WinAC RTX 2008 软件冗余功能 Software Redundancy Function of WinAC RTX 2008 Getting Started Edition (2009 年 -3 月 )
摘要软件冗余又称软冗余, 它是 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, 常用 S7-300/400 实现 但在 WinAC RTX 2008 之后, 西门子 PC-Based 的应用也有机会使用软冗余功能 它不仅能有效提升系统的可用性, 同时又具有 PC 高运算性能和良好的开放性 关键词 WinAC RTX 2008, 软冗余 Key Words WinAC RTX 2008, Software Redundancy
目录 一. 简述 :... 4 二. 组态步骤 :... 6 1. 建立项目... 6 2. 硬件组态... 7 3. 建立连接... 8 4. 编写软冗余程序... 12 5. 组态 Station Configuration Editor... 16 6. 编译下载及运行... 18 IA&DT Service & Support Page 3-22
WinAC RTX 软件冗余功能 一. 简述 : 软件冗余又称软冗余, 和 S7-400 H 硬件冗余系统相对应, 顾名思义是用户使用程序来完成 PLC 系统的冗余功能, 可以应用于对主备系统切换时间为秒级的控制系统中, 硬件平台一般是 S7-300/400, 是 Siemens 实现提高系统可用性的一种低成本解决方案, 这种 PLC 软冗余方案已在国内外很多行业和项目中使用 而 WinAC RXT 从版本 2008 起, 也开始支持软冗余功能, 其原理和编程方式与 S7-300/400 的软冗余方式基本相同 它不仅能有效提升系统的可用性, 又可借助主流 PC 实现高性能多任务运算, 同时具有良好的开放性, 是一种高性价比的方案 WinAC RTX 软冗余系统结构示意图 : 系统构成 : A. 两台装有 WinAC RTX 2008 的 PC 作为冗余的控制器 ( 对于较恶劣的运行环境, 可以使用嵌入式 Windows XP 作为操作系统, 使用无风扇 无硬盘采用电子盘的工业 PC 硬件平台, 实现抗震防尘 ) 若其中一台 PC 可以作为编程设备, 也可以使用第三台 PC 作为 PG; IA&DT Service & Support Page 4-22
B. 使用 CP5613 作为 Profibus 主站的通讯接口 ; C. 作为从站, 每个 ET200M 从站上插有两个 IM153-2 接口模块, 分别与两台 WinAC RTX 控制器的 Profibus 相连 ; D. 可以选用以太网连接实现两台控制器间的快速数据同步, 用户需要在初始化程序 (OB100) 中定义冗余数据同步区, 包括 :M 区,DB 块, 过程映像区,IEC 定时器 /IEC 计数器 该系统结构可以实现 : A. 控制器 (PC) 冗余 ; B. Profibus 总线系统冗余 ( 包括 : 通讯接口, 总线接头, 总线电缆等 ) C. IM153-2 冗余软冗余的基本原理 : 本文的实验中所使用的设备 : 西门子工控机 Simatic PC840 V2 配置 : A. 计算机名 :CHN840 IA&DT Service & Support Page 5-22
B. WinXP SP2 C. WinAC RTX 2008 SP1 D. Simatic Net 2008 E. Step7 5.4 SP4 F. 软冗余软件包 V1.2 G. CP5613 H. 板载以太网卡兼容 PC 配置 : A. 计算机名 :chnd B. WinXP SP2 C. WinAC RTX 2008 SP1 D. Simatic Net 2008 E. 板载以太网卡 F. CP5613 ET200M 从站 : A. 6ES7-153-2BA02-0XB0 B. BM IM153/IM153 (6ES7-195-7HD10-0XA0) C. BM 2X40(6ES7-195-7HB00-0XA0) D. 8DI/DO SM374 (6ES7-374-2XH01-0AA0) 关于软冗余原理和 ET200M 更多信息请参考 : 下载中心 A0039 文档 软冗余的原理 调试和例程, 不再复述, 本文档只关注用 WinAC RTX 实现软冗余的过程 二. 组态步骤 : 1. 建立项目使用 PC840 为编程设备, 打开 Simatic Manager, 插入两个 PC station, 分别是 CHN840 和 chnd, 并在组态计算机上设置 PG/PC interface, S7ONLINE(STEP7) 指向 PC internal(local) IA&DT Service & Support Page 6-22
2. 硬件组态分别组态两个站的硬件配置 : 从硬件目录中分别找到 SIMATIC PC Station -> Controller -> WinLC RTX -> 6ES7 611-4SB00-0YB7 -> V4.4 V4.4 目录下找到 CP5613 和 CP Industrial Ethernet -> IE General, 插入 PC 机架, 如下图 : IA&DT Service & Support Page 7-22
注 :V4.4 版本的 WinLC RTX 需要单独安装 CP5613 址为 2, 为其添加主站系统, 并插入 ET200M 站 (6ES7-153-2BA02-0XB0) 和 IO 模块 两个 PC 站做相似的硬件配置, 此例中 : 两个 PC 站的 Profibus 站址都为 2,ET200M 站的站址为 5; 在两个 PC 站的硬件组态中该 ET200M 站都要存在, 并且组态参数相同 ; 两个 PC 站的 IE General 的 IP 地址分别为 192.168.10.222 和 192.168.10.12, 并将它们接入相同的子网 (Ethernet1) 3. 建立连接在 Simatic Manager 下点击菜单 Options -> Configure Network, 进入 NetPro, 为两个 PC Station 建立 S7 连接, 通过该连接两台 PC 间可以通过 BSEND/BRCV 功能块, 实现交换和同步冗余和非冗余数据 : IA&DT Service & Support Page 8-22
右键点击选中其中一个站的 WinLC RTX, 在弹出菜单中选择 Insert New Connection 在弹出对话框中选择通讯伙伴, 并选择连接类型为 : S7 connection IA&DT Service & Support Page 9-22
点击 OK 确认 弹出 S7 连接属性对话框, 确认连接接口和 Local ID 号 该 ID 号在程序 中会使用到 IA&DT Service & Support Page 10-22
点击 OK 确认, 退出 图 : 保存编译 通过菜单 View -> With DP-Slaves/IO Devices, 可以查看系统的网络结构 IA&DT Service & Support Page 11-22
4. 编写软冗余程序在两个 PC Station 中添加冗余程序块 : 在 Step7 中打开 Soft Redundancy V1.2 的例子程序 : SWR_400_MIN, 或从函数库中找到功能块 :FB101,FB105,FC100,FC102, 拷贝到 Step7 项目中 FC100 SWR_START : 初始化程序块, 定义系统运行的参数 ; FB101 SWR_ZYK : 循环调用同步块, 将主系统的冗余数据复制到备用系统 ; FC102 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 ; FB105 SWR_SFBCOM : 在该块内部调用 SFB12 BSEND 和 SFB13 BRCV 功能块, 实现数据同步 IA&DT Service & Support Page 12-22
分别在两台 PC 中插入 OB100, 其中调用冗余初始化程序 : 上图中, 分别显示了两台 PC 中各自 OB100 调用 FC100 的参数分配情况 关于 FC100 参数的说明请参考下表 : IA&DT Service & Support Page 13-22
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分别在两台 PC 中的 OB35 中实现冗余数据同步 : 此处为冗余部分用户程序 添加相应的故障处理块 :OB80, OB82,OB83,OB85,OB86,OB122 等 在 OB86 中调用 FC102 SWR_DIAG 并添加所需要同步的数据块 IA&DT Service & Support Page 15-22
5. 组态 Station Configuration Editor 分别在两台 PC 上组态 Station Configuration Editor : 打开 Station Configuration Editor, 添加 WinLC RTX 点击 OK, 弹出 WinLC 属性窗口 : IA&DT Service & Support Page 16-22
选中 CP5613, 点击 Add 添加到 WinLC RTX 的任意子槽, 但要与硬件组态相匹配 : IA&DT Service & Support Page 17-22
点击 OK 确认 再在 Station Configuration Editor 中添加 IE General, 其槽号也要与硬件组态信息一致 6. 编译下载及运行在 Simatic Manager 中选中各站, 下载组态到两台 PC Station, 并在变量监控表中查看运行结果 当两台 PC 上的 WinAC RTX 控制器工作正常后, 若拔掉 ET200M 到主控制器的通讯电缆, 或停止主控制器的 WinAC RTX 来模拟故障, 这时备用控制器会立刻成为主控制器, 关于具体冗余切换时间的计算, 请参阅 : 软冗余手册 打开变量监控表, 也可以观察到两台 PC 数据同步工作正常 IA&DT Service & Support Page 18-22
在变量监控表中, 可以观察到两台 PC 的冗余状态信息 DB5.DBB8 和 DB5.DBB9; 并可 通过置位 DB5.DBX10.0, 很方便的切换 CPU 的主 \ 备状态 下图给出了冗余状态字和冗余控制字的具体意义 : 冗余状态字 : IA&DT Service & Support Page 19-22
冗余控制字 : IA&DT Service & Support Page 20-22
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