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S7-400PLC標準型,冗余型,故障安全型

從PLC構造與功能上分類，S7-400PLC可以分為標準型(S7-400)、冗余型(S7-400H)、故障安全型(S7-400F/FH)三種基本類型，適用于不同場合的控制。

??①標準型 PLC 標準型(S7-400)是S7-400系列中的常用產品，它可以適用于絕大多數對安全性能無特別嚴格要求的一般控制場合。標準型PLC可以實現除特殊安全要求外的全部功能，產品涵蓋S7-400的全部系列，其品種最多、規格最全。

??同S7-300系列一樣，標準型S7-400PLC的性能通過CPU模塊的不同型號CPU (CPU412、CPU414、CPU416、CPU417)進行區分，性能差別主要體現在其運算速度與存儲器容量上。

??②冗余型PLC “冗余”型PLC(S7-400H系列)用于對控制系統可靠性要求極高、不允許控制系統出現停機的控制場合。所謂“冗余”系統，事實上是通過一套在系統正常工作時并不需要的、完整的“多余”系統作為系統的備件(稱為備用系統或待機系統)，備用系統始終處于待機狀態(也稱“熱待機”)，只要工作控制系統(亦稱為工作系統)發生故障(亦稱為"宕機")，"備用系統"可以立即投入正常工作，并成為工作控制系統，以保證整個控制系統連續、不間斷運行(見圖2-73)。

??在備用系統投入工作期間，可以對故障系統進行整機維修、更換等處理，維修結束后再裝入系統，并成為新的“備用系統”。

??"冗余'系統在結構上可以采用兩套完整的PLC控制系統，也可以是將一個機架分割為兩個區域，并安裝兩套模塊(包括CPU、I/O等)，兩個CPU間采用"跟蹤電纜"(一般為光纜)進行連接，并通過PLC的切換指令實現工作系統與備用系統間的切換(參見圖2-74)。

??“冗余”的設計規模可大可小，對于現場控制PLC可以是整機“冗余”(包括電源、CPU、基板、全部安裝模塊，參見圖2-75)，也可以是僅僅對重要模塊(如CPU、電源模塊等)采用“冗余”(參見圖2-76)。對于大型、復雜控制系統，為了提高可靠性，可以在系統中多層次、重復使用"冗余"設計的方式，如對系統中的網絡通信PLC、現場控制PLC、現場控制PLC中的關鍵模塊(如CPU模塊、電源模塊)等進行冗余設計。

??“冗余”系統必須使用S7-400H系列冗余CPU模塊，其外形如圖2-77所示。PLC“冗余”系統的組成應包括如下基本組件：a.2個S7-400H系列CPU模塊;

??b.2套安裝CPU模塊的機架，或者是一個可以分割為2個相同區域的機架;

??c.根據“冗余”的需要，配置、選擇需要的其他模塊(如I/O模塊、擴展單元與擴展模塊，分布式I/O模塊、通信接口模塊與通信線路等)。

??PLC系統中的1/O模塊(或功能模塊、通信模塊等)，根據冗余系統的要求可以選擇"單通道配置"(也稱單邊配置或常規配置)與"雙通道切換配置"兩種不同的形式。

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所謂單通道配置是指PLC系統中只安裝有一套1/O模塊，在2個CPU模塊中定義同樣的I/O地址，CPU信號通過"跟蹤電纜"傳送到2個CPU模塊上，2個CPU模塊同步運行用戶程序，一旦工作CPU發生故障，即退出運行，由備用CPU接管I/O控制權。此種方式可以用于系統CPU需要不間斷工作，但CPU模塊可以滿足系統安全、可靠性要求的場合。所謂雙通道切換配置，是指PLC系統中安裝有2套CPU 模塊，輸入/輸出信號連接到2套PLC中，2個CPU模塊同步運行用戶程序。實際輸出只受其中一個CPU模塊的控制(工作CPU)，另一個CPU處于“熱待機”狀態(備用CPU)。一旦工作系統發生故障，其全部模塊均退出運行，由備用系統接管對系統的控制。此種方式可以用于系統CPU需要不間斷工作，對I/O模塊可靠性要求特別高的場合。

??③故障安全型PLC S7-400系列故障安全型包括S7-400F與S7-400FH兩種規格。

??a.S7-400F為故障安全型PLC，其CPU模塊上安裝有經德國技術監督委員會認可的基本功能塊與安全型1/O模塊參數化工具.

??故障安全型CPU可以通過自檢、結構檢查、邏輯順序流程檢查等措施，進行運行過程的故障診斷與檢測。它可以在系統出現故障時立即進入安全狀態或安全模式，以確保人身與設備的安全。

??b.S7-400PH為故障安全冗余型PLC，它兼有故障安全與冗余兩方面的功能，可以在系統出現故障時立即切換PLC，在確保人身與設備的安全的基礎上使設備保持連續、不間斷地運行。

??S7-400F/FH系列安全型PLC可以用于具有如下安全要求的場合：

??a.安全要求達到DINV19250/DINVVDE0801 AKl～AK6標準;

??b.安全要求達到IEC61508 SIL1～SIL3標準;c.安全要求達到EN 954-1標準。

??安全型PLC程序的設計需要“S7-F系統”編程工具軟件，并且在如下軟件下才能運行：

??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。

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