1.S7-400H的使用场合
在许多生产领域中，要求容错和高度可靠性的应用越来越多，某些领域由于故障引起的停机将会带来重大的经济损失。S7-400H特别适合于在下列场合使用：
1）停机将会造成重大的经济损失。
2）过程控制系统发生故障后再启动的费用十分昂贵。
3）某些使用贵重的原材料的过程控制系统（例如制药工业）会因突发的停机而产生废品。
4）无人管理的场合或需要减少维修人员的场合。
西门子的S7 Software Redundancy（S7软件冗余）可选软件可以在S7-300/400标准系统上运行。生产过程出现故障时，在几秒钟内切换到替代系统，可以用于水厂水处理系统或交通流量控制系统等场合。
S7-400H是按冗余方式设计的，主要器件都是双重的，可以在事件发生后继续使用备用的器件。设计成双重器件的有中央处理器CPU、电源模块以及连接两个中央处理器的硬件。用户可以自行决定系统是否需要更多的双重器件，以增强设备的冗余性。
2.S7-400H的结构
S7-400H由两个子系统组成，典型的结构是使用分为两个区（每个区9个槽）的机架UR2H，每个区可以视为一个中央控制器，也可以使用两个独立的中央控制器（即中央机架）UR1/UR2。每个中央控制器有一块有容错功能的CPU 414-4H或CPU 417-4H，一块PS 407冗余电源模块。同步子模块用于连接两个中央处理器，它们放置在中央处理器内部，并用光缆互连。
每个中央控制器上有I/O模块，中央控制器也可以有扩展机架或ET 200M分布式I/O。中央功能总是冗余配置的，I/O模块可以是常规配置、切换型配置或冗余配置。
若要提高供电的冗余能力，每个子系统可以采用冗余供电的方式。在这种情况下需要使用冗余电源模块。
通过冗余的PROFIBUS-DP网络连接ET 200M（见图2-13），冗余接口由两个标准IM 153-2总线模块组成。可以通过一个冗余DP/PA链接器连接PROFIBUS-PA网络，也可以通过Y形链接器在冗余DP网络中连接非冗余设备。
S7-400H可以使用系统总线（例如工业以太网）或点对点通信，从简单的线性网络结构到冗余式双光缆环路。S7的通信功能完全支持DP或工业以太网的容错通信。(www.xing528.com)
出现通信故障时，通过最多4个冗余连接，使通信继续下去。切换过程不需要用户编程，在参数设置时建立冗余功能，用户的通信程序与标准通信程序一样。S7-400H和PC支持冗余通信，PC冗余需要有连接程序软件包。由于对冗余的要求不同，网络可以配置为冗余的或非冗余的总线，可以是总线型或环形结构。
图2-13 冗余控制系统
3.S7-400H冗余控制PLC的工作原理
CPU 417H的操作系统自动地执行S7-400H需要的附加功能，包括数据通信、故障响应切换到备用控制器）、两个子单元的同步和自检功能等。
S7-400H采用“热备用”模式的主动冗余原理，在发生故障时，无扰动地自动切换。无故障时两个子单元都处于运行状态，如果发生故障，正常工作的子单元能独立完成整个过程的控制。为了保证无扰动切换，必须实现中央控制器链路之间的快速、可靠的数据交换。两个控制器必须使用相同的用户程序，自动地接收相同的数据块、过程映像和相同的内部数据。这样可以确保两个子控制器同步地更新内容，任意一个子系统出现故障时，另一个可以承担全部控制任务。
S7-400H采用“事件驱动同步”，当两个子单元的内部状态不同时，例如在直接I/O访问、中断、报警和修改实时钟时，就会进行同步操作。通过通信功能修改数据，由操作系统自动执行同步功能，不需要用户编程。S7-400H对中央控制器之间的链接、CPU模块、处理器/ASIC专用集成电路）和存储器进行自检。再启动后每个子单元完整地执行所有的测试功能。
4.S7-400H冗余控制PLC的编程与组态
容错式连接只需要进行组态，不需要其他专门的编程工作。从用户程序的观点看，S7-400H的作用几乎和标准系统一样。运行容错功能所需的通信功能和同步功能都已经集成在容错CPU的操作系统中，通信连接的监视以及发生故障事件时的自动切换在后台自动运行。用户程序完全没有必要考虑这些功能。
S7-400H用STEP 7进行组态和编程，完成配置后可以把S7-400H看成一般的S7-400系统。冗余单元的工作由操作系统来监视，出现故障后可以独立地执行切换工作，用STEP 7组态时已经将所需信息组态进去，并通知系统。
组态和编程需要可选的S7 H System软件包，能在S7-400系统上使用的所有的标准软件工具、工程用软件工具和运行软件工具都可以在S7-400H上使用。
除了那些既可以在S7-400使用也可以在S7-400H使用的功能块外，S7-400H系列还提供了一些与冗余功能有关的组织块，例如OB70（I/O冗余故障）和OB72（CPU冗余故障）。使用系统功能SFC90“H_CTRL”，用户可以禁用或重新启用容错CPU的链接和刷新。
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