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SIMATIC 过程控制系统 PCS 7 容错过程控制系统 (V8.2)[手册].pdf

发布时间：2022-06-14 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：4.52M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    容错过程控制系统 (V8.2)
    法律资讯 - 警告提示系统
    目录
    1 安全信息
    2 前言
    3 容错的基本知识
    3.1 使用容错过程控制系统的动机
    3.2 工厂范围的可用性考虑因素
    3.3 PCS 7 冗余概念
    3.4 PCS 7 冗余概念功能一览
    3.5 组态阶段的特点
    3.6 调试及操作阶段的特点
    3.7 适用于维护和系统扩展的功能
    3.8 可用性定义
    3.9 备用模式定义
    3.10 冗余节点
    4 PCS 7 中的容错解决方案
    4.1 I/O 的解决方案
    4.1.1 冗余 I/O
    4.1.2 切换 I/O
    4.1.3 分布式 I/O 中的组件
    4.1.3.1 分布式 I/O 中的冗余接口模块
    4.1.3.2 冗余 I/O 模块
    4.1.3.3 冗余的执行器和传感器
    4.2 自动化系统的解决方案
    4.2.1 S7-400H 的硬件组件
    4.2.2 SIMATIC S7-400H AS 如何运行
    4.3 通讯的解决方案
    4.3.1 网络组件
    4.3.2 介质冗余协议
    4.3.3 终端总线解决方案
    4.3.3.1 将 PC 站连接到终端总线
    4.3.3.2 容错终端总线
    4.3.3.3 冗余容错终端总线
    4.3.3.4 基于并行冗余协议 (PRP) 的冗余容错终端总线
    4.3.3.5 基于 INTEL TEAM 模式的冗余容错终端总线
    4.3.4 工厂总线解决方案
    4.3.4.1 将 PC 站连接到工厂总线
    4.3.4.2 容错工厂总线
    4.3.4.3 冗余容错工厂总线
    4.3.4.4 冗余容错工厂总线的 AS 410H
    4.3.5 现场总线解决方案
    4.3.5.1 冗余 PROFIBUS DP
    4.3.5.2 基于 PROFINET 的容错现场总线
    4.3.5.3 冗余 PROFIBUS DP 和非冗余 PROFIBUS DP 间的网关
    4.3.5.4 将 PROFIBUS PA 连接到 PROFIBUS DP
    4.3.5.5 容错 PROFIBUS PA
    4.3.5.6 将 FOUNDATION Fieldbus 连接到 PROFIBUS DP
    4.3.5.7 容错基金会现场总线
    4.4 在域中集成 PCS 7 系统的解决方案
    4.5 OS 服务器的解决方案
    4.6 OS 客户机的解决方案
    4.6.1 附加 OS 客户机
    4.6.2 永久可操作性
    4.7 SIMATIC BATCH 的解决方案
    4.8 Route Control 服务器的解决方案
    4.9 工程师站的解决方案
    4.10 时间同步
    5 容错组件的优点
    5.1 使用预组态工作站创建和扩展项目
    5.2 SIMATIC H 站
    5.2.1 组态步骤概述
    5.2.2 如何将 SIMATIC H 站添加到项目中
    5.2.3 如何将同步模块插入到 H CPU 中
    5.2.4 如何组态冗余通讯处理器
    5.2.5 如何针对输入/输出模块对通道故障的响应设置 CPU
    5.3 通信连接
    5.3.1 组态步骤概述
    5.3.2 组态与终端总线的连接
    5.3.2.1 如何基于并行冗余协议组态冗余终端总线
    5.3.2.2 如何基于 INTEL TEAM 模式组态冗余终端总线
    5.3.2.3 如何基于并行冗余协议将单个组件连接到冗余终端总线
    5.3.3 如何组态容错工厂总线
    5.3.4 如何组态冗余 PROFIBUS DP
    5.3.5 如何基于 PROFINET 组态容错现场总线
    5.3.6 如何基于 PROFINET 组态介质冗余现场总线
    5.3.7 如何组态冗余 PROFIBUS PA
    5.3.8 如何组态冗余 FOUNDATION Fieldbus
    5.4 分布式 I/O
    5.4.1 组态步骤概述
    5.4.2 如何为 I/O 设备组态冗余接口模块
    5.4.3 如何组态冗余输入/输出模块
    5.4.4 如何为 HART 现场设备组态冗余
    5.4.5 如何组态 Y 连接器
    5.4.6 组态 PROFIBUS PA 的总线连接器
    5.4.7 组态 FF 段的总线连接器
    5.4.8 组态冗余信号
    5.5 操作站
    5.5.1 组态步骤概述
    5.5.2 如何组态 OS 服务器及其冗余 OS 伙伴服务器
    5.5.3 如何设置目标 OS 和备用 OS 的项目路径
    5.5.4 如何设置 OS 与 AS 之间的冗余连接
    5.5.5 如何在工程师站上组态 OS 服务器的冗余
    5.5.6 如何为 OS 服务器设置冗余连接
    5.5.7 如何确定要分配给指定 OS 的 S7 程序
    5.5.8 如何组态 OS 客户机
    5.5.9 如何组态可永久运行的 OS 客户机
    5.5.10 如何将 SIMATIC PCS 7 项目下载到目标系统
    5.5.11 通过脚本评估冗余变量“@RM_MASTER”
    5.6 SIMATIC BATCH 站
    5.6.1 组态步骤概述
    5.6.2 如何组态 BATCH 服务器及其冗余 BATCH 伙伴服务器
    5.6.3 如何组态 BATCH 客户机
    5.6.4 如何设置 BATCH 服务器的冗余监视
    5.6.5 如何在工程师站上组态 BATCH 服务器的冗余连接
    5.6.6 如何为 BATCH 服务器设置冗余连接
    5.6.7 如何为 SIMATIC BATCH 下载目标系统
    5.7 SIMATIC 路径控制工作站
    5.7.1 组态步骤概述
    5.7.2 如何组态路径控制服务器及其冗余路径控制伙伴服务器
    5.7.3 如何组态路径控制客户机
    5.7.4 如何组态 Route Control 服务器和 AS 之间的冗余连接
    5.7.5 如何为路径控制服务器设置冗余连接
    5.7.6 如何设置路径控制服务器的冗余
    5.7.7 如何为 SIMATIC Route Control 下载目标系统
    5.8 归档服务器（Process Historian 和 Information Server）
    5.8.1 如何组态 Process Historian 及其冗余伙伴服务器
    6 组件更换和设备更改
    6.1 组件故障和更换
    6.1.1 运行时更换 SIMATIC 组件
    6.1.2 运行时更换总线组件
    6.1.3 运行时更换操作站
    6.1.4 运行时更换 BATCH 站
    6.1.5 运行时更换 Route Control 工作站
    6.2 在运行时更改设备
    7 容错组件的故障、失效转移和重新集成
    7.1 I/O
    7.1.1 冗余接口模块的故障
    7.1.2 冗余 I/O 模块故障
    7.2 自动化系统
    7.2.1 主 CPU 故障
    7.2.2 光纤电缆故障
    7.3 通讯
    7.3.1 冗余总线组件故障
    7.4 OS 服务器
    7.4.1 故障、故障转移和重新启动冗余 OS 服务器
    7.5 BATCH 服务器
    7.5.1 BATCH 服务器的故障
    7.6 Route Control 服务器
    7.6.1 Route Control 服务器对故障的响应
    7.7 OS 客户端
    7.7.1 具有永久可操作性的 OS 客户端的失效转移特性
    7.8 BATCH 客户端
    7.8.1 BATCH 客户端的失效转移特征
    7.9 Route Control 客户端
    7.9.1 Route Control 客户端的失效转移特征
    7.10 在运行时更新冗余 OS 的指南
    7.10.1 简介
    7.10.2 必须执行的任务概述
    7.10.3 阶段 1：更新 Server_2
    7.10.4 阶段 2：更新与 Server_2 互连的 OS 客户端
    7.10.5 阶段 3：将连接、网关和更改下载到 AS
    7.10.6 阶段 4：更新与 Server_1 互连的 OS 客户端
    7.10.7 阶段 5：更新 Server_1
    7.11 运行期间更新冗余 BATCH 服务器的指南
    7.11.1 软件更新（移植）
    7.12 运行期间更新冗余 Route Control 服务器的指南
    7.12.1 运行期间更新冗余 Route Control 服务器
    7.13 PCS 7 OS、SIMATIC BATCH 和 SIMATIC Route Control 服务器的冗余行为
    8 诊断
    8.1 通信连接的高级自诊断
    8.2 诊断画面中冗余操作站的状态
    索引
    安全信息 前言 容错的基本知识 PCS 7 中的容错解决方案 容错组件的优点 组件更换和设备更改 容错组件的故障、失效转移和 重新集成 诊断 1 2 3 4 5 6 7 8 SIMATIC 过程控制系统 PCS 7 容错过程控制系统 (V8.2) 功能手册 适用于 PCS 7 V8.2 及更高版本 03/2016 A5E36187612-AA
    法律资讯 警告提示系统 为了您的人身安全以及避免财产损失，必须注意本手册中的提示。人身安全的提示用一个警告三角表示，仅与财产 损失有关的提示不带警告三角。警告提示根据危险等级由高到低如下表示。 危险 表示如果不采取相应的小心措施，将会导致死亡或者严重的人身伤害。 警告 表示如果不采取相应的小心措施，可能导致死亡或者严重的人身伤害。 小心 表示如果不采取相应的小心措施，可能导致轻微的人身伤害。 注意 表示如果不采取相应的小心措施，可能导致财产损失。 当出现多个危险等级的情况下，每次总是使用最高等级的警告提示。如果在某个警告提示中带有警告可能导致人身 伤害的警告三角，则可能在该警告提示中另外还附带有可能导致财产损失的警告。 合格的专业人员 本文件所属的产品/系统只允许由符合各项工作要求的合格人员进行操作。其操作必须遵照各自附带的文件说明，特 别是其中的安全及警告提示。 由于具备相关培训及经验，合格人员可以察觉本产品/系统的风险，并避免可能的危 险。 按规定使用 Siemens 产品 请注意下列说明： 警告 Siemens 产品只允许用于目录和相关技术文件中规定的使用情况。如果要使用其他公司的产品和组件，必须得到 Siemens 推荐和允许。正确的运输、储存、组装、装配、安装、调试、操作和维护是产品安全、正常运行的前提。 必须保证允许的环境条件。必须注意相关文件中的提示。 所有带有标记符号 ® 的都是西门子股份有限公司的注册商标。本印刷品中的其他符号可能是一些其他商标。若第三 方出于自身目的使用这些商标，将侵害其所有者的权利。 我们已对印刷品中所述内容与硬件和软件的一致性作过检查。然而不排除存在偏差的可能性，因此我们不保证印刷 品中所述内容与硬件和软件完全一致。印刷品中的数据都按规定经过检测，必要的修正值包含在下一版本中。 商标 责任免除 Siemens AG Division Process Industries and Drives Postfach 48 48 90026 NÜRNBERG 德国 A5E36187612-AA Ⓟ 03/2016 本公司保留更改的权利 Copyright © Siemens AG 2016. 保留所有权利
    目录 1 2 3 4 安全信息...............................................................................................................................................9 前言....................................................................................................................................................11 容错的基本知识..................................................................................................................................19 使用容错过程控制系统的动机.........................................................................................19 3.1 工厂范围的可用性考虑因素............................................................................................21 3.2 PCS 7 冗余概念..............................................................................................................22 3.3 3.4 PCS 7 冗余概念功能一览...............................................................................................26 组态阶段的特点..............................................................................................................28 3.5 调试及操作阶段的特点....................................................................................................28 3.6 适用于维护和系统扩展的功能.........................................................................................31 3.7 可用性定义......................................................................................................................31 3.8 备用模式定义..................................................................................................................32 3.9 冗余节点.........................................................................................................................32 3.10 PCS 7 中的容错解决方案...................................................................................................................35 I/O 的解决方案................................................................................................................35 4.1 冗余 I/O...........................................................................................................................37 4.1.1 切换 I/O...........................................................................................................................39 4.1.2 分布式 I/O 中的组件........................................................................................................41 4.1.3 分布式 I/O 中的冗余接口模块.........................................................................................41 4.1.3.1 冗余 I/O 模块..................................................................................................................42 4.1.3.2 冗余的执行器和传感器....................................................................................................44 4.1.3.3 自动化系统的解决方案....................................................................................................44 4.2 S7-400H 的硬件组件......................................................................................................45 4.2.1 4.2.2 SIMATIC S7-400H AS 如何运行.....................................................................................48 通讯的解决方案..............................................................................................................49 4.3 网络组件.........................................................................................................................51 4.3.1 介质冗余协议..................................................................................................................54 4.3.2 终端总线解决方案...........................................................................................................56 4.3.3 将 PC 站连接到终端总线................................................................................................56 4.3.3.1 容错终端总线..................................................................................................................57 4.3.3.2 冗余容错终端总线...........................................................................................................59 4.3.3.3 基于并行冗余协议 (PRP) 的冗余容错终端总线...............................................................61 4.3.3.4 基于 INTEL TEAM 模式的冗余容错终端总线..................................................................65 4.3.3.5 容错过程控制系统 (V8.2) 功能手册, 03/2016, A5E36187612-AA 3
    目录 5 4 工厂总线解决方案...........................................................................................................68 4.3.4 将 PC 站连接到工厂总线................................................................................................68 4.3.4.1 容错工厂总线..................................................................................................................69 4.3.4.2 冗余容错工厂总线...........................................................................................................71 4.3.4.3 冗余容错工厂总线的 AS 410H........................................................................................74 4.3.4.4 现场总线解决方案...........................................................................................................76 4.3.5 冗余 PROFIBUS DP.......................................................................................................76 4.3.5.1 基于 PROFINET 的容错现场总线...................................................................................78 4.3.5.2 冗余 PROFIBUS DP 和非冗余 PROFIBUS DP 间的网关...............................................80 4.3.5.3 将 PROFIBUS PA 连接到 PROFIBUS DP......................................................................81 4.3.5.4 容错 PROFIBUS PA.......................................................................................................84 4.3.5.5 将 FOUNDATION Fieldbus 连接到 PROFIBUS DP.......................................................87 4.3.5.6 容错基金会现场总线.......................................................................................................89 4.3.5.7 在域中集成 PCS 7 系统的解决方案................................................................................93 4.4 OS 服务器的解决方案.....................................................................................................93 4.5 OS 客户机的解决方案.....................................................................................................96 4.6 附加 OS 客户机..............................................................................................................96 4.6.1 永久可操作性..................................................................................................................97 4.6.2 SIMATIC BATCH 的解决方案.........................................................................................98 4.7 Route Control 服务器的解决方案..................................................................................100 4.8 工程师站的解决方案.....................................................................................................103 4.9 时间同步.......................................................................................................................103 4.10 容错组件的优点................................................................................................................................105 使用预组态工作站创建和扩展项目................................................................................105 5.1 SIMATIC H 站...............................................................................................................106 5.2 组态步骤概述................................................................................................................106 5.2.1 如何将 SIMATIC H 站添加到项目中.............................................................................106 5.2.2 如何将同步模块插入到 H CPU 中.................................................................................108 5.2.3 如何组态冗余通讯处理器..............................................................................................109 5.2.4 如何针对输入/输出模块对通道故障的响应设置 CPU....................................................111 5.2.5 通信连接.......................................................................................................................113 5.3 组态步骤概述................................................................................................................113 5.3.1 组态与终端总线的连接..................................................................................................114 5.3.2 如何基于并行冗余协议组态冗余终端总线.....................................................................114 5.3.2.1 如何基于 INTEL TEAM 模式组态冗余终端总线 ...........................................................115 5.3.2.2 如何基于并行冗余协议将单个组件连接到冗余终端总线...............................................118 5.3.2.3 如何组态容错工厂总线..................................................................................................119 5.3.3 如何组态冗余 PROFIBUS DP.......................................................................................121 5.3.4 如何基于 PROFINET 组态容错现场总线......................................................................124 5.3.5 如何基于 PROFINET 组态介质冗余现场总线...............................................................127 5.3.6 容错过程控制系统 (V8.2) 功能手册, 03/2016, A5E36187612-AA
    目录 5.3.7 5.3.8 5.4 5.4.1 5.4.2 5.4.3 5.4.4 5.4.5 5.4.6 5.4.7 5.4.8 5.5 5.5.1 5.5.2 5.5.3 5.5.4 5.5.5 5.5.6 5.5.7 5.5.8 5.5.9 5.5.10 5.5.11 5.6 5.6.1 5.6.2 5.6.3 5.6.4 5.6.5 5.6.6 5.6.7 5.7 5.7.1 5.7.2 5.7.3 5.7.4 5.7.5 5.7.6 5.7.7 5.8 5.8.1 如何组态冗余 PROFIBUS PA.......................................................................................130 如何组态冗余 FOUNDATION Fieldbus ........................................................................132 分布式 I/O.....................................................................................................................134 组态步骤概述................................................................................................................134 如何为 I/O 设备组态冗余接口模块................................................................................135 如何组态冗余输入/输出模块.........................................................................................137 如何为 HART 现场设备组态冗余..................................................................................141 如何组态 Y 连接器........................................................................................................144 组态 PROFIBUS PA 的总线连接器...............................................................................146 组态 FF 段的总线连接器...............................................................................................148 组态冗余信号................................................................................................................150 操作站...........................................................................................................................151 组态步骤概述................................................................................................................151 如何组态 OS 服务器及其冗余 OS 伙伴服务器..............................................................151 如何设置目标 OS 和备用 OS 的项目路径.....................................................................154 如何设置 OS 与 AS 之间的冗余连接............................................................................155 如何在工程师站上组态 OS 服务器的冗余.....................................................................158 如何为 OS 服务器设置冗余连接...................................................................................161 如何确定要分配给指定 OS 的 S7 程序.........................................................................162 如何组态 OS 客户机.....................................................................................................163 如何组态可永久运行的 OS 客户机................................................................................165 如何将 SIMATIC PCS 7 项目下载到目标系统..............................................................168 通过脚本评估冗余变量“@RM_MASTER”.....................................................................170 SIMATIC BATCH 站.....................................................................................................170 组态步骤概述................................................................................................................170 如何组态 BATCH 服务器及其冗余 BATCH 伙伴服务器................................................170 如何组态 BATCH 客户机..............................................................................................172 如何设置 BATCH 服务器的冗余监视............................................................................174 如何在工程师站上组态 BATCH 服务器的冗余连接.......................................................175 如何为 BATCH 服务器设置冗余连接............................................................................176 如何为 SIMATIC BATCH 下载目标系统.......................................................................177 SIMATIC 路径控制工作站.............................................................................................178 组态步骤概述................................................................................................................178 如何组态路径控制服务器及其冗余路径控制伙伴服务器...............................................179 如何组态路径控制客户机..............................................................................................181 如何组态 Route Control 服务器和 AS 之间的冗余连接.................................................184 如何为路径控制服务器设置冗余连接............................................................................186 如何设置路径控制服务器的冗余...................................................................................187 如何为 SIMATIC Route Control 下载目标系统.............................................................187 归档服务器（Process Historian 和 Information Server）.............................................188 如何组态 Process Historian 及其冗余伙伴服务器.........................................................188 容错过程控制系统 (V8.2) 功能手册, 03/2016, A5E36187612-AA 5
    目录 6 7 6 组件更换和设备更改.........................................................................................................................191 组件故障和更换............................................................................................................191 6.1 运行时更换 SIMATIC 组件............................................................................................191 6.1.1 运行时更换总线组件.....................................................................................................192 6.1.2 运行时更换操作站.........................................................................................................194 6.1.3 运行时更换 BATCH 站..................................................................................................195 6.1.4 运行时更换 Route Control 工作站.................................................................................196 6.1.5 在运行时更改设备.........................................................................................................198 6.2 容错组件的故障、失效转移和重新集成............................................................................................201 I/O.................................................................................................................................201 7.1 冗余接口模块的故障.....................................................................................................201 7.1.1 冗余 I/O 模块故障.........................................................................................................201 7.1.2 自动化系统....................................................................................................................203 7.2 主 CPU 故障.................................................................................................................203 7.2.1 光纤电缆故障................................................................................................................204 7.2.2 通讯..............................................................................................................................206 7.3 冗余总线组件故障.........................................................................................................206 7.3.1 7.4 OS 服务器.....................................................................................................................207 故障、故障转移和重新启动冗余 OS 服务器.................................................................207 7.4.1 BATCH 服务器..............................................................................................................212 7.5 7.5.1 BATCH 服务器的故障...................................................................................................212 Route Control 服务器....................................................................................................213 7.6 Route Control 服务器对故障的响应..............................................................................213 7.6.1 7.7 OS 客户端.....................................................................................................................215 具有永久可操作性的 OS 客户端的失效转移特性..........................................................215 7.7.1 BATCH 客户端..............................................................................................................217 7.8 7.8.1 BATCH 客户端的失效转移特征....................................................................................217 Route Control 客户端....................................................................................................218 7.9 Route Control 客户端的失效转移特征..........................................................................218 7.9.1 在运行时更新冗余 OS 的指南.......................................................................................218 7.10 简介..............................................................................................................................218 7.10.1 必须执行的任务概述.....................................................................................................221 7.10.2 阶段 1：更新 Server_2.................................................................................................225 7.10.3 阶段 2：更新与 Server_2 互连的 OS 客户端................................................................228 7.10.4 阶段 3：将连接、网关和更改下载到 AS.......................................................................230 7.10.5 阶段 4：更新与 Server_1 互连的 OS 客户端................................................................232 7.10.6 阶段 5：更新 Server_1.................................................................................................234 7.10.7 运行期间更新冗余 BATCH 服务器的指南.....................................................................238 7.11 容错过程控制系统 (V8.2) 功能手册, 03/2016, A5E36187612-AA
    目录 软件更新（移植）.........................................................................................................238 7.11.1 运行期间更新冗余 Route Control 服务器的指南...........................................................238 7.12 运行期间更新冗余 Route Control 服务器......................................................................238 7.12.1 7.13 PCS 7 OS、SIMATIC BATCH 和 SIMATIC Route Control 服务器的冗余行为............240 诊断..................................................................................................................................................247 通信连接的高级自诊断..................................................................................................247 8.1 诊断画面中冗余操作站的状态.......................................................................................248 8.2 索引..................................................................................................................................................249 8 容错过程控制系统 (V8.2) 功能手册, 03/2016, A5E36187612-AA 7
    目录 8 容错过程控制系统 (V8.2) 功能手册, 03/2016, A5E36187612-AA
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