高可靠性设计：S7-400H冗余系统的优势

在许多自动化领域中，要求容错和高可靠性的自动化系统的应用越来越多。特别是在某些领域，停机将带来巨大的经济损失。在这种情况下，只有冗余系统才能满足高可靠性的要求。高可靠性的SIMATIC S7-400H能充分满足这些要求。它能连续运行，即使控制器的某些部件由于一个或几个故障而失效也不受影响。由于SIMATIC S7-400H具有很高的可用性，它特别适合于以下的应用领域：

1）控制器发生故障后再起动的费用十分昂贵（一般在过程控制工业中）。

2）如发生停机，将会造成重大的经济损失。

3）过程控制中包含有贵重的材料（如制药工业）。

4）无人管理的应用场合。

5）需减少维护人员的场合。

S7-400H按冗余方式设计，CPU、电源模块是双重的，可以在故障发生后继续使用备用部件。此外，用户也可以自行决定其他需要双重的部件以增强设备的冗余性。S7-400H的双重部件采用“热备用”模式的主动冗余原理，两个子单元都处于运行状态，采用“事件驱动同步”，当故障发生时，保证在双重部件之间无扰动切换。CPU 417-H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。冗余连接如图3-7所示。(www.xing528.com)

为了保证无扰动切换，必须实现中央控制器链路之间快速、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，例如定时器、计数器、位存储器等。这样可以确保两个子控制器同步地更新内容，在任意一个子系统有故障时，另一个子系统可以承担全部控制任务。

图3-7 冗余连接图

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连接、CPU、处理器/ASIIC和存储器进行自检。在起动后每个子单元完整地执行所有的测试功能。自检功能被分为几部分，每个周期只执行部分自检功能，以减轻CPU的负担。