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工业主流PLC冗余系统比较

工业主流PLC双机热备/冗余实验

           

实验名称

PLC双机热备/冗余项目实验

实验目的

了解各种PLC的双机热备/冗余的具体配置.

实验内容

1 施耐德PLC双机热备,网络冗余

2 AB(ROCKWELL)双机热备,网络冗余

3 西门子双机热备,网络冗余

4 OMRON双机热备,网络冗余

实验步骤

实验前:□检测设备电源是否匹配。

□各接线(电缆、网线、光缆等)是否正确,牢固。

□是否断电插拔通讯线。

□不了解的设备是否仔细查看说明书。

□其它

1 施耐德PLC双机热备,网络冗余

1.基于concept编程的modicon Quantum PLC

其中:

CPU:140 CPU x13 0x

           140 CPU 424 02

           140 CPU 424 12

           140 CPU 534 14

热备模块:140 CHS 110 00

           140 CHS 210 00

主RIO:140 CRP 931 00或140 CRP 932 00(网络冗余)

从RIO:140 CRA 931 00或140 CRA 932 00(网络冗余)

以太网模块:140 NOE 771 x1

MODBUS模块:140 NOM 2xx 00

电源:8-14A

背板:没有特殊要求

需要光纤两根

需要的软件:Concept

           CHS所需要的软件

优点:通过同步CPU实现无冲击切换,光纤通讯实现了系统间的数据快速传送,手动开关允许手动切换控制系统,实现了CPU,网络和I/O冗余.

缺点:两边都需要2个冗余通讯模块,需要使用两根跟踪电缆建立数据传送,无双工特点,每个CPU必须分别编程,麻烦的CHS模块的设置,需要使用独立的软件,没有冗余的电源,系统间数据传送的复杂的状态RAM概念。

2.Unity编程 modicon Quantum 双机热备

其中:

CPU:140 CPU 671 60

主RIO:140 CRP 931 00或140 CRP 932 00(网络冗余)

从RIO:140 CRA 931 00或140 CRA 932 00(网络冗余)

以太网模块:140 NOE 771 x1

MODBUS模块:140 NOM 2xx 00

电源:8-14A

背板:没有特殊要求

需要光纤一根:490NOR0003/0003/0015

需要的软件:Unity

说明:

在这套系统中,对enternet的设置是只设置主站中的以太网模块的的IP地址,从站的IP地址会在主站IP的基础上自动加一,当主站出现故障的时候,从站自动切换成为主站,它的IP会自动减一。例如:主站的IP是192.168.0.10,那么当系统正常之后从站的IP会是192.168.0.11。当主站出现故障,从站取代主站,IP为192.168.0.10。

所以在设主站IP的时候不要把IP设到最后面。所以上位机和它相连的时候,只需要连接主站的IP。

二,AB(ROCKWELL)双机热备

其中:

机架:1756-A4,-A7,-A10,A13,-A17

供电电源:1756-PA75,-PB75

CPU:1756-L55M13,14,16,22,23,24等

冗余模块:1757-SRM

C网模块:1756-CNB/D,1756-CNBR/D

以太网模块:1756-ENBT

光纤:1757-SRC1,3,10,50,100

需要软件:RSLogix 5000

         RSlink

         RSNETWORK for CONTROLNET

说明:热备的两个机架中的模块必须一一对应,模块的位置,模块的数量。热备模块SRM必须位于最末端。在这套系统中,对enternet的设置是只设置主站中的以太网模块的的IP地址,从站的IP地址会在主站IP的基础上自动加一,当主站出现故障的时候,从站自动切换成为主站,它的IP会自动减一。例如:主站的IP是192.168.0.10,那么当系统正常之后从站的IP会是192.168.0.11。当主站出现故障,从站取代主站,IP为192.168.0.10。所以在设主站IP的时候不要把IP设到最后面。所以上位机和它相连的时候,只需要连接主站的IP。

优点:系统间的数据存储器智的同步性,两边各需要一个系统冗余模块,基于控制网络系统的标签.

缺点:和基板分开的冗余电源需要另外接线(只有一根电源线),是潜在的故障点,扫描时间的不断增长,是普通扫描时间30倍。系统冗余模块占额外的2个I/O插槽

为了使系统步调一致需要复杂的是数据管理过程,需要独立软件来设置系统管理模块

待机控制器需要的标签是普通控制器两倍(交叉装载),整个程序的设计复杂耗时。

3 西门子双机热备

其中:

机架:UR2-H(6ES7 400-2JA00-0AA0)

电源:PS405 10A(6ES7 405-2JA00-0AA0)

PS407 10A(6ES7 407-0KR00-0AA0)

CPU: CPU414-4H(6ES7 414-4HJ04-0AB0)

       CPU417-4H(6ES7 417-4HL04-0AB0)

同步模块:6ES7-960-1AA04-0XA0

光缆:6ES7-960-1AA04-5AA0

ET-200M: 6ES7-153-2BA00-0XB0

冗余导轨套件:6ES7195-1GF30-0XA0

ET-200M底座:6ES7195-7HC00-0XA0

需要软件:STEP7 V5.3

             SOFTNET V6.3

说明:

必须S7-400H 的CPU 中装入OB70、OB72、OB80、OB82、OB83、OB85、OB86、OB87、OB88、OB121和OB 122。 如果没有装载这些OB,H系统在出现错误时可能会进入STOP 状态,这些OB块另一个功能可以对事件信息进行诊断.

在以太网的设置中没有以太网模块都可以单独设置一个自己的IP,如果上位机需要和他连接的话需要一个一个CP-1613的以太网卡才能实现上位机和冗余系统的连接。

优点:数据跟踪大小无限制,双环系统同步光纤实现了传送速度块和较长站和站的距离,使用已经完善的Profibus DP实现网络冗余,大量的标准部件可使用.

缺点:系统两侧需要两个冗余通讯接口,由于过多的跟踪数据和同步程序执行的结构,切换时间可能不符合对时限要求严格的场合

4 OMRON双机热备

其中:

底板:CS1D-BC052

CPU:CS1D-CPU65H (60K步)或CS1D-CPU67H (250K步)

管理单元:CS1D-DPL01

电源:CS1D-BI092

其他模块:CS1W模块皆可

需要软件:CX-Program

说明:

在作冗余网络的时候,它的每一个从站都需要一个管理单元。管理单元必安装在冗余模块之间。

优点:

由于安装在一个基板上而使安装容易化,手动按钮实现了手动切换控制系统,通过同步CPU实现无冲击的切换。

缺点:

整个系统安装在一个基板上,因此缺乏了安装灵活性,高成本的冗余方案,大量无统一标准的部件的使用:如基板,等电源,扫描时间的递增, 达到520ms,有限的外部I/O点数, 5K点,独立的内置板需要了解过程控制指令,不是标准指令。

5 四种PLC之间的特点比较

1. 施耐德Quantum PLC

双机架完全独立,每个机架上的CPU、电源、通讯、热备等模块均可以热插拔。I/O跟CPU不能放在同一个机架上,除非你不作热备,做单机可以放在一个机架上。I/O模块完全支持热插拔。还支持I/O模块的状态记忆,更换模块后可立即将模块的映像区数据复制到模块上去。就是说,你拔模块前是什么状态,那一位开,那一位关,更换模块后,状态马上回复为插拔前的状态,不会全复位的。

2. 西门子400H PLC

热备的两部分是完全独立。意思是说,可以分成2个机架,也可以放在一个机架上,但那个机架在电气回路上是完全独立的,就如同2个机架。可以对任何一个机架的任何模块热插拔。I/O模块(ET200系列)也是支持热插拔的

  3.  AB controllogix5000 PLC

双机架完全独立,每个机架上的CPU、通讯、热备等模块均可以热插拔。I/O跟CPU不能放在同一个机架上。电源冗余需要另外设置硬件和软件。主站和从站上的模块的位置必须要一一对应,不能有任何的不同。在作冗余网络的时候只能做CONTROL NET。

4.  OMRON CSID-H PLC

单机架实现热备的,CPU及电源双备。也可以实现通讯网络的冗余。I/O模块可以插在CPU机架上去,但我还是建议您最好把所有的I/O模块放到另外的扩展机架上去,不要插在CPU机架上。可以热插拔CPU机架的CPU模块和电源模块,若网络通讯模块是冗余的,也可以热插拔,其他模块,尤其是热备模块(双机单元)最好不要动。

5.   PLC的CPU热备的比较:

Siemens S7-400H

Rockwell

ControlLogix

Schneider
Quantum

Omron CS1D

CPU模块

CPU417-4H

1756-L55M13

140 CPU 434 12A

CS1D-CPU67H

处理时间 (位触点)

100ns

80ns

500ns

20ns

跟踪数据大小

取决于内存大小和更改的数据大小

取决于一个扫描周期内执行的数据量

12kword state RAM

n/a (双重PLC扫描

切换时间

75ms + 0.7ms / KB (取决于更改的数据块)

80ms到 220ms (大约, 基于 NUT)

38ms (基于默认的数据跟踪大小,12k字)

520ms 增长扫描时间

网络冗余

LAN network

Profibus DP

Control Net

Ethernet

Modbus Plus

Ethernet

Controller

Link

双重PLC编程

直接和主机相连,然后自动拷贝到待机

下载到主要CPU, 工程自动拷贝

不,只下载到激活的CPU

不,只下载到激活的CPU

CPU运行模式

独立冗余

独立冗余

独立冗余

独立冗余

冗余通讯功能

在主CPU和待机CPU两侧都有两个同步模块

在每个机架(2 槽)

上都有一个SRM 模块

每个机架都有1个 CHS 热待机模块

在两个CPU(2槽)之间有1个双工单元

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