西門子PLC的軟冗余原理與實現(xiàn)

軟冗余又稱軟件冗余，是西門子實現(xiàn)冗余功能的一種解決方案，可以應(yīng)用于對主備系統(tǒng)切換時間要求不高的控制系統(tǒng)中。軟冗余能夠?qū)崿F(xiàn)：主機(jī)架電源、背板總線等冗余；PLC處理器冗余；PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)冗余（包括通信接口、總線接頭、總線電纜等冗余）；接口模塊IM153-2冗余。在軟冗余系統(tǒng)進(jìn)行工作時，主、備控制系統(tǒng)（處理器，通訊、I/O）獨(dú)立運(yùn)行，由主系統(tǒng)的PLC掌握對冗余部分ET200M從站中的I/O控制權(quán)，主、備系統(tǒng)通過軟冗余程序進(jìn)行數(shù)據(jù)同步。PLC程序由非冗余（non-duplicated）用戶程序段和冗余（redundant backup）用戶程序段組成，主系統(tǒng)PLC執(zhí)行全部的用戶程序，備用系統(tǒng)PLC通過判斷冗余狀態(tài)跳過冗余程序，只執(zhí)行非冗余用戶程序。當(dāng)主系統(tǒng)中的組件發(fā)生故障，備用系統(tǒng)會自動切換為主系統(tǒng)，執(zhí)行冗余程序，控制任務(wù)不會出現(xiàn)中斷。

軟冗余的原理和系統(tǒng)配置要求

能夠?qū)崿F(xiàn)軟冗余功能的CPU有具體的要求，在S7-300中，315-2DP型（包括313C-2DP、314C-2DP）以上的CPU才能支持，所有的S7-400 CPU都支持軟冗余。主、備系統(tǒng)的CPU型號可以不同，如其中一套系統(tǒng)采用S7-400系列，另一套系統(tǒng)采用S7-300系列。數(shù)據(jù)同步可以通過MPI、PROFIBUS、Ethernet三種不同的網(wǎng)絡(luò)方式。需要兩套系統(tǒng)共同控制的I/O信號需要采用ET200M從站采集，由于要接入兩套CPU中，因此ET200M要選用冗余的IM153-2接口模塊，并且采用有源總線模塊。軟件需要安裝軟冗余軟件包，只有安裝了軟件冗余包STEP7中才會出現(xiàn)冗余功能庫。

軟冗余系統(tǒng)的編程調(diào)試和故障診斷

STEP7中的冗余軟件包包含了多個功能塊，每個功能塊都有特定的功能和調(diào)用方法，而且不同程序庫中的功能塊應(yīng)用的場合不同，使用時需要加以區(qū)分。由于是通過軟件程序來實現(xiàn)冗余，因此軟冗余系統(tǒng)在編程調(diào)試時有些特點(diǎn)要注意。如在OB100中初始化程序塊FC100，定義系統(tǒng)運(yùn)行的參數(shù)要正確，冗余輸出映像區(qū)地址要連續(xù)。修改系統(tǒng)參數(shù)后要對CPU進(jìn)行復(fù)位，重新下載全部項目到PLC。

軟冗余系統(tǒng)與其他系統(tǒng)連接

軟冗余系統(tǒng)在實際應(yīng)用中還會涉及到與其他系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信、連接上位監(jiān)控軟件WinCC時如何建立冗余鏈接等情況。