S7-300软冗余系统调试心得 - 图文

S7-300软冗余系统调试心得

S7-300软冗余系统调试心得

集成工程部 张宏伟

1 基本结构及工作原理

1.1 基本结构

硬件结构包括一对S7-300控制器及I/O、ET200从站（每个从站必须包括2个IM153-2和对应的I/O模块,必须采用有源端子板）及3个通讯（A站对分布式IO PROFIBUS-A、B站对分布式IO PROFIBUS-B、A站对B站数据同步（MPI\\PROFIBUS\\Ethernet））。

软件需要STEP7 V5.x 及软冗余软件包 V1.x

基本结构如下图所示：

图1.1 S7-300软冗余基本结构

由上图可以看出，软冗余可以实现的冗余有

? 主机架电源及总线冗余 ? 控制器冗余 ? 现场总线冗余

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1.2 工作原理

在软冗余系统进行工作时，A、B控制系统（CPU、通讯、I/O）独立运行，有主系统的PLC掌握对ET200从站的I/O控制权。A、B系统中的PLC程序有非冗余用户程序段和冗余用户程序段组成，CPU在执行冗余程序段之前会读取系统的冗余状况，若为主系统则PLC执行全部程序，若为备用系统则跳过冗余程序段只执行非冗余用户程序。

图1.2 软冗余工作流程

1.3 程序结构

对于硬件组态，可采用西门子提供的冗余模板，修改CPU信号并添加ET200从站，比较简单，没有什么特别的地方，这里就不再赘述。

S7-300软冗余系统的用户程序包括非冗余程序段、用户程序段、系统诊断功能块、站间冗余数据备份等组成，一般建议将非冗余程序段写到OB1中，而冗余程序段写在OB35中。非冗余程序段和冗余程序段与普通系统的写法一样，区别只是放置的位置不同。在编制冗余程序的时候需要先调用FB 101 功能块，用来判断整个系统的冗余状况，在FB101 的背景DB块中可以读取到冗余连接状况和标志位。利用冗余标志位来选择执行或者不执行冗余程序段。因此编制冗余程序可分为4部分，如下图所示：

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图 1.3 软冗余程序结构

首先启动系统冗余数据同步功能，根据状态字判断是否为主控制器，是否需要执行冗余程序段，若为主控制器执行冗余程序段，否则停止系统冗余程序段。

在线监控中，FB 101的RETURN_VAL 若为0，则说明系统冗余正常，若为8015则说明数据同步不成功。

冗余系统控制字和状态字如下图所示

图1.4 软冗余状态字

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图1.5 软冗余控制字

表1 软冗余系统用到的一些功能块

注意1：冗余程序段中不能使用S7的定时器和计数器，只能使用IEC定时器，原因是在冗余数据同步的时候无法对S7的定时器和计数器进行同步，从而导致系统执行时存在问题。

注意2：可以通过写控制字的对应位，对冗余系统进行手动切换，方便调试。

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注意3：由于S7-300软冗余系统控制器切换时间远小于操作站通讯卡的切换时间，导致现场会发生控制器切换但通讯未切换的问题，用户将只能看到而无法操作数据，在发生紧急状况时造成不良后果，因此可以提取状态字并在画面中显示提示用户做通讯卡切换。

2调试心得及注意事项

软冗余的调试中有很多陷阱，容易误导、犯错，，导致系统无法运行，下面将结合西山煤电项目调试过程中出现的一些调试问题，一一列举。

3.1 冗余数据定义

在FC100“SWR_START”功能块中定义了冗余同步数据区包括：过程映像输出区/DB/IEC/M；非冗余数据区包括：DB。冗余数据区，主站的数据会通过冗余链路覆盖到备用站，保证主备之间数据同步；非冗余 DB区，不要手动创建，程序自动生成；无论主备，数据按照定义的 A-B B-A方向传递。

注意1：无论冗余数据区还是非冗余数据区，A 、B站点的长度必须一致。如果不需要使用，长度定义为0。

注意2：冗余数据区DB块定义可以不连续，但是只要定义了，单个数据区的长度必须大于2（默认空DB块长度为1个INT=2） 注意3：非冗余数据区A-B B-A的 DB必须同时使用，不能只有一个方向的（A-B 0 BYTE ,B-A 100BYTE -----B STOP；B-A 0 BYTE ,A-B 100BYTE -----A STOP）。否则，CPU停机。

注意4：非冗余数据区创建的长度必须是偶数字节，不能是奇数字节，A、 B站点长度一致。否则，CPU停机。

图2.1 数据冗余设置

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