• 具有冗余設(shè)計的高可用型自動化系統(tǒng)。

• 用于具有很高故障安全要求的應(yīng)用：
  重新啟動成本很高、停產(chǎn)代價高昂、幾乎不需要監(jiān)視且維護(hù)選項較少的過程。

• 冗余的集中功能。

• 提高 I/O 的可用性：切換式 I/O 配置。

• 也可作為標(biāo)準(zhǔn) I/O 使用：單側(cè)配置。

• 熱備用：發(fā)生故障時，可自動切換到備用設(shè)備。

• 采用兩個獨立機(jī)架或一個分開的中央設(shè)備的配置

• 通過冗余 PROFIBUS DP 和/或 PROFINET 來連接切換式 I/O。

在自動化技術(shù)的許多領(lǐng)域中，有關(guān)可用性、自動化系統(tǒng)故障安全的要求一直在提高。在許多領(lǐng)域，設(shè)備停機(jī)可能造成極為高昂的費用。這里，只有冗余系統(tǒng)才能滿足其可用性要求。

SIMATIC S7-400H 所具有的容錯性可以滿足這些要求。即使在一個或多個故障導(dǎo)致部分控制器失靈時也能繼續(xù)運行。因此實現(xiàn)了其可用性，這樣 SIMATIC S7-400H 及其適合用于以下應(yīng)用領(lǐng)域：

• 控制器故障后，過程重新啟動將會導(dǎo)致很高成本（通常在過程工業(yè)中）。

• 停機(jī)時間很寶貴的過程。

• 涉及貴重材料的過程（例如在制藥工業(yè)中）。

• 無人監(jiān)管的應(yīng)用。

• 涉及減少維護(hù)人員的應(yīng)用。

訂貨數(shù)據(jù)

S7-400H 部件訂貨數(shù)據(jù)可在“S7-400/S7-400H/S7-400F/FH"下的相應(yīng)模塊找到。

SIMATIC S7-400H 由以下組件組成：

• 2 個中央控制器：
  2 個單獨的 UR1/UR2 中央控制器，或一個分隔式中央控制器 (UR2-H) 上的 2 個區(qū)域。

• 每個中央控制器有 2 個同步模塊，用于通過光纜連接兩個設(shè)備。

• 每個中央控制器 1 個 CPU 412-5H、1 個 CPU 414-5H、1 個 CPU 416-5H 或 1 個 CPU 417-5H。

• 中央控制器中具有 S7-400 I/O 模塊。

• UR1/UR2/ER1/ER2 擴(kuò)展單元和/或帶有 I/O 模塊的 ET 200M 分布式 I/O 設(shè)備。

核心功能始終采用冗余設(shè)計。

I/O 可以組態(tài)為普通型或網(wǎng)管型。

普通型 I/O（單側(cè)組態(tài)）

在單側(cè)組態(tài)中，I/O 模塊為單通道設(shè)計，并且僅由兩個中央控制器中的一個進(jìn)行尋址。單側(cè) I/O 模塊可插入

• 中央控制器和/或

• 擴(kuò)展單元/分布式 I/O 設(shè)備

。

如果尋址 I/O 的設(shè)備正常工作，則從一側(cè)讀取的信息始終可供兩個中央控制器使用。發(fā)生故障時，受影響的中央控制器的 I/O 模塊將停止工作。

使用單側(cè)組態(tài)：

• 不需要很高可用性的工廠部分。

• 用于連接基于用戶程序的冗余 I/O。此時，系統(tǒng)必須對稱設(shè)置。

高可用性（網(wǎng)管型組態(tài)）

在網(wǎng)管型組態(tài)中，I/O 模塊為單通道設(shè)計，但由兩個中央控制器通過冗余 PROFIBUS DP 尋址。網(wǎng)管型 I/O 模塊可插入

• ET 200M 分布式 I/O 設(shè)備

。

I/O 冗余

操作系統(tǒng)版本 V3.1 或更高版本支持 I/O 冗余。

冗余 I/O 模塊成對冗余組態(tài)。使用冗余 I/O 可以實現(xiàn)極大的可用性，因為通過這種方式，可以承受 CPU、PROFIBUS 或信號模塊出現(xiàn)故障。

只有通過 PROFIBUS DP 連接的系統(tǒng)，才支持系統(tǒng)側(cè)冗余 I/O。如果要操作連接到 PROFINET 的 I/O 模塊，可以通過用戶程序完成。

組態(tài)選項

支持以下組態(tài)：

• 單側(cè) DP 從站采用冗余 I/O

• 網(wǎng)管型 DP 從站采用冗余 I/O

合適的 I/O 模塊

相互冗余的模塊必須具有相同的類型和設(shè)計（例如，都是集中式或都是分布式）。對插槽沒有規(guī)定。但是，出于可用性原因，建議在不同的站中使用。關(guān)于可以使用的模塊，請咨詢系門子客戶支持部門或參閱相關(guān)手冊。

FM 和 CP 冗余

功能模塊 (FM) 和通信處理器 (CP) 可以在兩種不同的組態(tài)中冗余使用：

• 網(wǎng)管型冗余組態(tài)：
  FM/CP 可以雙重連接到單獨的 ET 200M 或一個網(wǎng)管型 ET 200M。

• 雙通道冗余組態(tài)：
  可將 FM/CP 插到兩個子單元中或插到與子單元相連的擴(kuò)展單元中（參見單側(cè)組態(tài)）。

模塊冗余以不同的方式實現(xiàn)：

• 由用戶編程：
  在功能模塊和 SIMATIC CP 上，冗余功能通?？捎捎脩艟幊?。確定活動模塊并檢測可能的故障以啟動切換。所需程序?qū)?yīng)于具有冗余 FM/CP 的單個 CPU 的程序：

• 操作系統(tǒng)直接支持。
  對于 SIMATIC NET-CP 443-1，操作系統(tǒng)直接支持冗余。有關(guān)詳細(xì)信息，請參見“通信"部分。

容錯通訊

帶有容錯通信功能的SIMATIC提供了一種新的通信類型，該通信類型具有以下特點：

• 可用性更高：
  發(fā)生故障時，憑借其多達(dá)4個的冗余連接，可以繼續(xù)通信。必要的切換工作對于用戶來說是透明的。

• 工作簡單；
  容錯處理對于用戶也是透明的?？墒褂糜糜跇?biāo)準(zhǔn)通訊的用戶程序，無需修改。冗余功能的定義僅需在參數(shù)化階段就可以完成。

容錯通訊目前由 S7-400H（冗余和非冗余配置）和 PC 所支持。對于 PC 來說，需要使用 Redconnect 軟件包（參見“SIMATIC NET 通訊系統(tǒng)"）。

取決于對可用性的需求，可以使用不同的組態(tài)選項：

• 單一總線或冗余總線。

• 線型拓?fù)浜铜h(huán)型拓?fù)淇偩€。

運行模式

CPU 417-4H、CPU 414-4H 和 CPU 412-3H 的操作系統(tǒng)可自主執(zhí)行 S7-400H 的所有必要附加功能：

• 數(shù)據(jù)交換

• 故障響應(yīng)（控制轉(zhuǎn)換給備用設(shè)備）

• 兩個子設(shè)備的同步

• 自檢

冗余原

S7-400H的工作符合“熱備份"模式的主動冗余原理（支持故障發(fā)生時的無重啟自動切換功能）。根據(jù)該原理，在運行期間，兩個子單元都處于工作狀態(tài)。當(dāng)故障發(fā)生時，未出現(xiàn)故障的設(shè)備將獨立地接管過程控制。

為了確保平穩(wěn)的控制接管，必須通過中央控制器鏈路實現(xiàn)高速、可靠的數(shù)據(jù)交換。

在控制轉(zhuǎn)移期間，設(shè)備自動地使用

• 相同的用戶程序

• 相同的數(shù)據(jù)塊

• 相同的過程圖像內(nèi)容

• 相同的內(nèi)部數(shù)據(jù)，例如定時器、計數(shù)器、位存儲單元等

這意味著，這兩個設(shè)備的更新操作始終完一樣，并可以在出現(xiàn)故障時獨立地繼續(xù)執(zhí)行控制功能。

I/O 工作于冗余模式時，其結(jié)果將是：

• 在的工作期間，兩個模塊均處于工作狀態(tài)，即，在存在冗余輸入的情況下，例如通過兩個模塊讀入的共用傳感器（也可以設(shè)置兩個傳感器）的信號，會對其結(jié)果進(jìn)行比較，以將一致性的值提供給用戶以進(jìn)一步處理。對于冗余輸出來說，由用戶程序計算出的值通過兩個模塊來輸出。

• 如果出現(xiàn)了故障，例如輸入模塊中有一個或者兩個均出現(xiàn)了故障，則不再尋址故障模塊，且對故障進(jìn)行報告處理，此后，僅使用未出現(xiàn)故障的模塊繼續(xù)工作。聯(lián)機(jī)修理工作完成之后，又可以尋址兩個模塊。

對于無重啟切換，必須實現(xiàn)兩個子單元的同步。

S7-400H采用“事件驅(qū)動同步"技術(shù)。

同步操作伴隨著導(dǎo)致兩個子單元內(nèi)部狀態(tài)出現(xiàn)差異的每個事件而進(jìn)行。這些事件的發(fā)生情況例如有：

• 直接訪問 I/O

• 中斷、報警

• 更新用戶時間，或

• 使用通信功能更改數(shù)據(jù)。

同步由操作系統(tǒng)自動完成，程序編制期間無需處理。

自檢

S7-400H 可執(zhí)行大量自檢。這涉及到以下部分的檢測工作：

• 中央控制器的連接。

• CPU

• 處理器/ASIC

• 存儲器

每個檢測到故障都將被報告。

啟動時自檢

啟動時，每個子單元都會完整地執(zhí)行全部自檢功能。

循環(huán)工作期間的自檢

完整的自檢需要多個循環(huán)。每個循環(huán)僅執(zhí)行一小部分的自檢，因此，施加至物理控制器上的負(fù)荷很小。

組態(tài)、編程

S7-400H 的編程與 S7-400 相類似。所有可用的 STEP 7 功能都可以使用。

對 S7-400H 進(jìn)行編程需要使用 STEP 7 V5.2。

I/O模塊的組態(tài)

硬件組態(tài)時，用戶必須通過HW Config明確地指出彼此相互冗余的模塊。這僅需指出需要作于冗余模式的模塊和需要作為“冗余伙伴"的第二個模塊。在用戶程序中，程序編制時使用地址的那個模塊。第二個地址對用戶來說不可見，無論是冗余還是非冗余I/O，控制部分的編程工作相同。與非冗余I/O的差別是，冗余I/O程序有兩個塊庫中的功能塊（RED_IN 和 RED_OUT），且在用戶程序的起始和結(jié)束部分調(diào)用這兩個功能塊。

自STEP 7 V5.3起，該庫作為標(biāo)準(zhǔn)組件已經(jīng)集成在STEP 7中。