西門子PLC模塊牡丹江授權代理商SIEMENS原裝

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西門子S7-400H冗余容錯自動化系統設計

??冗余設計的容錯自動化系統S7-400H

??1. 西門子S7-400H的使用場合

??在許多生產領域中，要求容錯和高度可靠性的應用越來越多，某些領域由于故障引起的停機將會帶來重大的經濟損失。S7-400H特別適合在下列場合使用

??1)停機將會造成重大的經濟損失。

?S7-300PLC可以同時用于模擬量I/O的特殊功能模塊型號為SM334與SM335。SM334為普通的A/D與D/A轉換模塊，共有兩種規格;SM335為高速A/D與D/A轉換模塊，目前只有一種規格。

??SM334模擬量I/O混合模塊的兩種規格都具有4通道輸入與2通道輸出，其中一種可以連接電壓、電流模擬量I/O，分辨率為8位;另一種可以用于模擬電壓、熱電阻輸入與模擬電壓輸出，分辨率為12位。

??SM335高速模擬量I/O模塊與普通模擬量I/O模塊的區別是后者的基本A/D轉換時間為1ms，D/A轉換時間為0.8ms，且可以在“測量”與“比較”兩種特殊的工作模式下工作。SM335模塊帶有4通道模擬量(電壓或電流)輸入與4通道模擬量輸出，輸入分辨率為14位，輸出分辨率為12位。

SM335

??(2) 閉環控制模塊。S7-300PLC用于閉環控制的模塊有FM355與FM355-2兩大系列，系列中分FM355C(FM355-2C)與FM355S(FM355-2S)兩種規格。

??2)過程控制系統發生故障后再啟動的費用十分昂貴。

??3)某些使用貴重的原材料的過程控制(例如制藥工業)會因突發的停機而產生廢品。4)無人管理的場合或需要減少維修人員的場合。

??西門子的S7 Software Redundancy(S7軟件冗余)可選軟件可以在S7-300和S7-400 標準系統上運行。生產過程出現故障時，在幾秒鐘內切換到替代系統，可以用于水廠水處理系統或交通流量控制系統等場合。

?"繼電器-接觸器"電路圖是一個純粹的硬件電路圖。將它改為PLC控制時，需要用PLC的外部接線圖和梯形圖來等效"繼電器-接觸器"電路圖?？梢詫LC想象成是一個控制箱，其外部接線圖描述了這個控制箱的外部接線，梯形圖是這個控制箱的內部"線路圖"，梯形圖中的輸入位和輸出位是這個控制箱與外部世界聯系的“接口繼電器”，這樣就可以用分析"繼電器-接觸器"電路圖的方法來分析PLC控制系統。在分析梯形圖時可以將輸入位的觸點想象成對應的外部輸入器件的觸點，將輸出位的線圈想象成對應的外部負載的線圈。外部負載的線圈除了受梯形圖的控制外，還能受外部觸點的控制。

??將"繼電器-接觸器"電路圖轉換成為功能相同的PLC的外部接線圖和梯形圖的步驟如下。

??①了解和熟悉被控設備的機械結構組成、生產工藝過程和機械各部件的運動，根據"繼電器-接觸器"電路圖分析和掌握控制系統的工作原理。

??②確定PLC的輸入信號和輸出負載?！袄^電器-接觸器”電路圖中的交流接觸器和電磁閥等執行機構如果用PLC的輸出位來控制，它們的線圈接在PLC的輸出端;按鈕、操作開關和行程開關、接近開關等提供PLC的數字量輸入信號;"繼電器-接觸器"電路圖中的中間繼電器和時間繼電器的功能用PLC內部的輔助繼電器和定時器來完成，它們與PLC的輸入位、輸出位均無關。

??S7-400H是按冗余方式設計的，主要器件都是雙重的，可以在事件發生后繼續使用備用的器件。設計成雙重器件的有中央處理器CPU、電源模塊以及連接兩個中央處理器的硬件。用戶可以自行決定系統是否需要更多的雙重器件，以增強設備的冗余性。

??2. S7-400H的結構

??S7-400H由兩個子系統組成，典型的結構是使用分為兩個區(每個區9個槽)的機架UR2H，每個區可以視為一個中央控制器，也可以使用兩個獨立的中央控制器(即中央機架)UR1/UR2。每個中央控制器有一塊具備容錯功能的CPU414-4H或CPU417-4H，一塊PS407冗余(Redundant)電源模塊。同步子模塊用于連接兩個中央處理器，它們放置在中央處理器內部，并由光纜互連。

?在分析梯形圖中的邏輯關系時，為了借用“繼電-接觸器”控制系統電路圖的分析方法，可以想象左右兩側垂直母線(右側垂直母線可省略)之間有一個"左正右負"的直流電源，當圖1-41的梯形圖中10.1與10.2的觸點接通，或M0.3與10.2的觸點接通時，有一個假想的“能流”(Power Flow)流過Q1.1的線圈。利用能流這一概念，可以直觀、形象、更好地理解和分析梯形圖，能流只能從左向右流動。

??在西門子PLC中，把觸點和線圈等組成的獨立電路稱為網絡(Network)，用編程軟件生成的梯形圖和語句表程序中有網絡編號，允許以網絡為單位，給梯形圖加注釋。在網絡中，程序的邏輯運算按從左到右的方向執行，與能流的方向一致。各網絡按從上創下的順序執行，執行完成所有的網絡后，返回到*上面的網絡重新執行。使用編程軟件可以直接生成和編輯梯形圖，并將它下載到PLC中。

??每個中央控制器上有S7 I/O 模塊，中央控制器也可以有擴展機架或ET 200M分布式I/O。中央功能總是冗余配置的，I/0模塊可以是常規配置、切換型配置或冗余配置。