Siemens PLC系统软件冗余
的说明与实现
软件冗余基本信息介绍
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。
A．系统结构
Siemens软件冗余系统的软件、硬件包括：
1套STEP7编程软件（V5.x）加软冗余软件包(V1.x)；
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，主系统与从站通讯链路（PROFIBUS 1）、备用系统与从站通讯链路（PROFIBUS 2）、主系统与备用系统的数据同步通讯链路（MPI 或 PROFIBUS 或 Ethernet）；
若干个ET200M从站，每个从站包括2个IM153-2接口模块和若干个I/O模块；
除此之外，还需要一些相关的附件，用于编程和上位机监控的PC-Adapter（连接在计算机串口）或CP5611（插在主板上的PCI槽上）或CP5511（插在笔记本的PCMIA槽里）、PROFIBUS电缆、PROFIBUS总线链接器等；
下图说明了软冗余系统的基本结构：
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。
软冗余系统由A和B两套PLC控制系统组成。开始时，A系统为主，B系统为备用，当主系统A中的任何一个组件出错，控制任务会自动切换到备用系统B当中执行，这时，B系统为主，A系统为备用，这种切换过程是包括电源、CPU、通讯电缆和IM153接口模块的整体切换。系统运行过程中，即使没有任何组件出错，操作人员也可以通过设定控制字，实现手动的主备系统切换，这种手动切换过程，对于控制系统的软硬件调整，更换，扩容非常有用，即Altering Configuration and Application Program in RUN Mode 。
B．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：
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
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 Ethernet 以太网
10 MBaud
网络
MPI
187.5 kBaud
每60ms 传送240个字节数据 每48ms 传送 240个字节数据 每152ms 传送76个字节数据
表1
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-同步的最大数据量为
3008 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。
C．产品订货信息
如下给软冗余系统相关产品的订货信息：
产品名称
订货号 描述
CPU 系列 CPU314C-2DP 6ES7 314-6CF00-0AB0 CPU313C-2DP 6ES7 313-6CE00-0AB0 CPU 31x-2DP 6ES7 315-2AFxx-0AB0
6ES7 315-2AG10-0AB0 6ES7 316-2AGxx-0AB0
6ES7 318-2AJxx-0AB0
S7-300系列只能够实现软件冗余，无硬件冗余的功能。 CPU 412-1 CPU 412-2 6ES7 412-1XFxx-0AB0 6ES7 412-1FK03-0AB0 6ES7 412-2XGxx-0AB0 CPU 413-1 CPU 413-2DP 6ES7 413-1XGxx-0AB0 6ES7 413-2XGxx-0AB0
CPU 414-1 CPU 414-2DP CPU 414-3DP 6ES7 414-1XGxx-0AB0 6ES7 414-2XGxx-0AB0 6ES7 414-2XJxx-0AB0 6ES7 414-3XJxx-0AB0
CPU 416-1
CPU 416-2DP
CPU 416-3DP
CPU 417-4 6ES7 416-1XJxx-0AB0 6ES7 416-2XKxx-0AB0 6ES7 416-2XLxx-0AB0
6ES7 416-3XLxx-0AB0
6ES7 417-4XLxx-0AB0
S7-400全系列的CPU 都可以应用于软冗余系统； S7-400 H 系列的CPU 属于硬件冗余方式，相对于软冗余，硬件冗余系统切换速度快，主备CPU 中的数据和事件保证完全一致，适于高可靠性应用场合，成本较高 CP 通讯处理器系列（数据同步 Redundant-backup link） CP 342-5 PROFIBUS 通讯模块 6ES7 342-5DA00-0XE0
6GK7 342-5DA02-0XE0
CP 343-1 Ethernet 通讯模块 6GK7 343-1BA00-0XE0
6GK7 343-1EX11-0XE0
CP 443-5 Extended PROFIBUS 通讯模块 6EK7 443-5DXxx-0XE0
CP 443-1 ISO Ethernet 通讯模块 6EK7 443-1BXxx-0XE0
ET200系列 2x DP slave interface IM 153-2
6ES7 153-2AA02-0XB0
6ES7 153-2AB01-0XB0 适于ET200M 的所有数字量、模拟量 I/O 模板 参照S7-300选型样本和STEP 7的硬件组态窗口中ET200文件夹中的I/O 模块 S7-300 模板手册的下载路径：
http://www4.ad.siemens.de/-snm-0135030360-
1080199645-0000003727-0000002043-
1080729745-enm-WW/view/en/8859629
CP 341 6ES7 341-1xH01-0AE0 串口通讯模板
FM 350 6ES7 350-1AH0x-0AE0 计数器功能模板
相关软件及附件 STEP7 编程软件 6ES7 870-5CC06-0YE0
软冗余软件包（Software Redundancy） 6ES7 862-0AC00-0YA0 包括冗余功能块的安装软件和授权
PROFIBUS标准电缆 6XV1 830-0EH10 按米订货
RS485总线连接器 6ES7 972-0BA12-0XA0 PROFIBUS 网络连接头
CP5611通讯卡 6GK1 561-1AA00
进行编程和上位机监控的通讯卡 表2
SIEMENS PLC 控制系统关于热插拔功能的定义：
1．带电插拔模块时，确保不造成模块的硬件损坏；
2．带电插拔模块时，CPU 不停机，并产生报警；
3．带电插拔模块时，该模块I/O 通道的数值保持不变，而其他模块的运行不受影响；
4．带电插拔模块时，CPU 中触发中断组织块或通过DP 诊断程序块，得到模块拔出或插入的事件信息，在用户程序或中断组织块OB**中进行相应控制逻辑和I/O 通道的处理；
表3
注：
1.只有S7-300 315-2DP（除CPU314C-2DP、CPU313C-2DP）型号以上的PLC才支持软冗
余功能，所有的S7-400都支持软冗余功能；
2.主系统与备用系统的CPU型号可以不同，如主系统采用一套S7-400系统，而备用系统
采用一套S7-300系统；
3.软冗余系统中的ET200M从站必须使用带有有源总线模块（Active Bus Module）的导
轨，您可以在《ET200M的有源总线底板配置与说明.doc》文档中，找到关于有源总线
模块和导轨的具体订货和使用信息；
4.采用S7-300作为主站的软冗余系统无法实现热插拔全部功能，不具备以上所列第3，4
条目中的功能。当您将ET200M从站上的模块拔出时，CPU不停机，主CPU、备用CPU
上的SF灯亮，BUSF灯闪烁，ET200M从站上的2块IM153-2模块的SF灯亮，BF灯闪
烁，该ET200M从站上所有模块的I/O值被清0，S7-300主站失去对该ET200M从站的
控制能力。当您再次将模块插入到ET200M站上时，系统从主CPU切换到备用CPU，
SF、BUSF、BF灯熄灭，软冗余系统重新回到正常运行状态。
5.若要软冗余系统实现热插拔的4项功能，您必须使用S7-400作为软冗余系统的主站。
软冗余系统的调试过程
在您的计算机上首先安装STEP7 5.x软件和软冗余软件包，软冗余软件光盘包括了冗余功能程序块库、不同系统结构的例子程序和软冗余使用手册。
I．不同系统结构方式下的功能块：
在安装完软冗余的软件后，您可以在STEP7当中找到例子程序和功能程序块库：
图5
图6
以上图5显示的是在STEP7中使用OPEN菜单打开软冗余的例子程序，例子程序中采用MPI链路实现数据的同步。
图6显示在安装完软冗余软件后，您可以在Libraries找到不同CPU以及不同链接方式下可以使用的功能块。
下面的两个表格分别说明了采用S7-300，S7-400进行软件冗余时，可采用的不同网络连接以及所需调用的程序功能块包。
表3
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，使用其他功能库中的程序块：
?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。
?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。
?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 ‘SWR_SFBCOM’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。
表4
注：
。
1采用PROFIBUS或Ethernet方式进行数据同步时，需要在OB1或OB35（定时中断组织块）
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。
II．创建一个应用实例：
附件中我们给出了一个例子项目，由两套315-2DP和一个ET200M从站组成，系统结构如下：
图7
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，您可以根据您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。系统的网络结构如下：
图8
以上网络结构中包括了4条链路：
用于上位机编程和监控的MPI链路；
A站与ET200从站Master Line PROFIBUS链路；
B站与ET200从站Reserve Line PROFIBUS链路；
A站和B站之间进行数据同步的Synchronization Line PROFIBUS链路。
您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必须和你在NETPRO中创建的FDL链路的ID号一致，例子程
序为1，DB_COM_NO为系统中未使用的数据块，建议仍采用DB5。
如下表格给出了FC100功能块参数的说明和例子，供您编程参考：
参数名数据类型描述例子AG_KENNUNG字符型A站应当填 ‘A’
‘A’
B站应当填 ‘B’
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
DB1
无需读写其中的数据
DB_SEND_NO数据块名称存放发送数据所使用的内部数据块，A?B或B?A，用户不用生成
DB2
该块，也无需读写其中的数据
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
DB3
该块，也无需读写其中的数据
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_设为，则－为存放冗余同步定时器、计数器的背
LEN7DB111DB117
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
表5
7．一般我们建议您将您的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，我们这里使用的是OB35的默认属性，即每100ms中断触发一次，您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，块中封装了冗余功能的程序段，实现冗余功能。
FB101
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。你可以在软冗余手册的第三章第9节找到对应的诊断信息。中的程序可以分为个部分，如下图所示：
OB354
A.在循环程序块（OB1或OB35）的开始调用
FB101，并将CALL_POSITION置为TRUE
B.你可以在DB5中得到控制字（DBW10）和状
态字DBW8的信息。分析状态字中的信息，如
果当前站为备用系统，则跳过冗余程序段。
C.冗余程序段。
该处为您的冗余程序段
D.在循环程序块（OB1或OB35）的结尾调用
FB101，将CALL_POSITION置为FALSE，停止系
统冗余程序段。
图9
第一步（A）启动系统的冗余数据同步功能 ?
第二步（B）根据状态字判断是否为主系统,为主系统时才执行第三步，否则跳到第四步?
第三步（C）为冗余的程序段 ?
第四步（D）停止系统的冗余数据同步。
通过对OB35中的程序在线监控，得知当前冗余功能成功与否，如下图所示：
图10
上图显示，FB101的返回值Return_VAL和Ext_INFO为0，说明冗余功能正常。
通过FB101的背景数据块中的状态字和控制字，您可以知道系统的运行的情况和当前哪个系统为主系统，哪个为备用系统，状态字的定义如下：
图11
您也可以通过写控制字中对应的位，起停备用系统与主系统之间的冗余通讯，也可以实现主系统与备用系统之间的手动切换：
图12
通过设定DB5.DBX10.0为1，实现主系统与备用系统的手动切换。
8．在OB86中调用诊断功能块FC 102 ‘SWR_DIAG’，当系统出现PROFIBUS总线错误时，该功能块返回诊断信息，供FB101使用。
9．插入FB101内部调用的FB104，FC5、FC6等功能块，将所有的程序块下载到PLC当中。
10．在组态软件WinCC中创建两个MPI链接，分别与主系统和备用系统进行链接，并生成对应的Tag变量，如下：
图13
编辑监控画面，分别读取A站和B站的状态字、控制字和冗余同步的数据，如下：
图14
148A7B DP
从图中的状态字可以看出，当前号（）站为主系统，号（）站为备用系统，它们与所有从站的
20ms OB35
通讯正常，冗余同步链接正常，我们在一个触发的定时中断块中编写了一个数据累加程序段，
80ms40
可以看出备用系统的同步数据比主系统的实时数据慢（个周期），其中控制字为，您可以修改对应的位，激活或取消冗余功能。
这里我们同时给您提供一个通过以太网实现数据同步的例子程序，系统的实物图如下：
图15
程序块的内容与上面的例子相同，只是将OB100中FC100的VERB_ID参数的数值改为7，因为
采用ISO方式时，ISO Connection ID号要大于2，我们这里则STEP7的NETPRO中组态了一个
ID号为7的ISO链接，如下图：
图16
同时可以在WinCC软件中创建TCP/IP链接，分别读取主系统和备用系统中的数据，如下图：
图17
与图14比较，我们可以发现在以太网方式下，数据同步的速度比PROFIBUS DP方式下快，备用系统的同步数据比主系统的实时数据慢40ms（2个周期）。
西门子315CPU软冗余组ETS系统总结 一．需要哪些硬件？ 两个S7-300 和/或S7-400 站构成了硬件需求的核心，每个站都装配有CPU 并与DP 主站系统相连接。这两个站通过总线系统连接在一起，并可通过该总线进行数据交换。I/O 设备则是通过两个DP 主站系统进行互连：一个DP 主站系统在A 站，另一个在B站。带有冗余DP 从站接口模块IM 153-2 的ET 200M 分布式I/O 设备连接到DP 主站系统。DP 从站接口模块可在发生故障时启用从第一个接口到第二个接口的失效转移，以将过程状态数据从第二个DP 主站转发到I/O。 网络组成: 二．具有软冗余的系统是如何运行的？ 具有软冗余的系统具有下列特征： ●两个S7-300 和/或S7-400 站通过总线系统链接在一起。 ●在两个站上都装载冗余用户程序。 ●这两个DP 主站系统与带有冗余DP 从站接口模块（如IM 153-2）的ET 200M 分布式I/O 设备相连接。 ●集成了“软冗余”软件包中提供的块
主机站和待机站上都装载软件的容错组件。当主机CPU 正在处理程序组件时，待机CPU 则跳过这些程序。待机CPU 跳过程序组件可以防止在两个程序组件中出现不一致，例如因报警、不同周期时间等而导致的不一致。这意味着待机站上的程序一直准备接管程序处理。以2块315-2PN/DP，2块CP343-2为例组建软冗余。 三．软冗余中必须包含的块：
在OB100中调用FC100时各个参数的意义：
四．以315CPU为例组态一个软冗余项目 本例为嘉峪关宏晟电热有限公司3#鼓风机组ETS系统 配置硬件 如果要复制或修改项目模板中的硬件配置，请遵循如下操作： 1. 创建有两个站的项目，例如A 站和B 站，然后打开站A。 2. 从硬件目录选择机架。 3. 打开A 站的机架，插入电源模块、CPU 315-2DP 和所需的中央I/O。 4. 打开第二个站，然后重复第2 步和第3 步。 5. 将IM 153-2 拖放到DP 主站系统（“轨道”）中。 6. 插入ET 200M 的I/O 设备。 7. 如果需要将多个ET 200M DP 从站连接到DP 主站系统，则请重复第5 步和第6 步。 8. 将整个DP 段复制到第二个DP 主站系统中。 两个站上的分布式I/O 设备组态必须一致。为了防止不一致性，即便做了很微小的改动，也要将第一个站的整个DP 主站系统中的所有从站复制到第二个站的DP 主站。通过选择编辑> 插入冗余副本来复制数据。 执行编辑> 插入冗余副本菜单命令，确保两个站上DP 从站上的I/O 地址保持一致。
Siemens PLC系统软件冗余 的说明与实现 软件冗余基本信息介绍 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。 A．系统结构 Siemens软件冗余系统的软件、硬件包括： 1套STEP7编程软件（V5.x）加软冗余软件包(V1.x)； 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，主系统与从站通讯链路（PROFIBUS 1）、备用系统与从站通讯链路（PROFIBUS 2）、主系统与备用系统的数据同步通讯链路（MPI 或 PROFIBUS 或 Ethernet）； 若干个ET200M从站，每个从站包括2个IM153-2接口模块和若干个I/O模块； 除此之外，还需要一些相关的附件，用于编程和上位机监控的PC-Adapter（连接在计算机串口）或CP5611（插在主板上的PCI槽上）或CP5511（插在笔记本的PCMIA槽里）、PROFIBUS电缆、PROFIBUS总线链接器等； 下图说明了软冗余系统的基本结构： 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。
软冗余系统由A和B两套PLC控制系统组成。开始时，A系统为主，B系统为备用，当主系统A中的任何一个组件出错，控制任务会自动切换到备用系统B当中执行，这时，B系统为主，A系统为备用，这种切换过程是包括电源、CPU、通讯电缆和IM153接口模块的整体切换。系统运行过程中，即使没有任何组件出错，操作人员也可以通过设定控制字，实现手动的主备系统切换，这种手动切换过程，对于控制系统的软硬件调整，更换，扩容非常有用，即Altering Configuration and Application Program in RUN Mode 。 B．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： 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：
收稿日期：2017-02-05修回日期：2017-03-27 基金项目： 国家自然科学基金资助项目（61174024）作者简介：王天兴（1993-），男，浙江温州人，硕士研究生。研究方向：信息融合，传感器管理。*摘要：针对分布式融合节点间的信息传递机理，分析了冗余信息产生的原因。在此基础上针对无反馈和有反馈的层级结构，利用贝叶斯融合算法将通信信息分解为私有和公共信息，提出了去除冗余信息的相关理论。仿真结果表明，无论冗余信息是否消除均能获得良好的目标跟踪效果。但消除冗余信息使各节点的目标状态估计值与各节点状态估计的平均值偏差逐渐减少且能够较快收敛。同时，平均估计误差协方差矩阵的迹较低，表明去除冗余信息后能达到较好的跟踪精度。 关键词：贝叶斯算法，分布式融合，信息冗余，信息图 中图分类号：TP391文献标识码：A DOI ：10.3969/j.issn.1002-0640.2018.02.012 基于贝叶斯算法的去除冗余信息相关研究* 王天兴，彭冬亮，祝武 （杭州电子科技大学通信信息传输与融合技术国防重点科学实验室，杭州310018） Research on Redundant Information Removal Based on Bayes Algorithm WANG Tian-xing ，PENG Dong-liang ，ZHU Wu （Fundamental Science on Communication Information Transmission and Fusion Technology Laboratory, Key Lab for IOT and Information Fusion Technology of Hangzhou Dianzi University ，Hangzhou 310018，China ）Abstract ：According to the information transfer mechanism among different fusion nodes ，the reason of generating redundant information is analyzed.On the basis of this ，the Bayesian fusion algorithm is used to decompose the communication information into private and public information for the hierarchical structure without feedback and feedback ，and the theory of removing redundant information is put forward.The simulation results show that good tracking performance can be achieved regardless of whether redundant information is eliminated or not.But after eliminating the redundant information ，the deviation between the target state estimation value of each node and the mean value of each node state estimation is gradually reduced and can converge quickly.At the same time ，the trace of the mean estimation error covariance matrix is low ，indicating that the system can achieve better tracking performance after removing redundant information.Key words ： Bayes algorithm ，distributed fusion ，redundant information ，information graph 0引言本文主要针对分布式融合系统在目标跟踪中的应用，从分布式融合角度研究融合系统信息传递机理和去除冗余信息。分布式融合指的是自主传感器节点以及附加的无传感器处理节点分散在处理环境中，这种分布式的结构便于消息通信、数据存 储、转送、信息汇聚和资源调度。分布式融合的优点 是减少通信带宽、分配处理负荷，并从单个传感器 故障角度改进系统的生存性。因此，在许多应用结 构中，分布式具有较好的综合性能。 针对分布式融合系统，Martin 和Chang 完善了 基于树型的分布式数据融合方法，在这种结构下智 能代理将在一个对等组织网络中分享和融合数据文章编号：1002-0640（2018）02-0055-05Vol.43，No.2 Feb ，2018 火力与指挥控制Fire Control &Command Control 第43卷第2期2018年2月 55·· 万方数据
FM350-1/FM350-2常问问题集 ?文献 ?涉及产品 问题1：SIMATIC S7-300系列有哪些模板可以用于高速计数？ 解答 表1 SIMATIC S7-300高速计数模板 问题2：在哪里可以找到高速计数模块的手册和相关文档？ 解答：您可通过以下步骤获取您所需的文档： －请登陆网站：https://www.doczj.com/doc/021637162.html, －在页面中点击技术资源库中：全球技术资源 －在新窗口右上角的搜栏中输入“<关键字>”，并搜索 －搜索结束后在窗口右侧列表中点击“只搜索手册/操作指南、只搜索证书、只搜索证书、只搜索FAQ常问问题只搜索更新信息” －最后列表中名为“<文档名称>”的条目即为您所需的文档。 常用文档的下载链接如下，您可以直接登陆如下网址下载相关资料： CPU31xC技术功能手册中文版：https://www.doczj.com/doc/021637162.html,/CN/view/zh/12429336 FM350-1模板手册下载：https://www.doczj.com/doc/021637162.html,/CN/view/zh/1086726 FM350-2模板手册下载：https://www.doczj.com/doc/021637162.html,/CN/view/zh/1105178
关于西门子计数模板应用的文档可以参考相关产品手册，或登录下载中心网站https://www.doczj.com/doc/021637162.html,/download/，搜索下载如下文档：(见表2 ) 表2 计数模板应用文档列表 问题3：在哪里可以找到FM350-1/-2模块的软件包？ 解答：常用的驱动软件下载链接如下，您可以直接登陆如下网址下载相关软件：FM350-1 软件包下载：https://www.doczj.com/doc/021637162.html,/CN/view/zh/28291262 FM350-2 软件包下载：https://www.doczj.com/doc/021637162.html,/CN/view/zh/28554065 问题4：为何FM350-1 或FM350-2的软件包不能正常安装，提示1324 错误（见图1 ）？ 图1 解答：FM350-1/2 软件包安装时需要将计算机中的区域语言及高级选项中的语言改为“英语（美国）”，具体如下：控制面板->区域语言-> 区域选项（高级选项Advanced中也需要更改语言），更改后电脑会自动重新启动，启动后即可安装，安装完成后将语言改回“中文”即可（见图2 ）。言），更改后电脑会自动重新启动，启动后即可安装，安装完成后将语言改回“中文”即可（见图2 ）。
PLC系统软件冗余的说明与实现 软件冗余基本信息介绍 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。 A．系统结构 Siemens软件冗余系统的软件、硬件包括： 1套STEP7编程软件（V5.x）加软冗余软件包(V1.x)； 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，主系统与从站通讯链路（PROFIBUS 1）、备用系统与从站通讯链路（PROFIBUS 2）、主系统与备用系统的数据同步通讯链路（MPI 或 PROFIBUS 或 Ethernet）； 若干个ET200M从站，每个从站包括2个IM153-2接口模块和若干个I/O模块； 除此之外，还需要一些相关的附件，用于编程和上位机监控的PC-Adapter（连接在计算机串口）或CP5611（插在主板上的PCI槽上）或CP5511（插在笔记本的PCMIA槽里）、PROFIBUS电缆、PROFIBUS总线链接器等； 下图说明了软冗余系统的基本结构： 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．P ROFIBUS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。 软冗余系统由A和B两套PLC控制系统组成。开始时，A系统为主，B系统为备用，当主系统A中的任何一个组件出错，控制任务会自动切换到备用系统B当中执行，这时，B系统为主，A系统为备用，这种切换过程是包括电源、CPU、通讯电缆和IM153接口模块的整体切换。系统运行过程中，即使没有任何组件出错，操作人员也可以通过设定控制字，实现手动的主备系统切换，这种手动切换过程，对于控制系统的软硬件调整，更换，扩容非常有用，即Altering Configuration and Application Program in RUN Mode 。 B．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：
ETS联系方式和GT送分常见问总结 一、要求ETS送分的方法： 1,考试时GRE和TOEFL有免费送分的四个学校 成绩出来后,ETS会自动马上把成绩寄往学校,一般考完5周后成绩到达学.TOEFL的准考证上只能填三个学校,但正式考试填表时是有四个学校的. 2,传真法,推荐. 填好送分表后,传真给ETS.GRE 最多4个(15$/univ,10个工作日处理), TOEFL最多8个(15$/univ,两星期内处理).需要信用卡,就在表上直接填卡号什么的缴送分钱. 传真号码:托福:1-609-771-7500; GRE:1-609-771-7906 3.邮寄法. 到银行办汇票,和填好的送分表一起寄给ETS.邮寄要求ETS送分的信需要一定时间到达ETS,然后ETS进行处理,处理的时间与传真差不多.如果你没有信用卡的话,就只能用这种办法了. 4.电话送分 GRE 最多8个/次电话(15$/univ +6$服务费,5个工作日寄出) ,TOEFL 最多6个/次电话(15$/univ +12$服务费,3个工作日后寄出). 从信用卡上扣费. TOEFL TEL:1-609-771-7267; GRE TEL:1-609-771-7290 电话送分服务时间:TOEFL :6 a.m. to 10 p.m. New York time, seven days a week. GRE:Available 6:00 a.m.–10:00 p.m. EST, 7 days a week. 说送分电话可以Call 24 hours a day, 7 days a week.电话送分时间也要看运气,一般在高峰期也要半个月以上才能到达学校. 二，ETS联系方法： GENERAL INQUIRIES： 人工电话Phone: 1-609-771-7100 (Princeton, NJ) Monday –Friday，8:00 a.m. –8:00 p.m. New York time. Phones are busiest all day on Monday. Mail地址：
冗余网卡说明 1．硬件原理 整个PCI冗余网卡由三部分组成：两个PCI接口的以太网冗余网口，PCI桥片和FPGA控制电路。两个以太网网口用于互相备份的数据通信，PCI桥片用于将FPGA控制逻辑挂接到PCI总线，FPGA用于检测控制两个冗余网口的状态。 在此设计应用中，初始状况下，系统中默认第一个网口处于正常工作状态，而第二个网口处于激活状态，不对外收发数据。冗余网卡上的的FPGA逻辑作仲裁判断，监测两个网卡的物理链接状态，当监测到网卡的物理链接状态发生改变时，即由FPGA记录链接状态，作为Plx9052的从设备，FPGA向Plx9052发送中断信号，Plx9052响应中断并请求CPU中断，表示当前冗余网卡板上的网卡链接状态发生变化，申请CPU仲裁处理。CPU则查询FPGA中状态寄存器，分别查询网口A和网口B的链接状态，根据网口的链接状态，禁止链接断开的网卡，而使能启用链接状态正常的网卡。硬件原理图如下图1： 图1 网口冗余备份硬件原理框图
2．软件切换原理 作为双冗余备份网卡，外界访问到冗余网卡中的任何一个都是透明的，形式上只有一个网卡的存在。冗余网卡的设计为两个网卡配置同的IP地址和MAC地址。在使用备份网口之前卸载当前使用网口的IP地址，并解除网卡与协议的绑定，此时，IP协议层与MUX 层断开，将不能受到来自底层设备的数据包。而备用网口使其IP层和底层驱动绑定，并为其配置同样的IP地址。备用网口能在极短时间内替代当前网口工作，保证数据最少量的丢失。 3．冗余切换系统执行流程 在系统上电启动时，同时初始化两个网口，网口A和网口B，并给其配有相同的MAC地址。将网口A配置为默认通信网口，而网口B虽然硬件初始化完毕，但不给其分配IP地址，并且不进行其MUX层和协议层的绑定，这样B网口虽然硬件初始化成功，但并不能进行数据收发，处于备用状态。同时FPGA上电后运行自身逻辑，对网口A，B的链接状态进行监测，准备进行网口切换处理。具体启动流程如下图2:
STEP 7 下冗余IO编程Redundant IO Programming in STEP 7
摘要为了提高系统可靠性，除了使用冗余CPU，还可以使用冗余IO模板，容许某个信号模板或者信号通道发生故障。本文通过相应章节详细介绍了实现冗余IO功能的硬件结构和STEP 7中的软件编程。 关键词 STEP 7 ，冗余IO，模板冗余，通道冗余 Key Words STEP 7 , Redundant IO, Modular redundancy, Channel redundancy IA&DT Service & Support Page 2-36
目录 1. 概述 (4) 2. 支持冗余IO的模块 (5) 3．冗余IO接线原理图 (6) 4. 冗余IO的两种冗余方式 (9) 5. 冗余IO功能块库 (10) 6. 冗余IO编程 (12) 6.1 创建项目 (12) 6.2 CPU属性设置 (13) 6.3 IO卡件属性设置 (14) 6.3.1 AI 卡件属性设置 (14) 6.3.2 AO 卡件属性设置 (16) 6.3.3 DI 卡件属性设置 (18) 6.3.4 DO 卡件属性设置 (20) 6.4 冗余IO编程 (21) 6.4.1插入相应的OB组织块 (21) 6.4.2 加入冗余IO功能块 (22) 7. 常见问题解答 (28) 附表1： (30) 附表2： (32) 附表3： (33) IA&DT Service & Support Page 3-36
1. 概述 为了提高系统可靠性，除了使用冗余CPU，还可以使用冗余IO模板，容许某个信号模板或者信号通道发生故障，而不会影响输入输出信号的正常工作。要实现冗余IO功能，需要使用支持冗余IO的模块，在STEP 7中也需要特定的组态和编程。 冗余IO的概念： 当系统包含两套IO模块，且这些模块被组态为冗余对并作为冗余对操作时，即被视为冗余I/O模块。当一个IO模块或者通道出现故障时，系统会自动处理其冗余模块或通道的值。所以说，冗余I/O的使用提高了系统的冗余程度，既允许CPU故障，也允许信号模板或者信号通道故障。如图1。 图 1 冗余IO功能的标准结构 IA&DT Service & Support Page 4-36
主要硬件：（注意冗余要采用有源背板、有源导轨） 讯的IM153-2 冗余套件实现ET200M的冗余通讯。 硬件配置： 添加两个300站点:A和B , 然后对两个站分别进行硬件配置： 1.打开A站 2.从硬件目录选择机架 3.打开A站的机架，插入电源，插入CPU315-2DP,新建一条DP网络，DP地址为8 如下图：
4.插入ET200从站，DP 地址为3
5.插入CP343-1,新建 Ethernet(1) 网络 6 ET200从站中添加I/O模块，硬件组态完成 冗余的输出地址为0-11 ，后面设置FC100要用到。
7 两个站的硬件组态要一致。 8.添加网络连接 右击A站CPU（B站也行）会出现菜单，选择“添加新连接”（insert new connection），“连接类型”(connection type)，我用以太网ISO-TCP协议实现冗余的，点确定。就出现下面这个画面，这里边的ID：7 和LADDR十六进制100，也就是十进制256，后边设置FC100要用到。注意ID(hex)0007 A050 这里是可以选择的，原来是0001 A050，改为0007 A050，这时的ID 就成了7。因为资料上说以太网实现冗余一般Local ID 不能小于2(其他方式实现没说)，所以要改一下，两个CPU的都要改一致，这个在后边设置FC100参数要用到。
A站配置完成以后，进行B站的配置，注意两个站的配置要一致。
软件的设置 1.打开冗余程序库，复制里面所需的数据块到程序块里，采用以太网冗余 需要复制SWR_XSEND_300 2.调用FC5, FC6 在库Libraries-->SIMATIC_NET_CP-->CP 300里边可以找到。随便一个位置调 用他们，然后删除。项目的块里就会出现这两个块了。 3.调用IEC定时器块，冗余块里的SFB3 TP是定时器块，IEC定时器分别有SFB3 TP，SFB4 TON，SFB5 TOF等，把SFB4复制到项目里。 4.把冗余需要的数据块、定时器个数及中间变量计算好。数据块号及地址必须是连续的。 5.插入背景数据块DB200-DB240，共41个数据块，作为IEC定时器 6.插入DB20-DB25共6个数据块作为冗余数据块。 7.MB20-MB74 , 55个字节。 8.插入OB35 9.插入OB86 10.插入OB82 11.插入OB100 12.插入OB121 13.插入OB122 14.在OB100里调用，用于初始化冗余在OB100中调用FC100“SWR_START”，用于初始化 冗余，再在OB35中调用FB101“SWR_ZYK”来实现冗余程序和数据的同步，然后再OB86中调用FC102“SWR_DIAG”进行诊断，这个诊断调用一定要有。 15.在OB100中调用FC100“SWR_START”。FC100的参数设置相当复杂，而且基本上出现问 题都出在这里。 参数设置： AG_KENNUNG：这个参数是确定A、B站的，如果是A站程序，就写入“A”，B站的程序就写入“B”。 DB_WORK_NO：这里需要填入一个DB号，填“DB1”，而这个DB1将来不需要手动生成，FC100会自动生成。这个DB是实现冗余过程内部需要的数据块。 DB_SEND_NO：同上填入一个DB号，如“DB2”，同样是FC100自动生成，不需要手动生成。DB_RCV_NO：同上填入一个DB号，如“DB3”，同样是FC100自动生成，不需要手动生成。MPI_ADR：这个参数是对方站的MPI地址，只有用MPI方式同步的时候才有意义。使用以太网同步，还是按照实际的写上了。以免出错。 LADDR：CP通讯处理器组态时的硬件地址，采用DP或者以太网通讯时才用。这个地址就是前边硬件配置中插入冗余连接的时候出现的地址LADDR 十六进制0100，或者是十进制256。 VERB_ID：这个就是我们组态硬件是，插入的冗余连接的那个ID号，被我从0001 A050改为了0007 A050，所以ID变成了7，这里就填7。 DP_MASTER_SYS_ID：这个是DP主站网络的ID号，不是DP地址号，只要在硬件组态中，双击DP线，就可以出现这个号码，如下图，这里填1。
SIEMENS PLC 系统软件冗余调试的常见问题 FAQ collection for SIEMENS PLC soft redundancy
关键词 S7-300，软冗余，DP Key Words S7-300, soft redundancy, DP IA&DT Service & Support Page 2-25
目录 SIEMENS PLC 系统软件冗余调试的常见问题 (1) 问题1：硬件组态需要注意什么？ (4) 问题2：哪些模块可以支持软冗余？ (5) 问题3：FC100“SWR_START”中定义的数据区，哪些是冗余数据区？哪些是非冗余数据区？有什么区别？ (5) 问题4：软冗余中DB块的影响。 (6) 问题5：其他冗余同步数据区的影响。 (13) 问题6：修改完FC100“SWR_START”的参数，重新下载后为何会导致CPU报错？ (14) 问题7：同步失败的原因？ (16) 问题8：FC102 “SWR_DIAG”作用。 (20) 问题9：为什么状态字不稳定，DB5.DBX9.5 0-1闪烁？ (20) 问题10：不同版本的软冗余程序包区别。 (23) 问题11：CPU本体的PN口是否可以进行软冗余数据同步。 (24) 问题12：软冗余系统能否带第三方的DP从站。 (24) 问题13：ET200M的两个IM153同时掉电的影响。 (24) IA&DT Service & Support Page 3-25
问题1：硬件组态需要注意什么？ 回答：软冗余系统的冗余控制只能通过ET200M 实现，按照图1进行组态。A 、B站的组态必须确保一致，可以拷贝ET200M 的组态，在另一站点组态中使用图2所示菜单操作。 图1 IA&DT Service & Support Page 4-25
软件冗余的原理和配置 7.1 软件冗余基本信息介绍 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为秒级的控制系统中。 7.1.1系统结构 Siemens软件冗余系统的软件、硬件包括： （1）1套STEP7编程软件（V5.2或更高）加软冗余软件包(V1.x)； （2）2套PLC控制器及I/O模块，可以是S7-300（313C-2DP，314C-2DP，31X-2DP）或S7-400（全部S7-400系列CPU）系统； （3）3条通讯链路，主系统与从站通讯链路（PROFIBUS 1）、备用系统与从站通讯链路（PROFIBUS 2）、主系统与备用系统的数据同步通讯链路（MPI 或 PROFIBUS 或 Ethernet）； （4）若干个ET200M从站，每个从站包括2个IM153-2接口模块和若干个I/O模块；Y-Link不能用于软冗余系统； （5）除此之外，还需要一些相关的附件，用于编程和上位机监控的PC-Adapter（连接在计算机串口）或CP5611（插在主板上的PCI槽上）或CP5511（插在笔记本的 PCMIA槽里）、PROFIBUS电缆、PROFIBUS总线链接器等。 系统架构如图7－1所示： 图7-1软冗余的系统架构
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： 主机架电源、背板总线等冗余；PLC处理器冗余；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）；ET200M站的通讯接口模块IM153-2冗余。 软冗余系统由A和B两套PLC控制系统组成。开始时，A系统为主，B系统为备用，当主系统A中的任何一个组件出错，控制任务会自动切换到备用系统B当中执行，这时，B 系统为主，A系统为备用，这种切换过程是包括电源、CPU、通讯电缆和IM153接口模块的整体切换。系统运行过程中，即使没有任何组件出错，操作人员也可以通过设定控制字，实现手动的主备系统切换，这种手动切换过程，对于控制系统的软硬件调整，更换，扩容非常有用，即Altering Configuration and Application Program in RUN Mode 。 7.1.2 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。 软冗余系统内部的运行过程参考图7－2。 图7-2软冗余系统内部的运行过程 主系统的CPU将数据同步到备用系统的CPU需要1到几个程序扫描循环，如图7－3所示：
1 Software Redundancy Within WinCC, the software redundancy feature makes it possible to monitor critical sections of a plant by using a redundant connection to several PLCs. Software redundancy considerably improves reliability when critical plant sections are to be monitored. For example, a redundant connection to two PLCs means that one PLC takes over if the other PLC fails. Using software redundancy does not mean that you can only establish redundant connections to the PLCs configured. It is still possible to connect any PLC in a non- redundant layout. The switchover between redundant PLCs is performed automatically in the event of a malfunction. However, a manual switchover is also possible by specifying a tag (@ForceConnectionState). Note Establishing a redundant connection requires two PLCs.
PLC系统软件冗余的说明与实现 朱震忠 SIEMENS A&D CS 2004-04-06 首先我们建议您访问siemens A&D公司的技术支持网站： www4.ad.siemens.de 在检索窗口中键入相关产品或问题的关键字，获取关于产品或问题的详细信息和手册。 图1 软件冗余基本信息介绍 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。 A．系统结构 Siemens软件冗余系统的软件、硬件包括： 1套STEP7编程软件（V5.x）加软冗余软件包(V1.x)；
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，主系统与从站通讯链路（PROFIBUS 1）、备用系统与从站通讯链路（PROFIBUS 2）、主系统与备用系统的数据同步通讯链路（MPI 或 PROFIBUS 或 Ethernet）； 若干个ET200M从站，每个从站包括2个IM153-2接口模块和若干个I/O模块； 除此之外，还需要一些相关的附件，用于编程和上位机监控的PC-Adapter（连接在计算机串口）或CP5611（插在主板上的PCI槽上）或CP5511（插在笔记本的PCMIA槽里）、PROFIBUS电缆、PROFIBUS总线链接器等； 下图说明了软冗余系统的基本结构： 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。 软冗余系统由A和B两套PLC控制系统组成。开始时，A系统为主，B系统为备用，当主系统A中的任何一个组件出错，控制任务会自动切换到备用系统B当中执行，这时，B系统为主，A系统为备用，这种切换过程是包括电源、CPU、通讯电缆和IM153接口模块的整体切换。系统运行过程中，即使没有任何组件出错，操作人员也可以通过设定控制字，实现手动的主备系统切换，这种手动切换过程，对于控制系统的软硬件调整，更换，扩容非常有用，即Altering Configuration and Application Program in RUN Mode 。 B．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：
从字面上讲，也就是实现的方式上： 1）软冗余是通过软件实现，也就是是西门子的SWR软件包；硬冗余，则是使用CPU417H；414H；412H来实现，对于PLC 本身的操作系统及硬件设置上均不同，硬冗余的同步机理为事件同步。 2）硬冗余的两个热备系统必须使用相同的PLC；软冗余的两个暖被系统可以使用不同的PLC。 3）硬冗余的同步链路采用同步模块和光纤，有长距，短距两种；软冗余则使用MPI，DP（CP343-5,CP443-5）和IE（CP343－1，CP443－1），程序内部调用的是xsend/xrcv;AGsend/rcv以及Bsend/rcv（仅对400），这也就是为什么S7－300 PN CPU 无法使用集成PN口来实现同步的原因。 从性能上来： 1）冗余的层级：软冗余无法进行IO冗余；IO冗余仅能在硬冗余里实现。 此外，Y－link仅能在硬冗余中实现。 2）系统切换的时间：硬冗余：PLC无切换时间，因为程序同时在两个CPU里运行，硬冗余里成为主动切换；被动切换，也就是从站切换的时间<100ms； 对于软冗余，冗余程序仅在主CPU内执行，备用CPU仅执行非冗余段程序，切换时为整个系统的切换。切换时间取决于同步链路的类型，速率和同步数据量的大小，DP从站的多少，多为秒级。 对于切换，软冗余系统中，DP从站的接口模板或DP链路故障均会造成主备CPU的切换，而引起整个系统的切换；而在硬冗余中，从站的故障不会造成主备CPU的切换。 3）信息的丢失：2）提到了切换，很自然的，CPU间的切换可能导致部分信息，如报警的丢失，因为报警在当前激活的主CPU 中进行处理。所以，软冗余系统中会存在信息的丢失；而硬冗余系统中，由于CPU间为事件同步的方式，且切换无时间，保证了信息不会丢失，也就是硬冗余中所说的平滑切换。 4）通信架构： 400H系统与上位机间的通信有多种架构，需要使用CP1613和redconnect实现，网络构成方式：双通道，四通道，单环，双环等；400H间建立的是容错S7连接。 5）H-CiR功能： 硬冗余系统支持H－Cir功能，可在线修改组态，增删模板，更换存储卡等
AB-PLC冗余切换试验步骤 一．关于AB-PLC冗余切换概述 1.无扰切换 当主机架的任一组件发生故障，控制权切换到从控制器。下列原因会引起切换： ●在主机架中发生下列情况之一： －掉电 －控制器产生主要故障 －主机架中的任一模块被拔掉、安装或出错 －折断或断开ControlNet分接头或以太网电缆 ●主控制器发出命令 ●RSLinx?软件发出命令 重要事项： 网络访问端口（NAP）的使用 不要将设备连接到冗余机架中1756-CNB/D或1756-CNBR/D的网络访问端口（NAP）。 ●如果用户将一个设备与冗余机架中的CNB模块的NAP相连接， 只要CNB模块断开与网络的连接，切换就会失败。同时，控制器不能通过该CNB模块控制I/O设备。 ●如果用户将工作站连接到CNB模块的NAP，切换后该工作站将 无法上线。 为了通过NAP将设备连接到ControlNet网络，使用冗余机架外的
NAP。 2．根据用户对RSLogix 5000 工程的组织方法不同，在切换期间，输出状态可能会发生变化： ●在切换期间，优先级最高的任务控制的输出将无缝切换。（也就是， 输出将不回到上一个状态） ●较低优先级任务控制的输出可能会改变状态。 热备系统的切换时间由故障类型和ControlNet网络的网络刷新时间（NUT）决定。如果一个NUT为10ms，切换时间大约从80ms到220ms。 3．在冗余机架对中，用户第一个开启电源的机架成为主机架。用户打开从机架的电源后，它自动与主机架同步。 ●用户无须向从控制器下载工程。当从控制器与主控制器同步，主 控制器的工程自动通过1757-SRM传输到从控制器中。 ●一旦从控制器同步，1757-SRM模块作为交叉加载主程序变化的路 径以保持控制器的同步。这些变化包括： －在线编辑 －强置数值 －改变属性 －改变数值 －程序执行结果 ●虽然在线编辑自动交叉加载到从控制器中，但如果在用户将其编
s7-300软冗余手册
S7-300的软冗余要求从站必须通过有源底板连接。从站的所有模块需要确保没有故障，即SF灯不亮尤其是通讯模块。 S7-300的软冗余分为三种方式：MPI ,DP ,以太网。三种冗余方式的通讯速度不同，以太网通讯速度最快，DP通讯速度次之，MPI通讯速度最慢。不同的通讯方式选择的功能块不相同，具体功能块的选择如图1所示： 图1 下面以以太网冗余为例，简述冗余过程: (一)插入两个S7-300的站，SIMATIC 300(A) 和SIMATIC 300(B)。 (二)设置A站的IP地址为192.168.0.10 ，B站的地址为 192.168.0.20 。 (三) 在A站的块中插入OB100、OB35、OB86组织块，并对其中的OB100、OB35、OB86进行编程。
(四) 在组态网络中新建ISO-ON-TCP 链接。要求ID 号要大于2且主从站 的ID 号一致。 上图为最终效果图，下图为过程 (五) 在OB100中我们调用FC100’SWR_START ’进行软冗余的初始 化。 FC100’SWR_START 的各个引脚的注释请参照最后的附录 调用FC100的位置如图 主站设置如左图所示步骤，从站不需要再次设定但需要在从站中给该从站的通讯ID 号与主站相同且大于2。，图
1 2 3 4 5 图中1表示为当前CPU的站号，A站写A，B站写B。 图中2填写对方的地址，MPI_ADR表示对方的MPI地址，LADDR表示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
S7-300软冗余调试总结 我用的软硬件配置： 概述：本系统2个315-2DP CPU通过CP343-1连接到以太网交换机实现冗余链路，用DP 通讯的IM153-2 冗余套件实现ET200M的冗余通讯，CP1612SIEMENS以太网卡连接到交换机实现WINCC与冗余系统的通讯（据说可以直接用计算机网卡实现）。 下面介绍我整理后的实现过程： 硬件配置：先添加两个站A站和B站，每个站单独进行配置，硬件配置完后，需要增加一个冗余连接，这需要打开“网络配置”（configure network），在里边右击A站CPU（B站也行）会出现菜单，选择“添加新连接”（insert new connection），如果两个站都配置过，这是就会出现B站的信息，而且默认已经选在了B站CPU上，你需要做的就是在下边选择“连接类型”(connection type)，我用以太网ISO-TCP协议实现冗余的，这里根据自己需要的类型选择就行，点OK，就出现下面这个画面，这里边的ID：7 和LADDR十六进制100，也就是十进制256，后边设置FC100要用到。注意ID(hex)0007 A050 这里是可以选择的，原
来是0001 A050，被我改成了0007 A050，这时的ID就成了7。因为资料上说以太网实现冗余一般Local ID 不能小于2(其他方式实现没说)，所以要改一下，两个CPU的都要改一致，这个在后边设置FC100参数要用到， 这样就建立了一个新的连接，在界面的下方能看到一个 连接出现，另外需要注意的是如果用DP冗余I/O那么ET200M必须两个站里都要做，而且要一模一样，DP地址也一样。另一个需要注意的是输出地址必须连续，这个一般的时候如果有模拟量数字量混合的话，容易不连续，需要修改一下，改成连续的，比如我这里Q改为0~9，这个在后边FC100设置也要用。 硬件配置需要注意的就这些。