmetic
Floating-point arithmetic
miri. 75 ns
■CPU 417-4H appr. x 2,5)
■更大的内存
■CPU 414-4H with 1,4MByte onboard
■CPU 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10,000m
Mounting rack. UR1
Factor
57
57
Factor
59
2x fiber-opticcatles
避免由个体故障导致控制系统发生故障
■
兀余特点
切换
同步
自检
编程
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
■
■
配置
//
兀余特点
切换
发电及能源输配(石油、天然气、电力)
SlMATIC
兀余特点
切换
同步
自检
编程
配置
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
//
兀余特点
切换
同步
口检
S7400H冗余系统的配置
S7400H冗余系统的配置
第一次做400冗余项目，很多问题有些不明白：
（1）400H冗余系统CPU电源模块PS407以及接口模块电源PS307如何配置？除了PS407需要2块外，一个扩展机架也同样需要两块PS307吗？输入电源需要独立开来吗？
（2）冗余系统如何与WINCC通讯，通过以太网交换机实现吗？
（2）冗余系统需要与全厂DCS通讯连接，采用冗余通讯光缆连接，在硬件上如何实现？
请帮忙解答一下！
最佳答案
1、电源如何配置？根据估算你的系统电源消耗来选择电源。
冗余系统的主/备系统的电源最好是独立的，这样应用各自的电源才能有冗余的功能。
如果共用一个电源，一旦电源故障，整个系统全瘫痪了。
2、可以通过以太网交换机实现。
3、冗余系统需要与全厂DCS通讯连接，采用冗余通讯光缆连接，在硬件上如何实现？
最可靠的是采用冗余的环网。
见：
《西门子交换机SCALANCEX冗余环网快速入门》下
载：
/download/SearchResult.aspx?sea rchText=A0124。
基于WinCC和Step7的S7—400H冗余系统的实现
必须 在 Ｐ 机 中安 装 Ｓ 一 ｅ Ｃ ｎ ｅ ｔ 件 包 。有 以 下 特征 ： Ｃ ７ Ｒ ｄ ｏ ｎｃ 软 错
图 １ Ｓ — ０ Ｈ 的硬 件 配置 图 ７ ４０
误检测 ， 切换 ， 视 通讯 ， 且 后 台 处 理 同步 ， 需 要 额 外 编 程 ， 监 并 不 应用 程序 与 Ｈ系 统 的 两 部 分 以 同 样 方 式 通 讯 就 好 像 一 个 ＣＰ Ｕ， Ｓ ～ ｅ Ｃ ｎ ｅ ｔ 供 了与 其 他 Ｓ Ｍ Ｉ Ｅ ７软 件 产 品 同 ７ Ｒ ｄ ｏ ｎｃ 提 ｌ ＡＴＣ Ｎ Ｔ Ｓ 样的用 户接 口（ ， ｕ ｃｉ ｓＳ ｍｍｕ ｉａｉｎ现 存 Ｗｉ— Ｐ ０Ｐ ｆｎ ｔ ｎ ，７Ｃｏ ｏ ｎｃ ｔ ） ｏ ｎ ｄｗ ｏ ｓ程 序 仍 可 以使 用 ， 用 程 序 可 以通 过 状 态 查 询 监 视 冗 余 连 应 接 状 态 。 接状 态可 以借 助 诊 断 工 具 来 显示 。 ７ Ｈ 系统 可 配 置 连 Ｓ一
S7-400高级冗余
一、S7-400H冗余控制器概述H(高可靠性)系统是应用在现代工业领域中一种能够满足经济、环保、节能的高度自动化系统，系统能够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。
S7-400H是西门子提供的冗余PLC，它通过部件的冗余实现系统的高可用性。
作为SIMATIC S7家族的一员，S7-400H拥有SIMATIC S7所具有的先进性。
1. S7-400H冗余系统典型的硬件图1 典型的S7-400H冗余系统1个典型的冗余系统中包括：(1) 1个UR2-H机架(或者2个独立的UR1/UR2机架)(2) 2个S7-400H CPU模块(完全一致)(3) 2个PS407电源模块(也可以选择2×2的冗余配置)(4) 2根同步光纤和4个同步模块(5) 2个相同大小的RAM存储卡(6) 2个CP443-1以太网通讯模块(如果不需要以太网通讯功能可以不配置)(7) 每个电源模块配备1-2块后备锂电池2. 组态S7-400H站的软件组态相应版本的S7-400H冗余控制器时，所安装软件环境为：Windows XP Professional SP3，STEP 7 V5.4.4.6 (STEP 7 V5.4 SP4 Hotfix6 ) 。
在Step 7中组态S7-400H站，下本文将以实际例子的形式来介绍S7-400H站的组态过程。
表1 示例主要硬件组成二、在Step 7中组态S7-400H站1. 硬件安装（1）安装机架UR2-H。
（2）在机架上安装PS407电源模块，在电池槽内放入2块锂电池，拨码拨到2BATT。
（3）设置冗余CPU的机架号，安装冗余CPU到机架。
CPU V3版本，通过同步子模板上的开关设置； CPU V4以上版本，通过CPU 背板上的开关设置；本实例中的CPU 为6ES7 412-3HJ04-0AB0 机架号设置在CPU的背面，将左手边CPU的机架号设为0（拨码拨到下方），右手边CPU的机架号设为1（拨码拨到上方），CPU通电后此机架号生效。
Get清风S7400H冗余系统硬件组态操作流程
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；在翻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．创立工程并组态S7-400H站在STEP7中新建一个工程，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 创立工程和添加S7-400H站2. 配置硬件(1) 在S7-400H站目录下，双击“硬件〞翻开硬件配置；(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W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冗余控制plc的工作原理
1. s7-400h冗余控制PLC的概念s7-400h冗余控制PLC是一种高可靠性的工业控制设备，它可以在系统出现故障时自动切换到备用设备，确保系统的持续运行。
它广泛应用于电力、石化、冶金等领域，对系统的稳定性和可靠性要求较高。
2. s7-400h冗余控制PLC的结构s7-400h冗余控制PLC由主控制器和备用控制器组成，两者通过专门的通信模块进行数据交换。
在正常情况下，主控制器负责系统的控制和运行，备用控制器处于待机状态。
一旦主控制器发生故障，备用控制器可以自动接管系统的控制，实现冗余控制。
3. s7-400h冗余控制PLC的工作原理当系统处于正常工作状态时，所有的输入信号都由主控制器进行处理，并输出相应的控制信号。
备用控制器与主控制器保持同步，监视主控制器的运行状态。
一旦主控制器发生故障或失去响应，备用控制器将立即接管系统的控制，并通知操作人员进行相应的处理。
4. s7-400h冗余控制PLC的数据同步为了确保备用控制器能够顺利接管系统的控制，s7-400h冗余控制PLC采用了双重数据同步机制。
即主控制器和备用控制器之间通过专门的通信模块进行数据交换，并相互监视对方的运行状态。
这样可以确保备用控制器始终与主控制器保持同步，一旦需要接管系统的控制，可以做到无缝切换。
5. s7-400h冗余控制PLC的故障检测与恢复除了自身的故障检测功能外，s7-400h冗余控制PLC还具有对外部设备故障的检测功能。
一旦外部设备出现故障，备用控制器可以及时发现并采取相应的措施，保证系统的稳定运行。
一旦故障被排除，系统可以实现自动恢复，无需人工干预。
6. s7-400h冗余控制PLC的应用s7-400h冗余控制PLC广泛应用于电力系统、冶金系统、石化系统等对系统稳定性和可靠性要求较高的领域。
它不仅可以提高系统的可靠性，减少故障对生产造成的影响，而且还可以大大降低维护成本和维护时间。
7. 结语s7-400h冗余控制PLC作为一种高可靠性的工业控制设备，其工作原理和应用具有重要的意义。
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自动化系统故障后，减小对生 命，环境，原料的危险性（法 故障安全 律规定） AS 故障后，缩小对生命，环 FH or HF 故障安全和高可用 境，原料以及待机造成的危险 性。 性
F
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SIMATIC H-系统的历史
理论 MTBF
A&D AS CS2 FA Systems Support
概述 冗余特点 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 配置 通讯 OP / TP / MP 冗余 I/O 订货信息
MTBF = 平均无故障时间 （Mean Time Between Failures）
MTBF = 1 λ
被动冗余机制 A R
1-v-2 2oo2
主动冗余机制 A
≥1
B
A
B
C
2oo2
Hot stand-by =
automatic switchover < 100 ms
冗余的介质
OP / TP / MP 冗余 I/O 订货信息
现场层
Redundant IM 153
Redundant PROFIBUS
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冗余原理 (1)
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Automation and Drives
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概述 冗余特点 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 配置 通讯 OP / TP / MP 冗余 I/O 订货信息
IMATIC S7-400H
高可用性自动化系统
冗余系统实践
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2007 9月
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好处
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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
概述 冗余特点 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 配置 通讯 OP / TP / MP 冗余 I/O 订货信息
早期故障
故障率 λ
λ 常数
随机故障
磨损故障
t
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理论 故障率计算
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概述 冗余特点 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 配置 通讯 OP / TP / MP 冗余 I/O 订货信息
A&D CS2 FA 崔坚 SIMATIC Technical Consulting 2007 9月 Page 4
SIMATIC H-系统的历史
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2007 H-CPU V4.5
概述 冗余特点 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 配置 通讯 OP / TP / MP 冗余 I/O 订货信息
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
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应用行业 (2)
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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
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概述 冗余特点 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 配置 通讯 OP / TP / MP 冗余 I/O 订货信息
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
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
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提高可用性的方法 降低故障时间
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应用行业（1）
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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
概述 冗余特点 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 配置 通讯 OP / TP / MP 冗余 I/O 订货信息
概述 冗余特点 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 配置 通讯 OP / TP / MP 冗余 I/O 订货信息
航空
跑道照明 行李输送
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冗余系统架构
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原理 容错的比较
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概述 冗余特点 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 配置 通讯 OP / TP / MP 冗余 I/O 订货信息
1
57
59
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概述 冗余特点 冗余特点 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 配置 通讯 OP / TP / MP 冗余 I/O 订货信息 m-of-n Fault-tolerant and failsafe
HW or SW voting
相同设备的冗余 (同类冗余) 投票表决的冗余机制
m-v-n 1-v-2
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理论 整个系统的MTBF
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概述 冗余特点 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 配置 通讯 OP / TP / MP 冗余 I/O 订货信息
MDT = 平均停机时间（Mean Down Time）或 MTTR = 平均维修时间（Mean Time To Repair）
例子：
MTBF = 100 h, MDT = 0,5 h ---> A = 99,5% ! MTBF = 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。
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原理 MTBF v值
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概述 冗余特点 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 配置 通讯 OP / TP / MP 冗余 I/O 订货信息
MTBF :
CPU : IO module : mean time to repair
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理论 浴缸曲线
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概述 冗余特点 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 配置 通讯 OP / TP / MP 冗余 I/O 订货信息
λ
C C N N Δ tt Δ
≈
c Ν.Δt
= 故障组件的个数 = 故障组件的个数 （在假定的时间 Δ t内 ） （在假定的时间 Δ t内 ） = 总的组件个数 = 总的组件个数 =假定的时间 =假定的时间
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2007 9月
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定义
A&D AS CS2 FA Systems Support
概述 冗余特点 切换 同步 自检 编程 H-CIR 在线维修 配置 通讯 OP / TP / MP 冗余 I/O 订货信息
术语
H
高可用性
目标 方法 自动化系统故障后，减小待机 一旦主系统发生故障，自动切换 可能造成的危险性。 到备份系统。 整个系统可以容忍单独错误的发 生。 一旦故障发生，系统会切换到安 全状态（典型情况 STOP） 一旦故障，发生错误的设备会被 切断，整个过程不会中断。
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