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軟件冗余 (SWR) 是一個(gè)軟件包，用于將 S7-300 和 S7-400 系列的標(biāo)準(zhǔn) CPU 配置成容錯(cuò)控制器。同步冗余 CPU 的冗余鏈接由標(biāo)準(zhǔn)的通信接口如 CP 或 MPI 接口完成。I/O 設(shè)備的連接是通過兩個(gè)冗余 PROFIBUS DP 網(wǎng)絡(luò)與帶有冗余 IM 153-2 接口模塊的 ET-200M 站實(shí)現(xiàn)。軟件冗余是 Siemens 實(shí)現(xiàn)冗余功能的一種低成本解決方案,可以應(yīng)用于對主備系統(tǒng)切換時(shí)間要求不高的控制系統(tǒng)中。

軟冗余系統(tǒng)的冗余控制只能通過ET200M 實(shí)現(xiàn)，按照圖1進(jìn)行組態(tài)。A 、B站的組態(tài)必須確保一致，可以拷貝ET200M 的組態(tài)，在另一站點(diǎn)組態(tài)中使用圖2所示菜單操作。

 圖1

如圖3紅色區(qū)域，冗余同步數(shù)據(jù)區(qū)包括：過程映像輸出區(qū)/DB/IEC/M；如圖3綠色區(qū)域，非冗余數(shù)據(jù)區(qū)包括：DB。冗余數(shù)據(jù)區(qū)，主站的數(shù)據(jù)會通過冗余鏈路覆蓋到備用站，保證主備之間數(shù)據(jù)同步；非冗余DB區(qū)，無論主備，數(shù)據(jù)按照定義的A-B B-A方向傳遞。注意！無論冗余數(shù)據(jù)區(qū)還是非冗余數(shù)據(jù)區(qū)，A 、B站點(diǎn)的長度必須一致。如果不需要使用，長度定義為0。 

  圖3

 軟冗余系統(tǒng)中會使用一些特殊功能的DB 塊，在FC100“SWR_START”中定義，如圖4：

  圖4

A: 軟冗余工作DB，程序會自動(dòng)生成，不要在項(xiàng)目中手動(dòng)添加； “DB_SEND_NO”、“DB_RCV_NO”定義的DB，在冗余站兩側(cè)一致。

B: FB101“SWR_ZYK”的背景數(shù)據(jù)塊，注意生成DB5的長度。如果創(chuàng)建出錯(cuò)，CPU 能夠正常運(yùn)行但是SF 燈報(bào)錯(cuò)，診斷緩沖區(qū)如圖5：

圖5

查看DB5的長度如圖6，只有100字節(jié)，此時(shí)雙擊打開DB5看不到內(nèi)部參數(shù)，如圖7。可以刪除DB5，重新生成FB101“SWR_ZYK”背景數(shù)據(jù)塊。正常MPI同步-194字節(jié)；以太網(wǎng)/PROFIBUS 同步-358字節(jié)。

圖7

 C：冗余DB區(qū)，主站的數(shù)據(jù)隨時(shí)同步備用站。需要手動(dòng)創(chuàng)建，IEC定時(shí)器的背景數(shù)據(jù)塊也需要生成，A 、B站點(diǎn)長度一致；生成的DB塊的長度需要大于2個(gè)字(新生成的DB塊，內(nèi)部只有一個(gè)INT變量，長度2字節(jié))。否則，CPU會停機(jī)，診斷緩沖區(qū)報(bào)如圖8錯(cuò)誤：

圖8

D：非冗余DB塊

（1）不要手動(dòng)創(chuàng)建，程序自動(dòng)生成。

（2） A-B B-A的DB必須同時(shí)使用，不能只有一個(gè)方向的（A-B  0 BYTE ,B-A 100BYTE -----B STOP；B-A  0 BYTE ,A-B 100BYTE -----A STOP）。否則，CPU停機(jī)，診斷緩沖區(qū)如圖9：

（3）創(chuàng)建的長度必須是偶數(shù)字節(jié)，不能是奇數(shù)字節(jié)，如圖10；A、 B站點(diǎn)長度一致。否則，CPU停機(jī)，診斷緩沖區(qū)如圖11：

圖10

圖11

其他冗余同步數(shù)據(jù)區(qū)如下，包括過程映像輸出區(qū)和M區(qū)，如圖12。主站數(shù)據(jù)隨時(shí)同步到備用站。過程映像輸出區(qū)不要大于CPU允許范圍，而且每個(gè)ET 200M從站允許最大32字節(jié)；M區(qū)大于1個(gè)字節(jié)，小于CPU允許最大M區(qū)范圍。否則，CPU停機(jī)，診斷緩沖區(qū)如圖13。如果不需要使用，長度定義為0。  

圖12

圖13

FC100“SWR_START”在CPU啟動(dòng)會生成相關(guān)的DB塊，修改參數(shù)后必須刪除已生成舊的DB塊，否則會導(dǎo)致CPU故障。手冊描述如圖14：

圖14

所以，修改完FC100“SWR_START”參數(shù)后，建議使用下面方法重新下載。

方法1：

（1）打開項(xiàng)目在線窗口，如圖15

（2）刪除所有程序塊，如圖15

（3）重新下載塊，如圖16

（4）對CPU進(jìn)行存儲器復(fù)位操作

圖15

圖16

方法2：選中“Blocks” ，按照圖17所示菜單進(jìn)行下載（刪除MMC卡中所有的塊，并把新的程序?qū)懙娇ㄖ校瑫r(shí)對CPU RAM進(jìn)行一次復(fù)位）。

圖17

當(dāng)同步失敗時(shí)，FB101“SWR_ZYK”的返回值會報(bào)16#8015的錯(cuò)誤，如圖18，同時(shí)狀態(tài)字DB5.DBX9.5置1，如圖19。在確保物理連接正常情況下，檢查下面的參數(shù)設(shè)置。

圖18

圖19

（1）根據(jù)不同的同步方式，注意FC100 “SWR_START”的參數(shù)，如圖20。“MPI_ADR”表示對方的MPI地址，對于MPI同步有效；“LADDR” “VERB_ID”對于PROFIBUS/ETHERENT 同步有效，分別代表同步CP的硬件地址和連接號，如圖21。

圖20

圖21

（2）選擇MPI同步，冗余程序塊會調(diào)用SFC65“X_SEND”和SFC66“X_REV”進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，占用S7-300 CPU的2個(gè)“S7 basic communication”連接資源，如圖22。注意，要確保在組態(tài)中預(yù)留足夠的資源，如圖23，否則會因?yàn)檫B接資源不夠影響同步鏈路的通訊。

 圖22

圖23

FC102 “SWR_DIAG”必須在OB86中調(diào)用，軟冗余系統(tǒng)才會對DP總線錯(cuò)誤做出判斷，從而控制主備切換。注意！如果不調(diào)用，此時(shí)狀態(tài)字不會報(bào)任何錯(cuò)誤，也不會影響CPU故障導(dǎo)致主備切換。但是對于此時(shí)出現(xiàn)的總線故障軟冗余系統(tǒng)不會切換，但是外部IM153模塊會執(zhí)行切換。注意！FC102 “SWR_DIAG”一定不能修改塊編號。

如圖24，DB5.DBX9.5 0-1閃爍表示同步有時(shí)成功有時(shí)失敗。首先，要保證兩個(gè)CPU之間冗余數(shù)據(jù)和非冗余數(shù)據(jù)區(qū)大小一致。其次，冗余主備CPU之間同步過程如圖25所示，數(shù)據(jù)的同步是隨著FB101“SWR_ZYK”的執(zhí)行實(shí)現(xiàn)的，所以要確保同步成功，需要兩個(gè)CPU對FB101“SWR_ZYK”的調(diào)用周期一致，建議在OB35中調(diào)用（如果在OB1中調(diào)用，確保OB1循環(huán)掃描周期相差不多）。

圖24

圖25

如果冗余系統(tǒng)使用不同CPU，最好使用OB35調(diào)用FB101“SWR_ZYK”，不要在OB1中調(diào)用。因?yàn)?，不?/span>CPU運(yùn)算速度不同，會導(dǎo)致OB1循環(huán)周期差異較大，從而影響同步效果，如圖26、 27。

圖26

圖27

（1）V1.1版本用于早期CPU315-2DP和S7-400的CPU。新CPU需要使用V1.2版本庫。如圖28（來自冗余軟件包文檔說明）。

圖28

（2）CPU暖啟動(dòng)過程中如果PROFIBUS總線故障，V1.2版本會導(dǎo)致CPU停機(jī)，診斷緩沖區(qū)如圖29；V1.3版本，CPU 不會停機(jī)，SF 亮BF閃爍，診斷緩沖會報(bào)總線錯(cuò)誤。

圖29

不行，軟件包提供的程序不針對PN口。

不能，軟冗余系統(tǒng)所有的冗余控制只能通過ET200M實(shí)現(xiàn)。該從站可以掛在一條PROFIBUS總線上，但是不能實(shí)現(xiàn)冗余控制，它的控制權(quán)只屬于這條總線上的CPU。

兩個(gè)CPU都處于PROFIBUS故障狀態(tài)，該ET200M站失去控制，系統(tǒng)會執(zhí)行一次主備切換，狀態(tài)字會顯示錯(cuò)誤狀態(tài)，如圖30，建議兩個(gè)IM153模塊使用不同的電源供電。

圖30

如果沒有采取其它措施，關(guān)閉DP從站后會引起冗余系統(tǒng)的主備切換。下面的例程介紹了防止切換的措施。例程來自于軟冗余手冊，在OB86中調(diào)用，I0.0作為防止切換的開關(guān)，可以在操作員面板或其它途徑輸入。

圖31

注意：I0.0置位后，此時(shí)，任何一個(gè)從站的掉站將不會引起主備的切換，一個(gè)以上從站的掉站才會引起切換。所以，一定要慎用此功能！站點(diǎn)恢復(fù)后，切記復(fù)位I0.0，否則影響系統(tǒng)安全。

如果不使用該區(qū)域，則在參數(shù)上輸入0。特例，如果不使用映像輸出區(qū)，則為PAA_FIRST分配一個(gè)大于PAA_LAST的數(shù)值。

軟冗余系統(tǒng)組態(tài)不推薦使用GSD文件！

軟冗余系統(tǒng)提供了CPU之間的冗余和DP總線的冗余。判斷冗余系統(tǒng)正常，切不可只觀察IM153-2 “ACT”指示燈，因?yàn)閮蓚€(gè)153-2的切換是有源總線底板的功能，“ACT”正常只代表硬件的切換，不代表軟件也切換成功。因此，必須同時(shí)觀察冗余的狀態(tài)字，軟件硬件都切換成功，才可以判斷冗余系統(tǒng)正常。

目前暫時(shí)沒有支持TIA Portal 的軟冗余軟件包。不能用TIA Portal 組態(tài)軟冗余。

下面的簡表列出了支持軟冗余的模塊，小寫字母 x 代表訂貨號中的通配符：

（1）S7-300 CPU：

表1

（2）S7-400 CPU：

表2

（3）具有DP 主站功能通信模塊：

表3

（4）鏈接站的通信模塊：

表4

（5）ET 200M 布式 I/O 設(shè)備上的模塊：

表5

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