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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
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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;
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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
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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)”。
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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:
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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:
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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”。
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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。
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点击 OK 确认,退出。
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
图:
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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。
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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:
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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。
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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:
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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:
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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。
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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:
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冗余控制字:
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