西门子PLC软冗余常见问题汇总

【导读】西门子软冗余系统顾名思义，就是用软件功能来实现硬件冗余功能，安全性比单机高，价格比硬冗余低，对于那些又不想花钱又要冗余功能的项目它就能派上用场了，下面就西门子软冗余常见问题做一个汇总，希望对大家有所帮助。

问题1: 硬件配置有哪些注意事项?

回答：软冗余系统的冗余控制只能通过ET200M实现, 组态如图1所示。A站和B站的配置必须相同。 复制 ET200M 的组态, 根据图2所示的菜单操作完成B站的组态。

Fig. 1

Fig. 2

问题2: 哪些模块支持软冗余?

回答：软件冗余 (SWR) 是一个软件包，用于将 S7-300 和 S7-400 系列的标准 CPU  配置成容错控制器。软冗余系统的控制器是 S7-300 和 S7-400 系列标准的 CPU ，同步软冗余CPU的连接是通过标准的通讯处理器，如 CP 模块或 MPI 接口来实现的。I/O 设备的连接是通过两个冗余 PROFIBUS DP 网络与带有冗余 IM 153-2 接口模块的 ET-200M 站实现。从版本 2008 开始，WinAC RTX 也可以实现软件冗余。 下面的表格列出了支持软冗余的模块，小写字母 x 代表订货号中的通配符。 

（1）S7-300 CPUs

（2）S7-400 CPUs

（3）具有DP 主站功能通信模块

（4）用于连接站的通信模块

（5）分布式 I/O ET 200M 上的模块

（6）基于 PC 的控制器

问题3: 哪些是由FC100“SWR_START”定义的冗余数据区域？哪些是非冗余数据区域? 两者之间的区别是什么?

回答：冗余同步数据区如图3所示 ，包括：过程映像输出区/DB/IEC/M, 如图3所示的红色区域。非冗余数据区域包括：DB。冗余数据区的主数据通过冗余链路覆盖到备用站，这样可以保证主站和备用站的数据同步;而非冗余DB区域的数据知识按照定义的方向A-B或B-A进行传输，没有主备之分。
注意：A站的冗余或非冗余数据区域长度必须和B站相同，如果不使用，可设置长度为0。

Fig. 3

问题4: 软冗余中DB块的作用

回答：软冗余系统中DB块的特定功能，在FB100 "SWR_START'中定义，如图4所示。

Fig. 4

A: 软冗余操作DB是自动生成的，不需要手动添加到项目中。"DB_SEND_NO" 和 "DB_RCV_NO"指定的DB在两个站中必须是相同的。

B: 实例数据块在FB101 'SWR ZYK’中指定，其中需要标注DB5的长度。如果没有正确生成，CPU可以正常工作，但SF灯亮，出现错误报告，诊断缓冲区如图5所示。

Fig. 5

图6中DB5的长度只有100字节，双击打开DB5时没有显示内部参数，如图7所示。因此，实例数据块需要在FB101“SWR ZYK”中删除DB5后重新指定并重新生成。在正常的MPI同步中传输194字节的数据。358字节的数据在以太网/PROFIBUS中同步传输。

Fig. 6

Fig. 7

C: 冗余数据区用于把主站数据随时同步到备用站，需要手工创建。还需要生成IEC Timer的背景数据块，其在A站和B站中的长度必须相同。生成的DB块长度应该大于2个字(新创建的DB块长度为2字节，因为它只包含一个INT变量)。否则，CPU可能会停止，诊断缓冲区报告错误，如图8所示：

Fig. 8

D: 非冗余DB块

（1）不需要手动创建，它将由程序自动生成

（2）A-B和B- A方向的DB必须同时使用，禁止单方向使用(A-B 0字节，B- A 100字节----- B 停止; B-A 0字节，A - B 100字节----- A停止)。否则，CPU停止，诊断缓冲区如图9所示

Fig. 9

（3）非冗余DB块的字节长度必须是偶数，而不是奇数，如图10所示;A站和B站非冗余DB块长度必须相同。否则，CPU停止，诊断缓冲区如图11所示:

Fig. 10

Fig. 11

问题5: 其他冗余同步数据区域的影响

回答：其他冗余同步数据区包括过程映像输出区和M区，如图12所示。主站的数据随时被同步到备用站。过程映像输出区域长度不能超过CPU允许的长度，每个ET200M从节点支持的最大长度为32字节;M区域长度应大于1个字节，且小于CPU允许的值。否则，CPU停止，诊断缓冲区如图13所示。如果没有使用，长度可以设置为0。

Fig. 12

Fig. 13

问题6: 为什么修改FC100 "SWR_START"参数后重新下载会导致CPU故障

回答：CPU启动后，会在FC100“SWR_START”中生成相应的DB块。如果修改参数后不删除旧的DB块，会导致CPU故障。手册中的相关说明如图14所示：

Fig. 14

因此，在修改FC100“SWR_START”参数时，建议参考如下步骤：
方法 一：
（1）打开项目在线窗口，如图15所示。
（2）删除图15所示的所有程序块。
（3）重新下载block，如图16所示。
（4）对CPU执行内存复位操作

Fig. 15

Fig.16

方法 二：
选择“Blocks”，按照图17的菜单操作下载Blocks(删除MMC卡中的所有Blocks，将新程序写入MMC卡中，并复位CPU RAM)。

Fig. 17

问题7: 为什么同步失败?

回答：当同步失败时，FB101 “SWR ZYK”的返回值报告错误16#8015，如图18所示。同时将状态位DB5.DBX9.5设为1，如图19所示。如果物理连接正常，请检查以下参数设置。

Fig. 18

Fig. 19

>>>根据不同的同步方式检查FC100“SWR_START”参数，如图20所示，其中“MPI_ADR”为MPI同步使用的对端MPI地址;PROFIBUS/以太网同步使用“LADDR”和“VERB ID”，分别表示同步CP的硬件地址和连接编号，如图21所示。

Fig. 20

Fig. 21

>>>选择MPI同步时，冗余程序块调用SFC65“X SEND”和SFC66“X REV”进行数据同步，占用S7-300 CPU的2个“S7 基本通信”的连接资源，如图22所示。

Fig. 22

注意：如图23所示，配置中必须预留足够的资源。否则由于缺乏连接资源，同步链路中的通信可能受到影响。

Fig. 23

问题8: FC102 "SWR_DIAG"的作用

回答：只有在OB86中调用FC102“SWR_DIAG”时，软冗余系统才会对DP总线错误进行诊断，以便进行主/备切换操作。
注意：如果不调用，状态字不会报告任何错误，也不会引起可能导致主/备切换的CPU故障。此时，外部IM153模块总线故障切换，软冗余系统不切换。
警告：不能修改FC102“SWR DIAG”的块号。

问题9: 为什么状态字不稳定，为什么DB5.DBX9.5 0-1闪烁？

回答：如图24所示，DB5.DBX9.5 0-1闪烁表示同步有时成功，有时失败。首先，确保两个CPU的冗余/非冗余数据区域的长度相同。其次，主/备CPU同步过程如图25所示。随着FB101“SWR_ZYK”的成功执行，数据同步就实现了。因此，两个CPU的FB101“SWR_ZYK”的调用周期必须相同。FB101“SWR_ZYK”应该在OB35中调用。如果在OB1中调用，请确保OB1的循环扫描周期相似。

Fig.24

Fig. 25

如果冗余系统使用不同类型的CPU，建议在OB35中调用FB101“SWR ZYK”，而不是OB1。因为不同的CPU速度会导致OB1的周期时间相差很大，从而影响同步，如图26和图27所示。

Fig. 26

Fig. 27

问题10: 软冗余程序包不同版本间的差异

回答：V1.1是针对CPU315-2DP和S7-400的老CPU，而较新的CPU需要V1.2的库来支持，如图28所示(来自冗余软件包手册)。

Fig. 28

如果在CPU暖启动过程中出现PROFINET总线故障，V1.2软件会使CPU停止。诊断缓冲区如图29所示。V1.3情况下，CPU不停止，SF灯亮，BF灯闪烁，诊断缓冲区出现总线错误报告。

Fig. 29

问题11: 可以通过CPU的PN接口实现软冗余数据同步吗？

回答：不能。软件包中提供的程序不支持PN接口。

问题12: 是否可以将第三方DP从站集成到软冗余系统中？

回答：不可以。软冗余系统的任何冗余控制都只能通过ET200M实现。从站可以连接到同一个PROFIBUS总线，但无法实现冗余控制。只有总线上的CPU拥有控制权。

问题13: 同时关闭两个IM153电源的影响

回答：两个CPU都处于PROFIBUS fault状态，ET200M站失去控制。系统进行一次主/备切换，状态字上报错误码，如图30所示。因此，建议两个IM153模块使用不同的电源。

Fig. 30

问题14: 如何在不引起系统主/备切换的情况下，暂时关闭ET200M从站？

回答：在不采取其他措施的情况下，当DP从站关闭时，通常会导致冗余系统主/备倒换。下面的示例程序中介绍了避免切换的例程。这个例程来自手册，应该在OB86中调用。I0.0作为避免切换的开关可通过操作面板或其他方式输入。

Fig. 31

注意：如果设置了I0.0，则任何从站的单独关闭都不会导致主备切换。只有当多个从站关闭时，才会发生主备切换。所以要谨慎使用这个函数。站点恢复后，请务必将I0.0复位，否则将影响系统安全。

问题15: 如何处理未使用的数据区？

回答：如果某个区域未被使用，只需将该区域的所有参数设置为0。例外的情况:如果不使用过程映像输出区域，则为PAA_FIRST指定一个大于PAA_LAST的值。

问题16: GSD可以应用于ET200M的组态吗?

回答：不建议使用GSD文件进行系统软冗余配置。

问题17: 如何判断冗余系统是否正常工作？

回答：软冗余系统包括CPU之间的冗余和DP总线上的冗余。观察IM153-2的“ACT”指示灯状态，不能判断冗余系统是否正常运行。由于两个153-2之间的切换是由有源总线背板控制的，正常的“ACT”状态只能说明硬件切换正常，不能说明软件切换正常。由于这个原因，冗余状态位也应该被监视，它表示软件切换状态。当硬件和软件切换成功时，冗余系统将正常工作

问题18: 如何使用TIA Portal V11组态软冗余?

回答：目前没有支持TIA Portal V11的软冗余软件包。因此，TIA Portal V11不能用于软冗余配置。

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