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【摘 要】在许多生产领域中,要求容错和高度可靠性的应用越来越多,某些领域由于故障引起的停机将会带来重大损失,西门子的高可靠性S7-400H容错PLC可以满足高度可靠性的要求.S7-400H的应用提高了系统的可靠性和稳定性,提高了企业的经济效益.本文主要讲述了S7-400H系统的性能特点,工作原理及其在大板坯水处理系统中的应用.
【关 键 词 】S7-400H 冗余 容错 CP443-1
中图分类号：TP 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）35-059-01
1.引言
2008年9月本钢供水厂新建大板坯水处理系统为三连铸系统供水,该供水系统与二钢厂的单铸机和双铸机都有信号交换,而且单铸机和双铸机的IP地址又不在相同的IP网段,因此为PLC的以太网通讯提出了新的要求.本文主要讲述了如何实现在S7-400H系统分别与不同IP网段的PLC进行通讯.
2.S7-400H系列CPU的性能特点及工作原理
S7-400H系列PLC是西门子的最新一代高端产品,是可以实现硬件热冗余的控制器.S7-400H一般由两组S7-400通过光纤通信交换数据达到硬件热冗余的功能.
S7-400的主要特色为：极高的处理速度、强大的通讯性能和卓越的CPU资源裕量.特别适合于高性能的中大规模系统.需要容错能力的应用系统就要选择S7-400H PLC.基于标准S7-400模板的S7-400H是一个冗余的PLC,可以明显地减少生产过程的故障停机率,适用于那些需要尽可能减少或避免故障停机的应用场合.容错性是通过二个并行的控制器实现的.它们的CPU通过光缆连接并通过冗余的PROFIBUS DP线路对冗余的I/O进行控制.除了故障CPU和PROFIBUS外,I/O自身可以冗余.当发生错误或故障时进行无扰动的切换,即未受影响的热备控制器将在中断点继续执行控制而不丢失任何信息.
3.S7-400H系统与不同网段PLC的通讯
大板坯水处理系统对水泵运行的可靠性、稳定性和安全要求都很高.采用西门子S7-400H系统并且网络拓扑采用光纤环网并对硬件进行冗余,可保证系统的可靠性和稳定性达到要求.其硬件组态和通讯组态如下：
图1硬件组态
S7-400H系统的两个CPU子系统通过同步模块及两根光纤连接在一起,两个CPU子系统的DP口分别连接地址为4～27的IM153通讯模板,IM153通讯模板冗余.由于与二钢厂的单铸机和双铸机都有数据交换,而单铸机和双铸机PLC的IP地址又不在同一个网段上,这对PLC间的通讯提出了新的问题.Siemens的443-1通讯模板成功的解决了这个问题.硬件配置中在S7-400H的HO和H1机架上分别添加两个以太网通讯模板CP443-1,分别在H0和H1机架的CP443-1的属性中设置不同网段的IP （如图2） .
图2 CP443-1在不同网段的IP设置
通讯时采用的通讯块为B14和B15,程序如下图：
将硬件配置及程序下载到CPU中后,即可实现和不同网段的通讯.
该系统编程软件采用西门子Step7 V5.4 SP3.编程过程中应添加硬件中断OB块,除了OB80—OB88,OB121和OB122外,S7-400H系统还要另外添加OB70（I/O冗余故障）和OB72（CPU冗余故障）,以确保发生硬件故障时CPU不会进入STOP状态.此外,S7-400H系统允许进行在线硬件下载,即CPU在运行模式下可以进行硬件下载.
S7-400H是按冗余方式设计的,主要器件都是双重的,可以在事件发生后继续使用备用的器件.在要求容错和高度可靠性的系统中应用越来越多.S7-400H的应用提高了系统的可靠性和稳定性,提高了企业的经济效益.