南昌西门子授权代理商PLC

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S7-400PLC标准型,冗余型,故障安全型

 从PLC构造与功能上分类，S7-400PLC可以分为标准型(S7-400)、冗余型(S7-400H)、故障安全型(S7-400F/FH)三种基本类型，适用于不同场合的控制。

  ①标准型 PLC 标准型(S7-400)是S7-400系列中的常用产品，它可以适用于绝大多数对安全性能无特别严格要求的一般控制场合。标准型PLC可以实现除特殊安全要求外的全部功能，产品涵盖S7-400的全部系列，其品种多、规格全。

  同S7-300系列一样，标准型S7-400PLC的性能通过CPU模块的不同型号CPU (CPU412、CPU414、CPU416、CPU417)进行区分，性能差别主要体现在其运算速度与存储器容量上。

  ②冗余型PLC “冗余”型PLC(S7-400H系列)用于对控制系统可靠性要求、不允许控制系统出现停机的控制场合。所谓“冗余”系统，事实上是通过一套在系统正常工作时并不需要的、完整的“多余”系统作为系统的备件(称为备用系统或待机系统)，而且，备用系统始终处于待机状态(也称“热待机”)，只要工作控制系统(亦称为工作系统)发生故障(亦称为"宕机")，"备用系统"可以立即投入正常工作，并成为工作控制系统，以整个控制系统连续、不间断运行(见图2-73)。

  在备用系统投入工作期间，可以对故障系统进行整机维修、更换等处理，维修结束后再装入系统，并成为新的“备用系统”。

  "冗余'系统在结构上可以采用两套完整的PLC控制系统，也可以是将一个机架分割为两个区域，并安装两套模块(包括CPU、I/O等)，两个CPU间采用"跟踪电缆"(一般为光缆)进行连接，并通过PLC的切换指令实现工作系统与备用系统间的切换(参见图2-74)。

  “冗余”的设计规模可大可小，对于现场控制PLC可以是整机“冗余”(包括电源、CPU、基板、全部安装模块，参见图2-75)，也可以是仅仅对重要模块(如CPU、电源模块等)采用“冗余”(参见图2-76)。对于大型、复杂控制系统，为了提高可靠性，可以在系统中多层次、重复使用"冗余"设计的方式，如同时对系统中的网络通信PLC、现场控制PLC、现场控制PLC中的关键模块(如CPU模块、电源模块)等进行冗余设计。

  “冗余”系统使用S7-400H系列冗余CPU模块，其外形如图2-77所示。PLC“冗余”系统的组成应包括如下基本组件：a.2个S7-400H系列CPU模块;

  b.2套安装CPU模块的机架，或者是一个可以分割为2个相同区域的机架;

  c.根据“冗余”的需要，配置、选择需要的其他模块(如I/O模块、扩展单元与扩展模块，分布式I/O模块、通信接口模块与通信线路等)。

  PLC系统中的1/O模块(或功能模块、通信模块等)，根据冗余系统的要求可以选择"单通道配置"(也称单边配置或常规配置)与"双通道切换配置"两种不同的形式。

  所谓单通道配置是指PLC系统中只安装有一套1/O模块，在2个CPU模块中定义同样的I/O地址，CPU信号通过"跟踪电缆"同时传送到2个CPU模块上，2个CPU模块同时同步运行用户程序，一旦工作CPU发生故障，即退出运行，同时由备用CPU接管I/O控制权。此种方式可以用于系统CPU需要不间断工作，但CPU模块可以满足系统安全、可靠性要求的场合。所谓双通道切换配置，是指PLC系统中同时安装有2套CPU 模块，输入/输出信号同时连接到2套PLC中，2个CPU模块同时同步运行用户程序。但是，实际输出只受其中一个CPU模块的控制(工作CPU)，另一个CPU处于“热待机”状态(备用CPU)。一旦工作系统发生故障，其全部模块均退出运行，同时由备用系统接管对系统的控制。此种方式可以用于系统CPU需要不间断工作，而且对I/O模块可靠性要求特别高的场合。

  ③故障安全型PLC S7-400系列故障安全型包括S7-400F与S7-400FH两种规格。

  a.S7-400F为故障安全型PLC，其CPU模块上安装有经德国技术监督认可的基本功能块与安全型1/O模块参数化工具.

  故障安全型CPU可以通过自检、结构检查、逻辑顺序流程检查等措施，进行运行过程的故障诊断与检测。它可以在系统出现故障时立即进入安全状态或安全模式，以确保人身与设备的安全。

  b.S7-400PH为故障安全冗余型PLC，它兼有故障安全与冗余两方面的功能，可以在系统出现故障时立即切换PLC，在确保人身与设备的安全的基础上使设备保持连续、不间断地运行。

  S7-400F/FH系列安全型PLC可以用于具有如下安全要求的场合：

  a.安全要求达到DINV19250/DINVVDE0801 AKl～AK6标准;

  b.安全要求达到IEC61508 SIL1～SIL3标准;c.安全要求达到EN 954-1标准。

  安全型PLC程序的设计需要“S7-F系统”编程工具软件，并且在如下软件下才能运行：

  a. STEP7 V5.1或更高版本;

  b. CFC V5.0 Service Pack3或更高版本;

  c. S7-SCLV5.0或更高版本;

  d. S7H V5.1或更高版本。

PLC的日常维护和保养比较简单，主要是更换保险丝和锂电池, 基本没有其它易损元器件。由于存放用户程序的随机存储器（RAM）、计数器和具有保持功能的辅助继电器等均用锂电池保护，锂电池的寿命大约为5年，当锂电池的电压逐渐降低到一定程度时，PLC基本单元上电池电压跌落到指示灯亮，提示用户注意有锂电池所支持的程序还可保留一周左右，更换电池，这是日常维护的主要内容。

　　调换锂电池的步骤为：

　　■在拆装前，应先让PLC通电15秒以上（这样可使作为存储器备用电源的电容器充电，在锂电池断开后，该电容可对PLC做短暂供电，以保护RAM 中的信息不丢失）；

　　■断开PLC的交流电源；

　　■打开基本单元的电池盖板；

　　■取下旧电池，装上新电池；

　　■盖上电池盖板。

　　注意更换电池时间要尽量短，一般不允许超过3分钟。如果时间过长，RAM中的程序将消失。

　　此外,应注意更换保险丝时要采用型号的产品。

　　I/O模块的更换

　　若需替换一个模块，用户应确认被安装的模块是同类型。有些I/O系统允许带电更换模块，而有些则需切断电源。若替换后可解决问题，但在一相对较短时间后又发生故障，那么用户应检查能产生电压的感性负载，也许需要从外部抑制其电流尖峰。如果保险丝在更换后易被烧断，则有可能是模块的输出电流超限，或输出设备被短路。

　　PLC的故障诊断是一个十分重要的问题，是PLC控制系统正常、可靠运行的关键。本文对常用的故障诊断方法进行了探讨。在实际工作过程中，应充分考虑到对PLC的各种不利因素，定期进行检查和日常维护，以PLC控制系统安全、可靠地运行。