1. S7-400H冗余控制器概述
H(高可靠性)系統(tǒng)是應(yīng)用在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中一種能夠滿足經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、節(jié)能的高度自動(dòng)化系統(tǒng)，系統(tǒng)能夠通過將發(fā)生中斷的單元自動(dòng)切換到備用單元的方法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的不中斷工作。S7-400H是西門子提供的冗余PLC，它通過部件的冗余實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高可用性。作為SIMATIC S7家族的一員， S7-400H擁有SIMATIC S7所具有的先進(jìn)性。

1.1 S7-400H冗余系統(tǒng)典型的硬件

圖1 典型的S7-400H冗余系統(tǒng)

一個(gè)典型的冗余系統(tǒng)中包括：
(1) 1個(gè)UR2-H機(jī)架(或者2個(gè)獨(dú)立的UR1/UR2機(jī)架)
(2) 2個(gè)S7-400H CPU模塊(完全一致)
(3) 2個(gè)PS407電源模塊(也可以選擇2×2的冗余配置)
(4) 2根同步光纖和4個(gè)同步模塊
(5) 2個(gè)相同大小的RAM存儲(chǔ)卡
(6) 2個(gè)CP443-1以太網(wǎng)通訊模塊(如果不需要以太網(wǎng)通訊功能可以不配置)
(7) 每個(gè)電源模塊配備1-2塊后備鋰電池

1.2 組態(tài)S7-400H站的軟件
在本文示例項(xiàng)目中，組態(tài)相應(yīng)版本的S7-400H冗余控制器時(shí)，所安裝軟件環(huán)境為：
Windows XP Professional SP3，STEP 7 V5.4.4.6 (STEP 7 V5.4 SP4 Hotfix6 ) 。
對(duì)于在冗余系統(tǒng)中S7-400H冗余控制器的硬件和軟件的兼容性問題以及有關(guān)注意事項(xiàng)請(qǐng)參考冗余系統(tǒng)中S7-400H冗余控制器的兼容性一文

《冗余系統(tǒng)中S7-400H冗余控制器的兼容性》 下載中心文檔編號(hào): F0470 79644378

2. 在Step 7中組態(tài)S7-400H站
下面本文將以實(shí)際例子的形式來介紹S7-400H站的組態(tài)過程。

2.1硬件安裝
表2： 示例主要硬件組成

名稱	訂貨號(hào)	數(shù)量	備注
機(jī)架	6ES7 400-2JA00-0AA0	1	鋼制UR2-H機(jī)架
電源模塊	6ES7 407-0KR02-0AA0	2	PS407電源模塊 10A
CPU	6ES7 414-4HJ04-0AB0	2	414-4H CPU
RAM	6ES7 952-1AC00-0AA0	2	2M RAM存儲(chǔ)卡
工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)卡	6GK7 443-1EX11-0XE0	2	CP443-1以太網(wǎng)模塊
同步模塊	6ES7 960-1AA04-0XA0	4	同步模塊
同步光纖	6ES7 960-1AA04-5AA0	2	1米同步光纜

（1）安裝機(jī)架UR2-H。
（2）在機(jī)架上安裝PS407電源模塊，在電池槽內(nèi)放入2塊鋰電池，撥碼撥到2BATT。
（3）設(shè)置冗余CPU的機(jī)架號(hào)，安裝冗余CPU到機(jī)架。
CPU V3版本，通過同步子模板上的開關(guān)設(shè)置；
CPU V4以上版本，通過CPU 背板上的開關(guān)設(shè)置；
本實(shí)例中的CPU為6ES7 414-4HJ04-0AB0 機(jī)架號(hào)設(shè)置在CPU的背面，將左手邊CPU的機(jī)架號(hào)設(shè)為0（撥碼撥到下方），右手邊CPU的機(jī)架號(hào)設(shè)為1（撥碼撥到上方），CPU通電后此機(jī)架號(hào)生效。
（4）將同步子模板插到CPU前面板的兩個(gè)IF插槽中，并固定。
（5）連接同步光纜。
將兩個(gè)位于上部的同步子模板相連；
將兩個(gè)位于下部的同步子模板相連；
在打開電源或啟動(dòng)系統(tǒng)之前要確保CPU的同步光纜已經(jīng)連接，同步光纖的連接如圖2所示。

圖2 S7-400H 同步光纖的連接

（6）安裝CP443-1以太網(wǎng)網(wǎng)卡。同時(shí)利用網(wǎng)線將2個(gè)安裝好的CP443-1以太網(wǎng)網(wǎng)卡以及安裝有Step 7或者PCS 7的電腦連接到一個(gè)交換機(jī)上，完成硬件互聯(lián)。
（7）通電后CPU自檢查。
CPU第一次通電時(shí)，將執(zhí)行一次RAM 檢測工作，約需10分鐘。這段時(shí)間內(nèi)CPU 不接收通過通訊接口傳來的數(shù)據(jù)，并且STOP LED 燈閃爍。如果有備用電池，再次通電時(shí)不再做此項(xiàng)檢查工作。
（8）啟動(dòng)CPU，將CPU撥碼撥到RUN狀態(tài)，此刻兩CPU保持STOP。

2.2硬件組態(tài)
1．首先雙擊“SIMATIC Manager”圖標(biāo)，打開SIMATIC Manager并新建一個(gè)S7-400H的單項(xiàng)目，在項(xiàng)目中插入一個(gè)“SIMATIC H Station”，插入結(jié)束，左側(cè)樹形目錄下會(huì)出現(xiàn)一個(gè)“SIMATIC H Station(1)”，操作如下圖所顯示。

圖3 插入一個(gè)400H站

2．點(diǎn)中SIMATIC H Station(1) 后，雙擊右側(cè)“Hardware”組態(tài)硬件進(jìn)入HW Config編輯器。
►在組態(tài)中添加兩個(gè)UR2-H的機(jī)架，添加路徑為：SIMATIC 400 > RACK-400 > UR2-H(6ES7 400-2JA00-0AA0)
►分別在兩個(gè)機(jī)架中添加PS407電源模塊，路徑為：SIMATIC 400 > PS-400 > PS 407 10A(6ES7 407-0KR02-0AA0)

圖4 在硬件組態(tài)中為400H站添加機(jī)架和電源模塊

►分別在兩個(gè)機(jī)架中添加CPU單元，添加路徑為：SIMATIC 400 > CPU 400 > CPU 400-H > CPU 414-4H > 6ES7 414-4HJ04-0AB0 > V4.0，在添加CPU的過程中，需要為CPU上集成的DP接口設(shè)置地址并且創(chuàng)建所歸屬的Profibus DP總線，如下圖所示：

圖5 創(chuàng)建Profibus DP網(wǎng)絡(luò)

為CPU 414-4H CPU添加同步模塊（所選擇同步模塊的距離類型要保持一致），如下圖所示：

圖6 添加同步模塊

同理，以一樣的方式為Rack1添加CPU。
►分別在兩個(gè)機(jī)架中添加CP443-1以太網(wǎng)通訊模塊，路徑：SIMATIC 400 > CP-400 > Industrial Ethernet > CP 443-1 > 6GK7 443-1EX11-0XE0 > V2.6；
為CP 443-1設(shè)置參數(shù)，創(chuàng)建并選擇“Ethernet(1)”；
勾選“Set MAC address/use ISO protocol”，并且為該網(wǎng)卡設(shè)置MAC地址（網(wǎng)卡出廠預(yù)設(shè)MAC地址可以在CP網(wǎng)卡上看到），同時(shí)取消選擇“IP protocol is being used”項(xiàng)。如圖7所示：

圖7 　CP443-1修改MAC參數(shù)

以同樣的方式，為Rack 1添加CP443-1并設(shè)置 MAC地址，選擇子網(wǎng)“Ethernet(1)”。

圖8 硬件組態(tài)結(jié)束后的結(jié)構(gòu)

利用以上步驟就完成了硬件的組態(tài)，或者也可以先組態(tài)好Rack0及所需插入的所有模塊，然后將其拷貝，生成Rack1及其所需插入的所有模塊，在此操作中請(qǐng)注意修改新生成的Profibus網(wǎng)絡(luò)參數(shù)以及Ethernet網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，設(shè)置方法請(qǐng)參考前文敘述。

2.3添加必要的OB組織塊程序
以下故障OB塊必須裝入S7-400H 的CPU 中：OB70、OB72、OB80、OB82、OB83、OB85、OB86、OB87、OB88、OB121和OB 122；如果沒有裝載這些OB，H系統(tǒng)在出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)可能會(huì)進(jìn)入STOP 狀態(tài)?？梢愿鶕?jù)需要在這些OB中編寫程序讀取系統(tǒng)診斷信息。
在插入方式上，可以在Block目錄下面通過右鍵選擇“Insert New Object” > “Organization Block”，插入所期望的組織塊，此處如果沒有特殊需求的話，可以不對(duì)插入的組織塊進(jìn)行編程，插入空的OB即可。

2.4 硬件和程序的下裝
為了實(shí)現(xiàn)Step 7與 CPU的通訊，首先要確保CP443-1與安裝了Step 7的電腦之間的物理連接。
打開“SIAMATIC Manager” > “Options” > “Set PG/PC Interface…”可以將PG/PC接口設(shè)置成ISO Ind Ethernet 方式。如果使用的電腦安裝了1613網(wǎng)卡，可以將PG/PC接口設(shè)置為1613的ISO通訊方式，如果使用的電腦中只裝有普通的網(wǎng)卡，就選擇普通網(wǎng)卡的ISO的通訊方式，如下圖：本實(shí)驗(yàn)中選擇的是Broadcom的普通以太網(wǎng)卡連接作為PG/PC物理通訊接口。

圖9 設(shè)置PG/PC接口參數(shù)

完成PG/PC接口的設(shè)置，重新回到HW Config編輯器的界面，保存并編譯硬件項(xiàng)目；

圖10 保存編譯硬件組態(tài)

點(diǎn)擊硬件下載，系統(tǒng)會(huì)提示硬件下載的模式，由于首次使用的CPU均處于STOP狀態(tài)，此時(shí)只能選擇“Download in STOP mode”；

圖11 硬件下載

點(diǎn)擊OK，選擇要下在硬件的目標(biāo)CPU對(duì)象，此處選擇：CPU 414-4H Rack0 Slot3上的CPU 414-4H。

圖12 選擇下載的目標(biāo)CPU

點(diǎn)擊OK彈出選擇實(shí)際節(jié)點(diǎn)的對(duì)話框，可以通過“View”按鈕刷新可以訪問到的節(jié)點(diǎn)信息。

圖13 確定實(shí)際的下載目標(biāo)

圖14 確定實(shí)際的下載目標(biāo)

點(diǎn)擊OK下載硬件，硬件下載結(jié)束，可能當(dāng)前兩CPU仍舊處于 STOP模式,此刻可以通過手動(dòng)觸發(fā)運(yùn)行來啟動(dòng)CPU，具體做法就是，首先將已經(jīng)下載了硬件的CPU撥到RUN(如果其功能撥碼已經(jīng)處于RUN上請(qǐng)先將撥碼撥到STOP再撥到RUN上)，然后運(yùn)行另外一個(gè)CPU。
在線監(jiān)控一下硬件，H系統(tǒng)處于冗余運(yùn)行狀態(tài)：

圖15監(jiān)控CPU的運(yùn)行狀態(tài)

下載相關(guān)的組織塊到 CPU中；

圖16 下載必要的組織塊

到此為止，已經(jīng)完成了一個(gè)400H站的組態(tài)，接下來可以正常編寫用戶程序了。

關(guān)鍵詞
S7-400H，冗余系統(tǒng)，硬件組態(tài)，組織塊，S7-400H系統(tǒng)安裝，PG/PC，硬件在線