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SIMATIC PCS 7


Redundanz                                                                                                   Leitfaden
1           EINFÜHRUNG ........................................................................................................................................... 2
2           REDUNDANZKNOTEN............................................................................................................................... 3
3           S7-400H BASISYSTEM ............................................................................................................................ 4
     3.1     Komponenten des Basissystems ........................................................................................................... 4
4           FUNKTIONSWEISE DER S7-400H ............................................................................................................. 9
     4.1     Einführung ........................................................................................................................................... 9
     4.2     Redundanzprinzip ................................................................................................................................ 9
     4.3     Synchronisation ................................................................................................................................. 10
5           SYSTEMZUSTÄNDE DER S7-400H.......................................................................................................... 11
     5.1     Betriebszustand "Urlöschen"............................................................................................................. 12
     5.2     Betriebszustand "ANLAUF" .............................................................................................................. 12
     5.3     Betriebszustände "ANKOPPELN" und "AUFDATEN" (AuA)........................................................... 12
     5.4     H-Parameter für CPU-Test und Betriebsart "Aufdaten" ................................................................... 18
     5.5     Überwachungszeiten für das Ankoppeln und Aufdaten ..................................................................... 19
     5.6     Betriebszustand "RUN" ..................................................................................................................... 20
     5.7     Zustands– und Fehleranzeigen .......................................................................................................... 23
     5.8     Unterschied Standard CPU / H - CPU ............................................................................................ 24
6           PROJEKTIERUNG EINER SIMATIC H-STATION ..................................................................................... 26
     6.1     Einfügen einer SIMATIC H-Station in ein Projekt ............................................................................ 26
     6.2     Konfigurieren der Hardware einer H-Station. .................................................................................. 27
     6.3     Projektierung des Industrial Ethernet CP zur Anlagenbuskommunikation ....................................... 28
7           REDUNDANTER PROFIBUS-DP MIT EINKANALIG GESCHALTETER PERIPHERIE ................................... 29
     7.1     Redundante PROFIBUS DP-Anschaltung (IM 153-2 und IM 157)................................................... 30
8           REDUNDANTE STROMVERSORGUNG DER MODULE EINER ET200 ZEILE................................................ 33
9           ANSCHLUSS VON EINKANALIGEN GERÄTEN AN EINEN REDUNDANTEN PROFIBUS ................................. 34
10          H-SYSTEM KONFIGURATIONSÄNDERUNG IM RUN ( H-KIR )................................................................. 36
11          ANLEGEN EINER OPERATOR-STATION ZUM ANSCHLUSS AN EINE S7 400H STATION ............................ 39
12          HOCHVERFÜGBARE KOMMUNIKATION UND REDUNDANTE VERBINDUNGEN ......................................... 41
13          REDUNDANTER SYSTEMBUS.................................................................................................................. 44
14          PROJEKTIERUNG DER REDUNDANTEN AS-OS VERBINDUNGEN (SYSTEMBUS) ...................................... 47
     14.1    Allgemeines........................................................................................................................................ 47
     14.2    Eigenschaften von S7-REDCONNECT.............................................................................................. 47
     14.3    S7-Verbindung hochverfügbar........................................................................................................... 47
     14.4    Netzwerkkarte CP1613 ...................................................................................................................... 47
     14.5    Projektierungsanleitung redundante AS-OS Verbindung .................................................................. 48
15          TIPPS & TRICKS .................................................................................................................................... 53
     15.1    Leitfaden zum Einbringen einer Meßstelle in ein redundantes OS-Projekt ohne Datenverlust in der
             WinCC RT-Datenbank ....................................................................................................................... 53
     15.2    CPU-Parameter in der Hardwarekonfiguration................................................................................ 54
     15.3    Teilprozeßabbild (TPA) ..................................................................................................................... 55
     15.4    Ermittlung des benötigten Ladespeichers .......................................................................................... 55
     15.5    OB Zeitmessung ................................................................................................................................. 55
     15.6    S7 Verbindung hochverfügbar ........................................................................................................... 55




                                                                           Seite 1
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1     Einführung

Redundante Automatisierungssysteme werden mit dem Ziel eingesetzt, eine verbesserte
Fehlertoleranz ( erhöhte Verfügbarkeit ) und/oder Fehlersicherheit zu erreichen.


                                        redundante Automatisierungssysteme,
                                                       z.B.:




                Hochverfügbare 1von2-Systeme                    Fehlersichere 2von2-Systeme
                Ziel:                                           Ziel:
                Verminderung der Wahrscheinlichkeit             Schutz von Leben, Umwelt und
                von Produktionsausfällen durch Um               Kapital durch sicheres Abschalten
                schalten auf ein Reservesystem                  in eine gesicherte Ruhelage




                  Bild 1: Zielsetzung von hochverfügbaren und fehlersicheren Systemen

Die Bezeichnung "1von2 H-Technik" bedeutet, dass ein Fehler toleriert wird. Erst ein weiterer
Fehler führt zu einem Ausfall des Systems.


Mit der neuen SIMATC S7-400H steht nun im Umfeld von PCS 7 ein hochverfügbares 1von2
Automatisierungssystem zur Verfügung. Das Automatisierungssystem S7–400H und alle
weiteren Komponenten in der PCS7 Umgebung sind aufeinander abgestimmt. Die volle
Systemdurchgängigkeit von der Leitwarte bis zu den Sensoren und Aktoren garantiert
höchste Systemleistung.
Damit das System S7–400H die erhöhte Verfügbarkeit gewährleistet, ist es redundant
aufgebaut.
Das bedeutet:
                     Es gibt alle wesentlichen Komponenten mehrfach.


Um die Verfügbarkeit der Anlage zu maximieren, ist es zwingend erforderlich, dass der
Ausfall -auch von redundanten Komponenten- gemeldet wird.

Grundsätzlich doppelt vorhanden sind dabei die Zentralbaugruppe, der Baugruppenträger
und die Stromversorgung. Welche Komponenten darüber hinaus mehrfach eingesetzt
werden und somit höher verfügbar sind, entscheiden Sie für Ihren zu automatisierenden
Prozeß selbst.




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SIMATIC PCS 7



2    Redundanzknoten

Redundanzknoten repräsentieren die Ausfallsicherheit von Systemen mit mehrfach
vorhandenen Komponenten. Die Unabhängigkeit eines Redundanzknotens ist gegeben,
wenn der Ausfall einer Komponente innerhalb des Knotens keinerlei
Zuverlässigkeitseinschränkungen in anderen Knoten bzw. im Gesamtsystem verursacht.
Anhand eines Blockschaltbilds kann die Verfügbarkeit des Gesamtsystems einfach
verdeutlicht werden. Bei einem 1von2–System kann eine Komponente des
Redundanzknotens ausfallen, ohne die Funktionsfähigkeit des Gesamtsystems zu
beeinträchtigen. In der Kette der Redundanzknoten bestimmt das schwächste Glied
entscheidend die Verfügbarkeit des Gesamtsystems.

Ohne Störung


                            CPU           CP               B us            CP             CPU


                            CPU           CP               B us            CP             CPU




                                    Red u nd an zkn o ten mit 1von 2-Redu nd an z




                             Bild 2: Drei Redundanzknoten ohne Störung



Mit Störung
Im Bild 3 kann pro Redundanzknoten je eine Komponente ausfallen, ohne dass die
Funktionalität des Gesamtsystems beeinträchtigt wird.


                              CPU           CP            Bus           CP            CPU


                              CPU           CP            Bus           CP            CPU




                 Bild 3: Funktionsfähiges System mit Störung in zwei Redundanzknoten



Ausfall eines Redundanzknotens (Totalausfall)
Im Bild 4 ist das Gesamtsystem nicht mehr funktionsfähig, da in einem 1von2–
Redundanzknoten beide Teilkomponenten ausgefallen sind (Totalausfall).

                           CPU         CP            Bus           CP               CPU


                            CPU        CP            Bus           CP           CPU




                Bild 4: Gestörtes Gesamtsystem, durch Ausfall eines Redundanzknotens




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3     S7-400H Basisystem




          Neue CPU 41x H mit der Möglichkeit zur Redundanz




                           4 integrierte Schnittstellen (41xH-4)
                                     Sync-Modul
                                     Sync-Modul
                                      MPI/DP
                                        DP




          SIMATIC PCS 7


                          Bild 5: Schnittstellenübersicht der CPU 41x H-4


3.1    Komponenten des Basissystems

Nachfolgend die Komponenten, die zum Aufbau des Basissystems der S7–400H erforderlich
sind.


                Baugruppenträger




                                   UR2-H                                    Basissystem S7-400H




        2 PS      2 CPU    4 Sync-     2 Lichtwellen
                           Module      leiter


                      Bild 6: Minimalkonfiguration das S7-400H Basissystems



                                               Seite 4
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Auflistung der einzelnen Komponenten im H System


UR2-H                                         6ES7 400-2JA00-0AA0
UR2                                           6ES7 400-1JA01-0AA0
UR1                                           6ES7 400-1TA01-0AA0
CPU 414-4H                                    6ES7 414-4HJ00-0AB0
CPU 417-4H                                    6ES7 417-4HL01-0AB0
Sync-Module                                   6ES7 960-1AA00-0XA0
Sync-Kabel (1 m)                              6ES7 960-1AA00-5AA0
CP 443 – 5 EXT                                6GK7 443-5DX02-0XE0
CP 443 – 1                                    6GK7 443-1EX11-0XE0
Für komplette Systeme siehe Katalog ST PCS7 - 2001



Hinweis zu den bisherigen H-CPU Firmwareständen



V1.1          F-Technik möglich
              Verbindungsabbruch bei AuA


V2.0          F-Technik möglich
              mit H-Kir
              ohne Verbindungsabbruch bei AuA


V2.1          A-Freigabe mit Funktionalität von V2.0


V2.1.1        Optimierungen bei CPU-Redundanzverlust


V2.1.2        Verbindungsdiagnose mit der Systemfunktion "SFC87" im Baustein
              "MSG_CSF" ab PCS7 V5.1




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              Konfiguration
              Redundanzverbindung bei 41xH

                   CPU 417H                                                                  CPU 417H




                  X2                                                                        X2
                  34                                                                        34




                                                                 Sync-Module




                                                                   High speed LWL-
                                                                   Verbindungen




                                                                                                         Redundancy Module
                               Red undancy Module




                              X2                                                                        X2
                              34                                                                        34




                                                                                                        Red undancy Module
                              Redundancy Module




                              X2                                                                        X2
                              34                                                                        34




             SIMATIC PCS 7




                                                    Bild 7: Redundanzverbindung in einer AS400 H

CPU 41x–4 H Zentralbaugruppe
Kernstück der S7–400H sind die Zentralbaugruppen CPU 41x–4 H. In der CPU sind
umfangreiche Selbsttests integriert, die verdeckt ablaufen und eine hohe Fehlererkennung
und Fehleraufdeckung sicherstellen.

Baugruppenträger für S7-400H
Für die S7–400H empfehlen wir Ihnen den Baugruppenträger UR2–H. Der Baugruppenträger
erlaubt den Aufbau von zwei getrennten Teilsystemen mit je neun Baugruppen und ist
geeignet für die Montage in Schränken mit 19“–Einbaumaß. Die Teilsysteme dieses
Baugruppenträgers sind zwar elektrisch voneinander getrennt, jedoch nicht mechanisch.
Daher ist beim Einsatz dieses Baugruppenträgers darauf zu achten, dass dieser nicht im
laufenden Prozessbetrieb ausgewechselt werden kann. Es ist immer eine Abschaltung des
gesamten Systems erforderlich. Alternativ können Sie die S7–400H auch auf zwei separaten
Baugruppenträgern aufbauen, hierbei ist dann auch ein Austausch eines Baugruppenträgers
im laufendem Prozess möglich. Hierzu stehen die Baugruppenträger UR1 oder UR2 zur
Verfügung.


Stromversorgung
Zur Versorgung benötigen Sie für jedes der beiden Teilsysteme der S7–400H eine separate
Stromversorgungsbaugruppe aus dem Standard–Systemspektrum der S7–400. Zur
Verfügung stehen Stromversorgungsbaugruppen für Eingangsnennspannungen DC 24 V
sowie AC 120/230 V mit Ausgangsströmen von 4, 10 und 20 A. Um die Verfügbarkeit der
Stromversorgung zu steigern, können Sie in jedes Teilsystem auch zwei redundante
Stromversorgungen einsetzen. Verwenden Sie in diesem Fall die
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SIMATIC PCS 7


Stromversorgungsbaugruppe "PS 407 6ES7 407-0KR00-0AA0" für Nennspannungen
AC 120/230 V mit einem Ausgangsstrom von 10 A.


Synchronisationsmodule
Die Synchronisationsmodule dienen zur Kopplung der beiden Zentralbaugruppen. Sie
werden in die Zentralbaugruppen gesteckt und über Lichtwellenleiter miteinander verbunden.
In jeder CPU müssen zwei Synchronisationsmodule gesteckt werden. Ausserdem wird an
den Sync-Modulen die Racknummer der H-CPU eingestellt.


Wichtig:
Auf den Sync-Modulen einer CPU muss die gleiche Racknummer eingestellt sein.


Die Frontblende der Sync-Module dient -neben der Aufnahme eines Gewindebolzens zum
leichteren Auswechseln der Module- auch der Abschaltung der Versorgungsspannung der
Sync-Module. Dieser Schalter ist erforderlich, um die Module bei spannungsversorgter CPU
austauschen zu können. Ohne diese Frontblende sind die Sync-Module nicht funktionsfähig.




                                                       Rack No. 0-x-1




                                                           Schalter zur Einstellung
                       Zusätzliche Frontblende             der Baugruppenträgernummer




                         Bild 8: Schematischer Aufbau eines Sync-Moduls




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SIMATIC PCS 7



Lichtwellenleiter
Die Lichtwellenleiter werden in die Synchronisationsmodule gesteckt und bilden die
physikalische Verbindung (Redundanzkopplung) zwischen den beiden Zentralbaugruppen.
Die Sync-Leitungen dürfen bei einem System mit 2 CPUs nicht gekreuzt gesteckt werden.
Das Modul "IF1" ist mit dem Modul "IF1" der Partner CPU zu verbinden. In gleicher Weise ist
mit dem Modul "IF2" zu verfahren.
Neben den Standardlängen 1m, 2m und 10m sind die Sync-Leitungen auch als
Sonderanfertigung bis max. 500m Länge erhältlich.




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SIMATIC PCS 7




4      Funktionsweise der S7-400H

4.1     Einführung

Die S7–400H besteht aus zwei redundant aufgebauten Teilsystemen, die über
Lichtwellenleiter synchronisiert werden.
Beide Teilsysteme bilden ein hochverfügbares Automatisierungssystem, das mit einer
zweikanaligen (1von2)–Struktur nach dem Prinzip der „aktiven Redundanz“ arbeitet.


4.2     Redundanzprinzip

Aktive Redundanz -oft auch funktionsbeteiligte Redundanz genannt- bedeutet, dass alle
redundant eingesetzten Mittel ständig in Betrieb sind und gleichzeitig an der Ausführung der
Steuerungsaufgabe beteiligt sind.
Im Fehlerfall übernimmt das intakte Gerät allein die Steuerung des Prozesses.
Die Umschaltung erfolgt im Fehlerfall rückwirkungsfrei und automatisch.
Für die S7–400H bedeutet dies, dass das Anwenderprogramm in beiden CPUs vollkommen
identisch ist und von beiden CPUs gleichzeitig (ereignissynchron) bearbeitet wird.
Zur Kennzeichnung der beiden Teilsysteme werden nachfolgend die Begriffe „Master“ und
„Reserve“ gebraucht.
Um die stossfreie Umschaltung gewährleisten zu können, ist ein schneller und zuverlässiger
Datenaustausch über die Zentralgerätekopplung erforderlich.
Dabei erhalten die Geräte automatisch:

      • das gleiche Anwenderprogramm
      • die gleichen Datenbausteine
      • die gleichen Prozeßabbild-Inhalte
    • die gleichen internen Daten (z.B. Zeiten, Zähler, Merker, ...)
Dadurch sind beide Geräte immer auf dem aktuellen Stand und können im Fehlerfall
jederzeit die Steuerung allein weiterführen.




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SIMATIC PCS 7




4.3    Synchronisation
Für die rückwirkungsfreie Umschaltung ist eine Synchronisation beider Teilgeräte
erforderlich. Master– und Reserve–CPU sind über Lichtwellenleiter gekoppelt. Über diese
Kopplung sorgen beide CPUs für eine ereignissynchrone Programmbearbeitung.
Die Synchronisation erfolgt automatisch durch das Betriebssystem und braucht bei der
Programmierung nicht berücksichtigt zu werden.



              Teilsystem(CPU0)                                             Teilsystem(CPU1)

                                           Synchronisation




                                 Bild 9: Synchronisation der Teilsysteme



Verfahren der ereignisgesteuerten Synchronisation
Für die S7–400H wurde das von Siemens patentierte Verfahren der “ereignisgesteuerten
Synchronisation“ angewandt. Dies bedeutet, dass bei allen Ereignissen, die einen
unterschiedlichen internen Zustand der Teilsysteme zur Folge haben könnten, ein
Datenabgleich zwischen der Master- und Reserve-CPU durchgeführt wird.
Die Master– und Reserve–CPU werden synchronisiert bei:
          •                  Direktzugriff auf die Peripherie
          •                  Interrupts, Alarmen
          •                  Aktualisierung der Anwenderzeiten (z.B. S7–Timer)
          •                  Änderung von Daten durch Kommunikationsfunktionen


Stoßfreie Weiterarbeit auch bei Redundanzverlust einer CPU
Das Verfahren der ereignisgesteuerten Synchronisation stellt auch bei Ausfall der Master–
CPU zu jedem Zeitpunkt eine stoßfreie Weiterarbeit durch die Reserve–CPU sicher.




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5      Systemzustände der S7-400H

Die folgende Tabelle zeigt die möglichen Betriebszustände der S7–400H:


Übersicht der Systemzustände der S7–400H

Systemzustände der Betriebszustände der
S7–400H
                   Master-CPU           Reserve-CPU
Stop                          STOP                     STOP, Spannungslos, Defekt
Anlauf                        ANLAUF                   STOP, Spannungslos, Defekt,
                                                       keine Synchronisation
Solobetrieb                   RUN                      STOP, FEHLERSUCHE,
                                                       Spannungslos, Defekt, keine
                                                       Synchronisation
Ankoppeln                     RUN                      ANKOPPELN, ANLAUF
Aufdaten                      RUN                      AUFDATEN
Redundant                     RUN                      RUN
Halt                          HALT                     STOP, Spannungslos, Defekt

Nachfolgend sind die Betriebszustände der beiden CPUs vom Systemzustand "Netz–EIN"
bis zum Systemzustand "Redundant" dargestellt.


                                        Netz-EIN an CPU

                                                                                 Netz-EIN an CPU
                                          Master-CPU

                                                                                   Reserve-CPU
              Systemzustand

         1.        Stop                      STOP                                       STOP


         2.       Anlauf                    ANLAUF                                      STOP


         3.     Solobetrieb                  RUN                                        STOP


                                                            Aktualisieren des     ANKOPPELN /
         4.     Ankoppeln                    RUN
                                                            Anwenderprogramms       ANLAUF

                                                            Aktualisieren von
         5.      Aufdaten                    RUN                                   AUFDATEN
                                                            dynamischen Daten


         6.     Redundant                    RUN                                        RUN



                     Bild 10: Durchlauf der Betriebszustände von "Netz-EIN" bis "RUN"



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5.1     Betriebszustand "Urlöschen"

Das Urlöschen wirkt sich immer nur auf die CPU aus, auf die diese Funktion angewandt wird.
Wenn Sie beide CPUs urlöschen wollen, müssen Sie zuerst die eine, dann die andere CPU
urlöschen.


5.2     Betriebszustand "ANLAUF"

Bis auf die unten beschriebenen Ergänzungen verhalten sich die CPUs der S7–400H im
Betriebszustand "ANLAUF" genauso wie die S7-400 Standard–CPUs.


Anlaufarten
Die CPU 41x–4 H unterscheidet nur zwischen den Anlaufarten Kalt- und Neustart.


Kaltstart:
        Beim Kaltstart wird der Organisationsbaustein OB102 bearbeitet.
        Die Datenbausteine, welche durch Systemfunktionen im Arbeitsspeicher erzeugt
        wurden, werden gelöscht. Alle anderen Datenbausteine erhalten den vorbelegten
        Wert.
        Das Prozessabbild sowie alle Zeiten, Zähler und Merker werden zurückgesetzt.
        Diese Anlaufart ist für PCS 7 Systeme nicht zulässig. Durch die Neuinitialisierung des
        Systemdatenbausteins ist es unter bestimmten Umständen nicht mehr möglich, ein
        Änderungsladen von CFC-Plänen vorzunehmen.


Neustart (Warmstart):
        Beim Neustart wird der Organisationsbaustein OB100 bearbeitet.
        Alle Datenbausteine und deren Inhalte sowie
        remanente Zeiten, Zähler und Merker bleiben erhalten

Die Anlaufart "Wiederanlauf" wird durch die CPU 41x–4 H nicht unterstützt.


Anlaufbearbeitung durch die Master–CPU
Der Systemzustand "ANLAUF" einer S7–400H wird ausschließlich von der Master–CPU
bearbeitet; die Reserve–CPU ist am Anlauf nicht beteiligt.
Im Anlauf vergleicht die Master–CPU den vorhandenen Peripherieausbau mit der Hardware–
Konfiguration, die Sie mit STEP 7 erstellt haben. Wird eine Differenz festgestellt, dann
reagiert die Master–CPU wie eine S7–400 Standard–CPU .
Die Master–CPU prüft und parametriert
1.      die geschaltete Peripherie und
2.      die ihr zugeordnete einseitige einkanalige Peripherie.


5.3     Betriebszustände "ANKOPPELN" und "AUFDATEN" (AuA)

Bevor das H–System den Systemzustand "Redundant" annimmt, überprüft und aktualisiert
die Master–CPU den Speicherinhalt der Reserve–CPU. (Ausnahme: Beim Ankoppeln und
Aufdaten mit anschließender Umschaltung auf die CPU mit geänderter Konfiguration).
                                            Seite 12
SIMATIC PCS 7


Das Überprüfen und Aktualisieren des Speicherinhalts geschieht in zwei Phasen, die
nacheinander ablaufen und im folgenden "Ankoppeln" und "Aufdaten" genannt werden.
Während des Ankoppelns und Aufdatens befindet sich die Master–CPU stets im Zustand
"RUN" und die Reserve–CPU im Betriebszustand "ANKOPPELN" bzw. "AUFDATEN".


Ab der CPU-Firmwareversion 2.0 gibt es gibt zwei Arten des Ankoppelns und Aufdatens :
1. Beim Ankoppeln und Aufdaten ohne Master/Reserve–Umschaltung soll das H–System
    vom Solobetrieb in den Systemzustand "Redundant" gebracht werden. Beide CPUs
    bearbeiten danach synchron das gleiche Programm.
2. Beim Ankoppeln und Aufdaten mit Master/Reserve–Umschaltung kann die zweite CPU
    mit geänderten Komponenten die Prozeßsteuerung übernehmen ( H-KIR ). Es kann
    entweder die Hardware–Konfiguration, der Speicherausbau oder das Betriebssystem
    geändert sein.
Um wieder den Systemzustand "Redundant" zu erreichen, muß anschließend wieder ein
“normales“ Ankoppeln und Aufdaten durchgeführt werden.


5.3.1   Ankoppeln ohne Master/Reserve–Umschaltung
Um Unterschiede in den beiden Teilsystemen auszuschließen, führen beim Ankoppeln die
Master– und die Reserve–CPU folgende Vergleiche durch.

Geprüft wird die Gleichheit in folgenden Punkten:
1. MLFB
2. Speicherausbau
3. Version des Betriebssystems
4. RAM-Ladespeicherinhalt.

Wird in einem der Punkte 1. , 2. oder 3. eine Abweichung zwischen beiden CPUs festgestellt,
dann wechselt die Reserve-CPU in den Zustand "STOP". Zusätzlich wird eine
Fehlermeldung in der Reserve-CPU generiert.

Wird im Punkt 4 Ungleichheit festgestellt, dann wird das Anwenderprogramm aus dem RAM-
Ladespeicher der Master-CPU in den RAM-Ladespeicher der Reserve-CPU kopiert. Es
werden nur die Teile kopiert, welche in der Reserve-CPU fehlen oder einen
unterschiedlichen Inhalt aufweisen.




                                           Seite 13
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5.3.2   Ankoppeln mit Master/Reserve–Umschaltung (H-KIR)

In STEP 7 können Sie eine der folgenden Optionen zur Master/Reserve–Umschaltung
wählen:
1. Umschalten auf die CPU mit geänderter Konfiguration
2. Umschalten auf die CPU mit erweitertem Speicherausbau
3. Umschalten auf die CPU mit geändertem Betriebssystem ( z.B. bei Fehlerkorrekturen )
    • Diese Funktion kann nur dann genutzt werden, wenn die Änderungen im BESY
        dieses zulassen. Es ist unbedingt die Readme zum BESY zu beachten.

Die folgende Abbildung skizziert allgemein die Abläufe während der Vorgänge "Ankoppeln"
und "Aufdaten" basierend auf Ausgabestand > V2. Ausgangspunkt des dargestellten
Ablaufes ist, dass sich der Master (CPU 0) im Solobetrieb befindet.




                                         Seite 14
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        Master-CPU (CPU 0)                                                   Reserve-CPU (CPU 1)

                RUN                            Ankoppeln                             STOP

                                     Reserve fordert ANKOPPELN an


Löschen, Laden, Erzeugen von                                             Löschen, Laden, Erzeugen von
Bausteinen nicht mehr möglich.                                           Bausteinen nicht mehr möglich.
 Keine Test- und Inbetriebset                                             Keine Test- und Inbetriebset
zungsfunktionen mehr möglich.                                            zungsfunktionen mehr möglich.


                         Vergleich von Speicherausbau, Betriebssystem-Version
                                          und FEPROM-Inhalt


                    Kopieren Ladespeicherinhalt *)
                    Kopieren Anwenderprogramm-Bausteine des Arbeitsspeichers    *)




                                                                           Alle Verbindungen werden
                                                                                  abgebrochen


                                                                            Aufnahme der DP-Slaves


                                      Übernahme der Verbindungen


                                                 Aufdaten
                                              siehe Bild 1-2



 Restriktionen aufheben; verzö                                            Restriktionen aufheben; verzö
gerte Bearbeitungen nachholen                                            gerte Bearbeitungen nachholen




                            Systemzustand Redundant oder Master/Reserve-
                              Umschaltung mit STOP der neuen Reserve




*)    Bei eingeschalteter Option Umschalten auf CPU mit geänderter Konfiguration" wird
     kein Ladespeicher-Inhalt kopiert; was aus den Anwenderprogramm-Bausteinen des
     Arbeitsspeichers (OBs, FCs, FBs, DBs, SDBs) der Master-CPU kopiert wird, ent-
     nehmen Sie dem Abschnitt 1.2.3.


                    Bild 11: Ablaufdarstellung der Schritte "Ankoppeln" und "Aufdaten"




                                                 Seite 15
SIMATIC PCS 7



Beim Aufdaten wird die Bearbeitung der Kommunikationsfunktionen und der OBs
abschnittsweise eingeschränkt. Ebenso werden alle dynamischen Daten (Inhalte der
Datenbausteine, Zeiten, Zähler und Merker) auf die Reserve–CPU übertragen.


               M aster-C P U (C P U 0)                                                              R eserve-C P U (C P U 1)


                            RUN                                    Au fd aten                                S TO P


             S tatu sm eld u n g Au fd aten " an
                alle ang em eld eten P artn er


           as yn ch ro n e S F C s fü r D aten sätze
                w erd en n eg ativ qu ittiert*)



      M eld un g en w erd en verzö g ert *)


            alle O B s b is P rio ritätsklasse 15
             (in cl. O B 1) w erd en verzög ert


           S tart d er Ü b erw ach u n g au f m ax.
                 Z yklu szeitverlän g eru ng

                                        M aster ko p iert Inh alte d er g eän derten D aten b au stein e


       L au fen d e K om m .-Au fträg e w erd en
         verzö g ert b zw . n eu e abg elehn t *)


           S tart d er Ü b erw ach u n g au f m ax.
              K o m m u n kation sverzö g eru ng


     O B s d er P rioritätsklassen > 15 w erd en
           verzö g ert, m it Au sn ah m e d es
     W eckalarm -O B m it S on d erb eh and lu n g


        S tart d er Ü b erw ach u n g au f m ax.
       S p errzeit fü r P rio ritätsklassen > 15


     G g f. B earb eitu n g d es W eckalarm -O B
      m it S on d erb eh and lun g (P rio . > 15 !)

                                                          M aster ko p iert Au sg än g e


           S tart d er m in . P erip h erieh altezeit


                                              M aster ko p iert d ie In h alte d er D aten b au stein e,
                                           d ie sich seit d em letzten K o p ieren g eänd ert h ab en
                                                                                                                      M asterschafts
                                                    M aster ko p iert Z eiten, Z äh ler, M erker,                        w echsel
                                                      E ing än g e u n d d en D iag no sep u ffer



      *)    E in e au sfüh rlich e B esch reib u ng d er jew eils betro ffen en S F C s, S FB s u nd
           K o m m un ikation sfu n ktion en fin d en S ie in d en n ach folg end en Ab sch n itten .


                                      Bild 12: Bearbeitungsschritte während des "Aufdatens"




Beschreibung der einzelnen Arbeitschritte
                                                                     Seite 16
SIMATIC PCS 7


• Alle asynchron ablaufenden Systemfunktionen, die auf Datensätze von
  Peripheriebaugruppen zugreifen (SFC13, SFC51, SFC55 - SFC59) werden bis zum
  Abschluß des Aufdatens als „negativ“ quittiert
• Die Meldefunktionen werden bis zum Abschluß des Aufdatens verzögert.
• Die Bearbeitung des Organisationsbausteines OB1 und aller Organisationsbausteine bis
  einschließlich Prioritätsklasse 15 wird verzögert.
• Es werden die Datenbausteininhalte übertragen, die sich seit dem Ankoppeln geändert
  haben.
• Alle Kommunikationsaufträge, aus denen die CPU selbst Aufträge an andere Baugruppen
  (z. B. Peripherie) ableitet, werden negativ quittiert.
• Alle verbleibenden Kommunikationsfunktionen werden verzögert und nach Abschluß des
  Aufdatens nachgeholt.
• Die Organisationsbausteine mit Prioritätsklasse > 15 werden verzögert, mit Ausnahme
  des Weckalarm–Organisationsbausteins mit Sonderbehandlung. Es erfolgt keine
  Bearbeitung des Anwenderprogramms und keine Peripherieaktualisierung mehr.
• Ausführen des in der Projektierung festgelegten Weckalarm–Organisationsbaustein, falls
  er eine Prioritätsklasse > 15 hat. Falls Sie ihm eine Prioritätsklasse < 15 zugeordnet
  haben, wird er verzögert, bis der Übergang in den Systemzustand "Redundant" bzw. die
  Master/Reserve–Umschaltung erfolgt ist. In beiden Fällen ist für diesen
  Organisationsbaustein keine Äquidistanz zu den früheren Aufrufen mehr gewährleistet.
• Übertragung:
   der Ausgänge und der kompletten Datenbausteininhalte, die sich erneut geändert haben
   der Zeiten, Zähler, Merker und Eingänge
   des Diagnosepuffers
• Alle zuvor gesetzten Restriktionen werden aufgehoben. Die verzögerten Alarme und
  Kommunikationsfunktionen werden nachgeholt. Alle Organisationsbausteine werden
  wieder bearbeitet.




                                         Seite 17
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5.4    H-Parameter für CPU-Test und Betriebsart "Aufdaten"

Im Register "H-Parameter" können Sie die Parameter zum erweiterten CPU-Test eines H-
Systems sowie Überwachungszeiten für das Ankoppeln und Aufdaten einstellen:




                            Bild 13: Konfigurationsdialog der H-Parameter


Reaktion auf RAM/PAA-Fehler

Wählen Sie, wie das H-System reagieren soll, wenn ein Fehler im Vergleich der RAM-
Bereiche und der Prozeßabbilder der Ausgänge auftritt:

FEHLERSUCHE:             siehe folgende Seiten unter Betriebszustand "FEHLERSUCHE"
Stop des H-Systems:      Gesamtes H-System wird in den Systemzustand "STOP" versetzt.
STOP der Reserve:        Reserve-CPU wird in den Betriebszustand "STOP" versetzt, Master-
                         CPU bleibt im Zustand "RUN" (Systemzustand "Solobetrieb").


Maximale Anzahl der Versuche

Der Wert ist fest auf 10 eingestellt. Solange die maximale Anzahl der Versuche noch nicht
erreicht ist, initiiert die CPU nach der "Wartezeit zwischen zwei Versuchen" ( 60 sec ) den
Vorgang "Aufdaten".


Weckalarm-OB mit Sonderbehandlung
                                              Seite 18
SIMATIC PCS 7



Die Sonderbehandlung des Weckalarm-OBs besteht darin, daß er vom Betriebssystem
gesondert aufgerufen wird, nachdem bereits alle Alarme gesperrt sind. Durch den
zusätzlichen Aufruf verkürzt sich die Zeit, in der kritische Peripherieteile nicht bearbeitet
werden (Sperrzeit für Prioritätsklassen > 15). Eine "0" bedeutet: kein Weckalarm-OB mit
Sonderbehandlung.

Wichtig:
Achten Sie darauf, daß der Weckalarm-Organisationsbaustein, dessen Nummer Sie
eingeben, eine Priorität größer 15 hat. Nur dann wird er unmittelbar vor dem Start der
Sperrzeit für Prioritätsklassen > 15 aufgerufen.

Wichtig (bei Einsatz von F–Technik):
Um ein Ansprechen der Zeitüberwachung bei einer Master-Reserve-Umschaltung zu
vermeiden, muss der Weckalarm-Organisationbaustein mit F-Technik hier eingetragen
werden.


5.5    Überwachungszeiten für das Ankoppeln und Aufdaten
Über die Schaltfläche "Berechnen" im Register "H-Parameter" des Eigenschaftsdialogs der
H-CPU erreichen Sie den nachfolgenden Dialog und können sich die Überwachungszeiten
von System ermitteln lassen.




                        Bild 14: Dialog zur Berechnung der Überwachungszeiten


Mit den Default-Einstellungen (alle Parameter mit 0 belegt) sind alle Überwachungszeiten
deaktiviert.
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Weitere Hinweise zu den Überwachungszeiten finden Sie im Handbuch
"S7-400H Hochverfügbare Systeme". Dieses Handbuch ist über die Internetseiten des
Customer Supports unter der BeitragsID "1186523" erhältlich.


5.6     Betriebszustand "RUN"

Bis auf die unten beschriebenen Ergänzungen verhalten sich die CPUs der S7–400H im
Betriebszustand "RUN" genauso wie die Standard–CPUs der S7–400.
In den folgenden Systemzuständen wird das Anwenderprogramm von mindestens einer CPU
bearbeitet:
                                       Solobetrieb
                                  Ankoppeln und Aufdaten
                                        Redundant


5.6.1    Systemzustand "Solobetrieb", "Ankoppeln" und "Aufdaten"

In den obengenannten Systemzuständen befindet sich die Master–CPU im Zustand "RUN"
und bearbeitet das Anwenderprogramm allein.


5.6.2    Systemzustand "Redundant"

Im Systemzustand "Redundant" befinden sich Master–CPU und Reserve–CPU im Zustand
"RUN". Beide CPUs arbeiten das Anwenderprogramm synchron ab und überprüfen sich
gegenseitig.
Im Systemzustand "Redundant" ist ein Testen des Anwenderprogramms mit Haltepunkten
nicht möglich.
Der Systemzustand "Redundant" wird bei folgenden Fehlerursachen verlassen:

  • Ausfall einer CPU
  • Ausfall der Redundanzkopplung (Synchronisationsmodul oder Lichtwellenleiter)
  • Fehler beim Vergleich des RAM (Vergleichsfehler)


5.6.3    Betriebszustand "HALT"

Bis auf die unten beschriebenen Ergänzungen verhält sich die S7–400H im Betriebszustand
"HALT" genauso wie eine S7–400 Standard–CPU. Der Betriebszustand "HALT" nimmt eine
Sonderstellung ein. Er wird nur zu Testzwecken eingenommen.
Wann ist der Betriebszustand "HALT" möglich?
Der Betriebszustand "HALT" ist nur vom Betriebszustand "ANLAUF" und vom
Betriebszustand "RUN" des Solobetriebs aus erreichbar.
Solange von der CPU 417–4H der Betriebszustand "HALT" eingenommen wird, ist ein
Ankoppeln und Aufdaten nicht möglich und die Reserve–CPU bleibt mit einer
Diagnosemeldung im Zustand " STOP".




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5.6.4     Betriebszustand "FEHLERSUCHE"

Während des Selbsttests vergleichen Master– und Reserve–CPU ihre Speicherinhalte.
Deckt der Test unterschiedliche Speicherinhalte auf, so wird ein Vergleichsfehler gemeldet.
Als Reaktion auf einen Vergleichsfehler ist der Betriebszustand "FEHLERSUCHE"
voreingestellt (Default–Reaktion). Aufgabe der Fehlersuche ist es, eine fehlerhafte CPU zu
erkennen.
Die Fehlerreaktion auf einen Vergleichsfehler kann von Ihnen per Projektierung geändert
werden (z.B. Reserve–CPU geht bei einem Vergleichsfehler in den Zustand "STOP" anstatt
in den Zustand "FEHLERSUCHE").



                   Selbsttest erkennt unterschiedliche Speicherinhalte in beiden CPUs(Vergleichsfehler)




                    System verläßt den Systemzustand Redundant und geht in den Solobetrieb.
                             Master-CPU bleibt im RUN
                             Reserve-CPU geht in FEHLERSUCHE. Es ist keine Kommunikation
                    möglich.




                                      Reserve-CPU bearbeitet kompletten Selbsttest.
                         Fehler erkannt?                                    kein Fehler erkannt?



                   Reserve-CPU geht in den                          Reserve-CPU koppelt sich
                   Betriebszustand Defekt.                          wieder an und datet auf.
                   Master-CPU arbeitet weiterhin im                 Betriebssystem führt eine
                   RUN.                                             Master-Reserve-Umschaltung
                                                                    durch.




                                  Bild 15: Ablauf der Fehlersuche im Solobetrieb


Deckt der Selbsttest einen Vergleichsfehler auf, dann verläßt die S7–400H den
Systemzustand "Redundant" und die Reserve–CPU arbeitet im Betriebszustand
"FEHLERSUCHE" weiter. Während der Fehlersuche bearbeitet die Reserve–CPU den
kompletten Selbsttest; die Master–CPU verbleibt im Zustand "RUN".

Reaktion bei wiederkehrendem Vergleichsfehler
Die Reaktion auf einen wiederkehrenden Vergleichsfehler ist davon abhängig, ob nach der
Fehlersuche der Fehler im folgenden Selbsttestzyklus (Defaulteinstellung 90 min.) oder erst
später auftritt.

Reaktion bei wiederkehrendem Vergleichsfehler
Vergleichsfehler tritt wieder auf ...          Reaktion
im ersten Selbsttestzyklus nach der            Reserve–CPU geht mit Diagnoseeintrag "Vergleichsfehler" in
Fehlersuche                                    "STOP". Master–CPU bleibt im "RUN".
nach zwei oder mehreren Selbsttestzyklen Reserve–CPU geht in "FEHLERSUCHE". Master–CPU bleibt im
nach der Fehlersuche                     "RUN".




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Selbsttest
Die S7-400H führt umfangreiche Selbsttests aus. Dabei werden folgende Teilgeräte
überprüft:
    • Kopplung der Zentralgeräte
    • Zentralbaugruppen
    • Prozessor/ASIC
    • Speicher


Die Selbsttest werden im Zustand "Anlauf" und im zyklischen Betrieb durchgeführt. Jeder
erkannte Fehler wird gemeldet.


Selbsttest im Anlauf
Beim ungepufferten Anlauf durchläuft jedes Teilgerät vollständig sämtliche
Selbsttestfunktionen.
Hinweis:
Durch kurzes betätigen des Schlüsselschalter auf die Position "MRES" kann die
Selbsttestzeit verkürzt werden.


Selbsttest im zyklischen Betrieb
Der komplette Selbsttest wird auf mehrere Zyklen aufgeteilt. Je Zyklus wird ein kurzer
Abschnitt des Selbsttests ausgeführt, so dass die Steuerung nur unwesentlich belastet wird.




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5.7      Zustands– und Fehleranzeigen

Die zwei LEDs "RUN" und "STOP" auf der Frontplatte der CPU informieren Sie über den
gerade aktiven CPU–Betriebszustand.

        LED                  Bedeutung
        RUN      STOP

        H        D         CPU ist im Zustand "RUN".
        D        H         CPU ist im Zustand "STOP". Das Anwenderprogramm wird nicht
                           bearbeitet. Ein Wiederanlauf oder ein Warmstart/Neustart ist möglich.
                           Wurde der Zustand " STOP " durch einen Fehler ausgelöst, ist zusätzlich
                           die Störanzeige (LED "INTF" oder "EXTF") gesetzt.
        B        B         CPU ist im Zustand "DEFEKT". Zusätzlich blinken auch die LEDs "INTF",
        2 Hz     2 Hz      "EXTF" und "FRCE".

        B        H         Der Zustand "HALT" wurde durch Testfunktionen ausgelöst.
        0,5 Hz
        B        H         Es wurde ein Warmstart/Neustart/Wiederanlauf angestoßen. Je nach
        2 Hz               Länge des aufgerufenen Organisationbausteines kann es eine Minute und
                           länger dauern, bis der Warmstart/Neustart/Wiederanlauf ausgeführt ist.
                           Geht die CPU auch dann nicht in den Zustand "RUN", dann liegt
                           beispielsweise ein Fehler in der Projektierung der Anlage vor.
        X        B         Die CPU fordert ein "Urlöschen" an.
                 0,5 Hz
        X        B         Der Vorgang "Urlöschen" wird ausgeführt.
                 2 Hz

D = LED ist dunkel; H = LED leuchtet; B = LED blinkt mit der angegebenen Frequenz; x = LED–Zustand ist irrelevant




CPU 41x-4H Zustandsanzeigen
Die drei LEDs "MSTR", "RACK0" und "RACK1" auf der Frontplatte der CPU 41x-4H
informieren Sie über die am Synchronisationsmodul eingestellte Baugruppenträger-Nummer
und welche CPU die Prozeßführung für die geschaltete Peripherie hat.

        LED                                 Bedeutung
        MSTR       RACK0 RACK1
        H          x          X          CPU hat die Prozeßführung für geschaltete Peripherie
        X          H          D          CPU auf Baugruppenträger mit Nummer 0
        X          D          H          CPU auf Baugruppenträger mit Nummer 1




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5.8    Unterschied Standard CPU / H - CPU


Zusätzliche Funktionen der H–Systeme

Funktion               Zusätzliche Programmierung
Redundanzfehler–       Peripherie–Redundanzfehler–Organisationsbaustein (OB 70)
Organisationsbausteine CPU–Redundanzfehler– Organisationsbaustein (OB 72)
                       Kommunikations–Redundanzfehler– Organisationsbaustein (OB 73)
                       Detailinformationen finden Sie im Referenzhandbuch
                       "Systemsoftware für S7-300/400 System-und Standardfunktionen"
                       ( siehe CS-Internet-Seiten BeitragsID 1214574)
Systemfunktionen für     Mit der Systemfunktion SFC90 "H_CTRL“ können Sie Abläufe in dem
H–Systeme                H–System beeinflussen.
Hochverfügbare           Hochverfügbare Verbindungen können projektiert werden. Es ist keine
Kommunikations-          zusätzliche Programmierung erforderlich.
verbindungen             Beim Einsatz von hochverfügbaren Verbindungen können Sie die
                         Systemfunktionsbausteine für projektierte Verbindungen benutzen.
Selbsttest               Der Selbsttest wird automatisch durchgeführt, es ist keine zusätzliche
                         Programmierung erforderlich.
Geschaltete Peripherie   Keine zusätzliche Programmierung erforderlich
Information in der       Über die Teilliste mit der SZL–ID W#16#xy71 erhalten Sie
Systemzustandsliste      Informationen über den aktuellen Zustand des H–Systems.
                         Über die Teilliste mit der SZL–ID W#16#xy75 erhalten Sie Auskunft
                         über den Zustand der Kommunikation zwischen dem H–System und
                         den geschalteten DP–Slaves.
Überwachungen beim       Das Betriebssystem überwacht die folgenden vier projektierbaren
Aufdaten                 Zeiten:
                         Maximale Zykluszeitverlängerung
                         Maximale Kommunikationsverzögerung
Ab Ausgabestand >        Maximale Sperrzeit für Prioritätsklassen > 15
V2                       Minimale Peripheriehaltezeit
                         Es ist keine zusätzliche Programmierung erforderlich.




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Einschränkungen bei der H - CPU gegenüber der Standard CPU

 Funktion                         Einschränkung bei H - CPU
 Wiederanlauf                     Die Funktion "Wiederanlauf" ist nicht möglich. Der
                                  Organisationsbaustein OB101 wird nicht unterstützt.
 Multicomputing                   Die Funktion "Multicomputing" ist nicht möglich. Der
                                  Organisationsbausteine OB60 und die Systemfunktion SFC35
                                  werden nicht unterstützt.
 Hintergrund–                     Der Organisationsbaustein OB90 wird nicht unterstützt.
 Organisationsbaustein
 CPU–Hardwarefehler               Der Organisationsbaustein OB84 wird nicht unterstützt. Beim
                                  Auftreten eines sporadischen Schnittstellenfehlers trägt die
                                  CPU den Fehler in den Diagnosepuffer ein und läuft weiter.
 Globaldaten–Kommunikation        GD–Kommunikation ist nicht möglich (weder zyklisch noch
                                  durch Aufruf der Systemfunktionen SFC60 "GD_SND" und
                                  SFC61 "GD_RCV")
 Basiskommunikation               Kommunikationsfunktionen (SFCs) für die
                                  Basiskommunikation werden nicht unterstützt.
 Querverkehr für DP–Slaves        Diese Funktion ist in STEP 7 nicht projektierbar.
 Äquidistanz für DP–Slaves        keine Äquidistanz für DP–Slaves im H–System
 Synchronisation von DP–Slaves Die Synchronisation von DP–Slave–Gruppen ist nicht
                               möglich. Die Systemfunktion SFC11 "DPSYC_FR" wird nicht
                               unterstützt.
 Nichtinitialisierte Lokaldaten   Wenn Lokaldaten in einem Datenbereich (Merker,
                                  Datenbausteine, usw.) abgelegt werden oder wenn sie den
                                  Programmablauf beeinflussen, müssen diese Lokaldaten
                                  initialisiert werden. Nichtinitialisierte Lokaldaten führen bei
                                  einem H–System zu einem Synchronisationsfehler. Das
                                  System geht in den Zustand "Solobetrieb" bzw. wenn nur eine
                                  CPU zur Verfügung steht in den Zustand "STOP".
 Laufzeitverhalten                Die Befehlsausführungszeit ist bei der CPU 41x–4H
                                  geringfügig langsamer als bei der CPU 41x–4 (siehe Kap. 16
                                  Referenzhandbuch "S7-400 und M7-400 Baugruppendaten").
                                  Dies ist bei allen zeitkritischen Anwendungen zu
                                  berücksichtigen. Gegebenenfalls müssen Sie die
                                  Zyklusüberwachungszeit erhöhen.
 Verzögerungen und Sperren        Beim Aufdaten werden
                                  die asynchronen Systemfunktionen für Datensätze negativ
                                  quittiert
                                  Meldungen verzögert
                                  alle Prioritätsklassen bis 15 zunächst verzögert
                                  Kommunikationsaufträge abgelehnt bzw. verzögert
                                  schließlich alle Prioritätsklassen gesperrt.




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6     Projektierung einer SIMATIC H-Station


6.1    Einfügen einer SIMATIC H-Station in ein Projekt
Die SIMATIC H-Station ist im SIMATIC Manager als eigenständiger Stationstyp vorhanden und wird
über die Menüfolge "Einfügen > Station > SIMATIC H-Station" in das Projekt eingefügt.




                   Bild 16: Einfügen einer SIMATIC H-Station in den SIMATIC Manager


Nur dieser Stationstyp ermöglicht die Projektierung von zwei Zentralgeräten mit je einer H-CPU und
damit den redundanten Aufbau einer H-Station.




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6.2    Konfigurieren der Hardware einer H-Station.
Zunächst wird, wie bei einer S7 400 Station, der gewünschte Baugruppenträger in die Station
eingefügt. Bestückt wird dieser auch wie bei einer Standard Station mit Stromversorgung bzw
redundanten Stromversorgungen und der gewünschten H-CPU (414H / 417H). In diese H-CPU
müssen zusätzlich noch die Sync-Module auf den Steckplätzen "IF1" und "IF2" eingefügt werden.




                       Bild 17: Ansicht der H-Station in der Hardwarekonfiguration




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6.3     Projektierung des Industrial Ethernet CP zur Anlagenbuskommunikation

Beim Einsatz eines H-Systems ist als Anlagenbus nur Industrial Ethernet zulässig. Das H-System
unterstützt ferner nur das ISO Protokoll und nicht TCP/IP. Hierdurch ist auch die Wahl des Ethernet
CP eingeschränkt. Es können somit ausschließlich ISO- oder Multi-Protokoll CPs eingesetzt werden.




                                              Bild 18:


Bei Einsatz eines Multiprotokoll-Kommunikationsprozessores ist darauf zu achten, dass die Option
zur Nutzung des IP-Protokolls deaktiviert ist.




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7    Redundanter PROFIBUS-DP mit einkanalig geschalteter Peripherie
Beim einkanalig geschalteten Aufbau sind die Ein–/Ausgabebaugruppen einfach (einkanalig)
vorhanden. Sie können aber von beiden Teilsystemen über einen redundanten PROFIBUS-
DP angesprochen werden.
Der Aufbau mit einkanalig geschalteter Peripherie ist möglich mit dem dezentralen
Peripheriegerät ET 200M mit aktiven Rückwandbusmodulen und redundanter PROFIBUS–
DP–Slaveanschaltung "IM 153–2". Jedes Teilsystem der S7–400H ist (über eine DP–
Masterschnittstelle) mit einer der beiden DP–Slave–Schnittstellen der ET 200M verbunden.
Außerdem ist über den DP/PA Link "IM 157" eine redundante Anbindung an den
PROFIBUS–PA möglich.




                                                              Einkanalig geschaltete
                                                              dezentrale Peripherie ET 200M
                                                              mit 2 x IM153-2




                                                               Einkanalig geschaltete
                                                               dezentrale Peripherie
                                                               DP/PA-Link mit 2 x IM 157



                                                                                     DP/PA
                                                                                     Koppler




                                                                          Profibus PA




                       Bild 19: Einkanalig geschaltete dezentrale Peripherie




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Allgemeine Aufbauregeln:
Wenn Sie einkanalig geschaltete Peripherie einsetzen, muß der Aufbau immer symmetrisch
sein, d.h.:
 • die CPU 41x–4 H und weitere DP–Master müssen sich in beiden Teilsystemen auf den
   gleichen Steckplätzen befinden (z.B. in beiden Teilsystemen auf Steckplatz 4) oder
 • die DP–Master müssen in beiden Teilsystemen an die gleiche integrierte Schnittstelle an-
   geschlossen sein (z.B. an die PROFIBUS–DP–Schnittstellen der beiden CPU 41x–4 H).
 • die DP–Slaves (IM 153-2 / IM 157) müssen pro ET200 Zeile beide die gleiche DP Adresse
   haben.




              I/O Konfiguration
              Redundanter PROFIBUS mit IM 153-2

                                                                          Redundante IM 153-2
                                                                          Redundante IM 153-2




                 Profibus-DP




                                                         L+                       ET 200M
                                                         L+              mit aktivem Rückwandbus

                                                                    Busmodul

                                                               IM
                                                                               Aktiver
                                                                               Rückwandbus
                                                               IM




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                        Bild 20: I/O Konfiguration "Redundanter PROFIBUS-DP"




7.1   Redundante PROFIBUS DP-Anschaltung (IM 153-2 und IM 157)


Red. PROFIBUS DP-Anschaltung IM153-2 für ET200M
Die Anschaltung IM 153-2 (6ES7153-2AA02-0XB0) ermöglicht den Aufbau redundanter
PROFIBUS-DP-Systeme. Bei einem Ausfall des aktiven Zweiges übernimmt die passive IM
153-2 stoßfrei die entsprechenden Funktionen. Die aktive Schnittstelle wird durch das
Leuchten der LED "ACT" auf der entsprechenden IM 153–2 angezeigt. Für den redundanten
Betrieb werden zwei IM 153-2 auf das Busmodul (6ES7 195-7HD00-0XA0) montiert.




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SIMATIC PCS 7


Hinweis:
Die Anschaltung IM 153-2 kann auch für Standardaufbauten benutzt werden. Wenn die
Busmodule A oder D verwendet werden, dann kann die Funktion "Zeitstempelung" genutzt
werden. D.h. Signale können mit einem Zeitstempel auf Signaländerung überwacht werden.
Hierzu sind für die für die Funktion "Zeitstempelung" zugelassene Baugruppen zu verwenden
(z. B SM 321-7BH...).


Red. PROFIBUS-PA Anbindung mit IM 157 DP/PA Link
Für die redundante Anschaltung von PROFIBUS PA Komponenten steht der IM157 DP/PA
Link zur Verfügung. Es ist nur noch eine Ausführung für den erhöhten Temperaturbereich
erhältlich (6ES7157-0AA81-0XA0).
Das DP/PA Link Modul ist ein Gateway, welches PROFIBUS-DP und PROFIBUS-PA
miteinander verbindet. Die unterschiedlichen Übertragungsraten der Bussysteme werden
durch den DP/PA Link entkoppelt. Die Baugruppe ist ein Slave am PROFIBUS-DP und ein
Master am PROFIBUS-PA. Das DP/PA Link wird gebildet aus der Anschaltungsbaugruppe
IM 157 und einem oder mehreren DP/PA Kopplern. Diese bilden die physikalische
Schnittstelle zwischen dem PROFIBUS-DP und dem PROFIBUS-PA. Für den redundanten
Betrieb werden zwei IM 157 auf das Busmodul (6ES7 195-7HE80-0XA0) montiert. Für die
PA-Koppler werden die Module (6ES7 195-7HF80-0XA0) benötigt.

DP/PA Koppler
Die Koppler haben folgende Funktion:
- Umsetzen des Datenformates von asynchron (11 Bit/Zeichen) auf synchron (8 Bit/Zeichen)
- Umsetzung der Übertragungsrate
- Speisung der Feldgeräte mit Energie
- Begrenzung des Speisestromes durch Barrieren. (bei der Ex-Variante wird der Speisestrom
110 mA begrenzt, bei der Nicht-Ex-Variante auf 400 mA)
Die Anzahl der anschließbaren Slaves bzw. Feldgeräte ist begrenzt durch die Energie-
entnahme der Feldgeräte.
Der DP/PA Koppler selbst muß außerhalb des Ex-Bereiches installiert werden.


Hinweis:
Der DP/PA Koppler ist bei der Projektierung in der Hardwarkonfiguration transparent. Die
IM157 Module werden direkt an den Bus des entsprechenden Mastersystems gehängt.


Es gibt folgende Varianten des DP/PA Kopplers:
Nicht-Ex-Variante mit maximal 400 mA Ausgangsstrom
6ES7 157-0AC80-0XA0           - erweiterter Temperaturbereich

Ex-Variante mit maximal 110 mA Ausgangsstrom
6ES7 157-0AD81-0XA0         - Koppler ib für PROFIBUS-PA für den Einsatz in den Ex-
                            Zonen 1 und 2

Ausfall der einkanalig geschalteten Peripherie
Im Störungsfall verhält sich das H–System mit einkanalig geschalteter Peripherie wie folgt:
    • Bei Ausfall der Peripherie ist die gestörte Peripherie nicht mehr verfügbar.
    • Bei Ausfall eines Teilsystems, eines DP–Mastersystems oder einer DP–Slave–
      Anschaltung IM153–2 bzw. IM 157 ist die einkanalig geschaltete Peripherie für den
      Prozeß weiterhin verfügbar. In diesem Fall übernimmt das zweite Teilsystem die
      Bearbeitung der Informationen.
                                           Seite 31
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7.1.1    Übersicht der verwendbaren ET200 Busmodule

        Verwendung:                                     MLFB-Nummer:

        ET200 IM153-1/-2 (nicht redundanter Aufbau)     6ES7 195-7HA00-0XA0 Kopfmod.
        ET200 2 x einfach breite I/O Baugruppen         6ES7 195-7HB00-0XA0
        ET200 1 x doppelt breite I/O Baugruppen         6ES7 195-7HC00-0XA0
        ET 200 2 x IM153-2 (redundanter Aufbau)         6ES7 195-7HD00-0XA0 Kopfmod.
        DP/PA Link 2 x IM157 (redundanter Aufbau)       6ES7 195-7HE80-0XA0 Kopfmod.
        DP/PA Koppler                                   6ES7 195-7HF80-0XA0
        Trennbusmodul                                   6ES7 195-7HG00-0XA0



7.1.2    PROFIBUS-Stecker

Der Profibusstecker hat einen schrägen Kabelabgang, eine kurze Bauform und beinhaltet die
Trennfunktion bei eingelegtem Widerstand (6ES7 972-0BB40-0XA0).

Wichtig:
Diese Stecker sind für die neue CPU Generation unbedingt erforderlich.




                                          Seite 32
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8        Redundante Stromversorgung der Module einer ET200 Zeile

Um dem Gedanken der Redundanz auch bei der Stromversorgung der I/O-Module
Rechnung zu tragen, wird die Einspeisezeile dieser Module über Entkopplungsdioden
versorgt.




                                                    Einspeisezeile für DC 24 V redundante Ausführung
               Diodenentkopplung                                   für ET200 I/O Module
             mit Brückengleichrichter




    DC       DC


                                                     IM153-2




                             Bild 21: Redundante Stromversorgung der ET 200M




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9    Anschluss von einkanaligen Geräten an einen redundanten Profibus
Zum Anschluss von einkanaligen Geräten an einen redundanten Profibus ist ein Y-Link
erforderlich.
(Weitere Informationen zu den Y-Link Modulen finden Sie auf den Internetseiten des
Customer Supports unter der Beitrags-ID 6847578)




               Bild 22: Verwendung eines Y-Link Moduls am redundanten PROFIBUS-DP

Zur Zeit sind hinter einen Y-Link nur Norm-Slaves des PROFIBUS-DP anwendbar.
DP V1 Slaves, Operator Panels und Text Displays können nicht verwendet werden.

Zur Projektierung eines Y-Links in der HW-Konfig gehen Sie wie folgt vor:
1. Wählen Sie den DP/PA-Link "IM157" (MLFB 6ES7 157-0AA81-0XA0) aus dem
   Baugruppenkatalog aus.




                                            Bild 23:



                                            Seite 34
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2. Nach der Vergabe der Profibusadresse erhalten Sie einen Auswahldialog ob Sie
   DP- oder PA-Geräte an das unterlagerte Bussystem anschließen wollen.




                         Bild 24: Dialog zum Festlegen des Mastersystems


Eine Liste der anschließbaren Slaves finden Sie im Gerätehandbuch zum Y-Link. Bitte
bedenken Sie, dass nicht für alle aufgeführten Geräte auch PCS7-Treiberbausteine zur
Verfügung stehen. Ob für das von Ihnen ausgewählte Gerät ein solcher Baustein zur
Verfügung steht, erfahren Sie auf Anfrage über das PCS7 Support Center.




                                            Seite 35
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10       H-System Konfigurationsänderung im Run ( H-KiR )

Wichtig:
Voraussetzung zur Nutzung dieser Funktion ist der Firmwarestand > V2.0.


Wie läuft eine Hardwareänderung ab?

Sofern die betroffenen Hardware–Komponenten zum Ziehen oder Stecken unter Spannung
geeignet sind, kann der Hardware–Umbau im Systemzustand "Redundant" erfolgen. Da
jedoch das Laden einer geänderten Hardware–Konfiguration im Systemzustand "Redundant"
zum Stop des H–Systems führen würde, muß dieses vorübergehend in den Solobetrieb
gebracht werden. Im Solobetrieb wird dann der Prozeß nur von einer CPU gesteuert,
während an der anderen CPU die gewünschten Konfigurationsänderungen durchgeführt
werden.


Konfigurationsänderungen die über H-KiR durchgeführt werden können.


     •         Hinzufügen oder Entfernen von Komponenten der Dezentralen Peripherie, wie
               - DP–Slaves mit redundanter Anschaltung (z.B. ET 200M oder PA–Link)
               - Baugruppen in modularen DP–Slaves
               - PA–Koppler
               - PA–Geräte
     •         Ändern von bestimmten CPU–Parametern:
               Die änderbaren CPU-Parameter sind im Eigenschaftsdialog (ab V5.1) der
               CPU durch blaue Schrift gekennzeichnet. Sollte in Windows die Schrift für
               Dialoge auf blau eingestellt sein, sind diese Parameter durch schwarze Schrift
               kenntlich gemacht.
     •         Ändern der Speicherbestückung der CPU:
     •          Betriebssystemupdate:
               Das Ändern des Betriebssystem (Fehlerkorrektur) über H-KiR ist nur dann
               möglich, wenn die neue Version des Betriebssystems dieses zulässt.
               Entscheidend hierfür ist, welche Änderungen im Betriebssystem
               vorgenommen wurden. Deshalb kann diese Funktion nicht in allen Fällen
               garantiert werden.

Konfigurationsänderungen, die über H-KiR NICHT durchgeführt werden können.
     •         Netzparameter für redundante Profibusstränge
     •         Umparametrieren von vorhandenen Baugruppen
               Baugruppen werden von der CPU nur nach ziehen/stecken neu parametriert
               oder wenn sie neu in das System aufgenommen werden. Eine durch H-KiR
               geänderte Baugruppenkonfiguration wird somit erst durch Ziehen / Stecken
               der betreffenden Baugruppe wirksam.

               ACHTUNG!
               Eine durch die Systemfunktion SFC57 erzwungene Nachparametrierung einer
                                           Seite 36
SIMATIC PCS 7


    Baugruppe hat einen Reset der Baugruppe zur Folge. Bei dieser Aktion fallen
    alle Signale dieser Baugruppe kurzzeitig ab.
•   Änderungen der Verbindungsprojektierung
    Verbindungen können direkt im redundanten Betrieb des H-Systems von
    NetPro aus über "Zielsystem > Laden > Markierte Verbindungen" geladen
    werden.

•   Änderungen im Anwenderprogramm
    Änderungen werden im redundanten Betrieb über das Änderungsladen des
    CFC durchgeführt.
•   Gesamtladen des Anwenderprogramms
    ACHTUNG!
    Bei H-KiR werden vor der Master/Reserve-Umschaltung dynamische Daten
    abgeglichen. Nach einem Gesamtladen können sich Strukturen im
    Anwenderprogramm geändert haben und somit dynamisch Daten in einem
    falschen Zielbereich übertragen werden.




      Bild 25: Dialog zum Umschalten des Betriebszustandes bei H-Systemen




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      Prinzipielle Vorgehensweise:

1.)     Gegebenenfalls Hardware umbauen
2.)     Hardwarekonfiguration offline ändern
3.)     Gewünschte CPU im SIMATIC Manager über "Zielsystem > Betriebszustand" in den
        Zustand "STOP" bringen.
4.)     Neue Hardwarekonfiguration in die gestoppte CPU laden
5.)     Umschalten auf die CPU mit der geänderten Konfiguration.
        Über den Dialog "Betriebszustand" mit der Schaltfläche „umschalten auf...“ den
        Folgedialog öffnen. Hier wird jetzt die Art der durchzuführenden Umschaltung
        ausgewählt und mit der Schaltfläche „umschalten“ ausgelöst.
        Die Reserve–CPU koppelt an, wird aufgedatet und wird Master. Die bisherige
        Master–CPU geht in den Zustand "STOP", das H–System arbeitet mit der neuen
        Hardware–Konfiguration im Solobetrieb weiter.
        Wenn kein Masterwechsel durchgeführt wurde, bleibt das H–System mit der
        bisherigen Master–CPU im Solobetrieb.
        Die Ursache, die zum Abbruch von H-KiR führt, kann dem Diagnosepuffer
        entnommen werden.
6.)     Nachdem eine Master/Reserve Umschaltung durchgeführt wurde, muss der Neustart
        der Reserve CPU von der Engineering Station aus eingeleitet werden.
7.)     Abschließend kann ein Änderngsladen CFC- bzw. SFC-Plänen vorgenommen
        werden. Gegebenenfalls können auch neue Verbindungen nachgeladen werden.

Hinweise:
• Modulare DP-Slave Stationen und DP-PA Links sind stets mit aktivem Rückwandbus
   aufzubauen und möglichst vollständig mit Busmodulen zu bestücken.
• Die Busmodule dürfen nicht im laufenden Betrieb gesteckt und gezogen werden.
Weitere Hinweise siehe Handbuch "S7-400H Hochverfügbare Systeme“




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11   Anlegen einer Operator-Station zum Anschluss an eine S7 400H Station

Damit Ihr PC mit "S7-REDCONNECT" Verbindung mit einem hochverfügbaren SIMATIC S7-
System aufnehmen kann, werden bestimmte Informationen benötigt. Dazu zählen u.a. die
Adressen der beteiligten Busteilnehmer und die verwendeten Netzwerkkarten. Diese
Informationen werden automatisch erzeugt, wenn Sie in Ihr PCS7 V5 Projekt die PCs als
"SIMATIC PC-Station" einbinden.




                            Bild 26: Einfügen einer SIMATIC PC-Station




                        Bild 27: Start des Konfigurationsdialog der PC-Station

Per Doppelklick auf "Konfiguration" öffnet sich die Hardwarekonfiguration für diese PC-
Station:


Aus dem Hardware-Katalog ist nun aus dem Ordner "HMI" eine Applikation für die
betreffenden PC-Station auszuwählen und einzufügen.
              •   WinCC Applikation                      => für einen Server
              •   WinCC Applikation (stby)               => für einen redundanten Server
              •   WinCC Applikation MC                   => für einen Multiclient




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SIMATIC PCS 7




                       Bild 28: Hardwarekatalog in der Hardwarekonfiguration

Anschliessend wird aus dem Ordner "CP-Industrial Ethernet" der Kommunikationsprozessor
CP1613 eingefügt.
Beim Einfügen des CP1613 öffnet sich automatisch der Eigenschaftsdialog, in dem die MAC-
Adresse einzustellen ist. Da das H-System nur ISO Transportverbindungen unterstützt, ist in
diesem Dialog die Nutzung des IP-Protokolls abzuwählen.




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SIMATIC PCS 7



12   Hochverfügbare Kommunikation und redundante Verbindungen
Die Forderung nach einer Verfügbarkeitserhöhung durch Kommunikationskomponenten
(z.B. CP, Bus) bedingt die Redundanz von Kommunikationsverbindungen zwischen den
beteiligten Systemen.
Im Gegensatz zur Standardverbindung besteht eine hochverfügbare Verbindung aus
mindestens zwei Verbindungswegen. Aus Sicht des Anwenderprogramms, der Projektierung
und der Verbindungsdiagnose wird die hochverfügbare Verbindung mit allen ihren
Verbindungswegen durch genau eine ID repräsentiert (wie eine Standardverbindung) und
belegt auch nur eine Verbindungsressource auf der H-CPU. Bei den CPs hingegen belegt
jeder Verbindungsweg über den CP eine Verbindungsressource. Eine hochverfügbare S7-
Verbindung kann, abhängig von der projektierten Konfiguration, aus maximal vier
Verbindungswegen bestehen, von denen jeweils zwei immer aufgebaut (aktiv) sind, um im
Fehlerfall den ununterbrochenen Betrieb zu erhalten. Die Anzahl der Verbindungswege wird
automatisch ermittelt.
Bei den zwei genutzten Verbindungswegen unterscheidet man zwischen der Produktiv- und
Standby-Verbindung. Im Fehlerfall wird die Kommunikation unterbrechungsfrei über die noch
intakte Verbindung fortgeführt. Falls verfügbar (nur bei 4 Wegen), wird versucht ein
Reserveweg aufzubauen, um wieder 2 Verbindungswege nutzen zu können.
Ob ein weiterer Ausfall einer Kommunikationskomponente toleriert wird, muss für jeden
Einzelfall anhand eines Redundanzdiagramms ermittelt werden.
Ist kein Reserveweg verfügbar, wird die Kommunikation über den verbleibenden Weg
fortgeführt. Hierbei ist die Verbindung nicht mehr redundant. Dies bedeutet, dass bei Ausfall
einer weiteren Kommunikationskomponente keine Kommunikation mehr möglich ist.
Ab PCS7 V5.1 besteht die Möglichkeit pro Teilgerät im H-System zwei Industrial Ethernet
CPs in eine redundante Verbindung einzubeziehen. Dieses muss der Anwender durch das
Aktivieren der Checkbox "max. Verbindungen ermöglichen" im Eigenschaftsdialog der
Verbindung auswählen.




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SIMATIC PCS 7


        CP
                       Redundante Verbindung über 2 Wege

                           CPU          CP      Bus


                           CPU          CP      Bus

                      Redundante Verbindung über 4 Wege

                                   CP


                    CPU                                   Bus

                                   CP




                                   CP

                     CPU                                   Bus

                                   CP




                       Produktiv-Verbindung


                       Standby-Verbindung


                       Reserve Wege



                                 Bild 29: 2 und 4 Wege-Kommunikation




Mit der "S7 Verbindung hochverfügbar" steht in der SIMATIC S7 ein neuer Verbindungstyp
mit folgenden Merkmalen zur Verfügung:
•   Erhöhung der Verfügbarkeit:
    Im Fehlerfall wird automatisch auf noch verfügbare Verbindungswege umgeschaltet. Der
    Verlust der Redundanz einer "S7-Verbindung hochverfügbar" wird ab PCS7 V5.1 und
    der Firmwareversion V2.1.2 der H-CPU über die Systemfunktion SFC87 (ab PCS7 V5.1
    im Bautsein "MSG_CSF" enthalten) gemeldet. Als Begleitwert wird die Verbindungs-ID
    aus der Projektierung mitgeliefert.
•   Einfache Bedienung:
    Aus Anwendersicht tritt die Hochverfügbarkeit nicht in Erscheinung.
    Anwenderprogramme für die Standardkommunikation können ohne Änderungen
    übernommen werden. Die Redundanzfunktion wird ausschließlich bei der Projektierung
    festgelegt und des weiteren vom Betriebssystem überwacht.

Die hochverfügbare Kommunikation wird derzeit von der S7-400H (redundanter und nicht
redundanter Aufbau) und von PCs unterstützt. Bei PCs ist das Programmpaket "Redconnect"
erforderlich. Zur Nutzung der 4-Wege-Redundanz ist die Version V1.4 von "RedConnect"
erforderlich. Diese Version unterstützt nur noch den Kommunikationsprozessor CP1613.




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SIMATIC PCS 7




                   Bild 30: Eigenschaftsdialog einer S7 Verbindung hochverfügbar.

Die Checkbox "Redundanz" ist nur dann aktiviert, wenn eine Möglichkeit besteht vier
Verbindungswege zu nutzen.




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SIMATIC PCS 7



13   Redundanter Systembus
Das Softwarepaket "S7-REDCONNECT" verbindet das hochverfügbare S7 400 H-System
mit der OS. Im PC können damit 2 Kommunikationsprozessoren (CPs) eingesetzt werden.
Der Mischbetrieb von redundanten und einfach ausgelegten Systemen ist möglich.


                                                                      zu den Clients

                                                    OS Server 1             OS Server 2
                               2 CPs in einem
                                   Server



          PROFIBUS/ Industrial Ethernet

          Anlagenbus (redundant verlegt)




                               SIMATIC S7 400 H                         SIMATIC S7 400




                                       Bild 31: Redundanter Systembus

Mit dem neuen SIMATIC FAST ETHERNET Komponenten "Optical Redundancy Manager"
(ORM) und "Optical Switch Module" (OSM) haben Sie die Möglichkeit einen redundanten
optischen Ring mit einer Übertragungsrate von 100 Mbit/s einfach und schnell aufzubauen.




                                                        OSM
                                OSM
                                                                               OSM




                ORM                               Fast Ethernet
                                                   100 Mbit/s


                                                                               OSM
                                OSM
                                                        OSM




                                    Bild 32: Optischer Fast Ethernet Ring


                                                   Seite 44
SIMATIC PCS 7


In einem solchen Ring wird ein Kabelbruch oder der Ausfall eines Switches eindeutig erkannt
und gemeldet. Die Übertragung wird automatisch auf dem noch intaktem Teil des optischen
Rings fortgeführt. Die Rekonfiguration des Netzes erfolgt dabei in weniger als 0,3 Sekunden.
Nachfolgend ein Praxisbeispiel mit redundantem optischen Ring als Systembus.




           Bild 33: Praxisbeispiel - Terminalbus und Systembus mit redundantem optischen Ring


                                                Seite 45
SIMATIC PCS 7




     Bedienplatz 1                      Bedienplatz 2           Bedienplatz 3        Bedienplatz 4                     Schichtmeister




                                                                                                mX-
                                                                           OS        OS         Terminal      OS
                                        OS        OS
                                        M         M                        M         M                        M
        OR
        M
                                                                                                                           OS
                           Terminalbus                                                                                     M
               OS          (Ethernet)                                          OS                    OS
    ISDN       M                                                               M                     M
                                                                                                                                        Engineering-
                                                                                                                   Warehaus             Arbeitsplatz
                                                  Redundante                                                       Server
                                                  OS-Server


Redundanter
Systembus
(Ethernet)                                                                OS                   OS                     OS
                     OR                                                                                                          OS
                                                                          M                    M                      M          M
                     M



                                 OS          OS            OS    OS                 OS    OS                    OS         OS
                                 M           M             M     M                  M     M                     M          M



                                             AS1                 AS2                      AS3..AS6                         AS7..AS9




                                                  ET200M              ET200M                        ET200M                 ET200M
                          PROFIBUS DP




                                                                                                    DP/PA                  DP/PA
                                                  ET200M              ET200M                                                       Profibus PA
                                                                                                    Feldmultiplexer        Feldmultiplexer



                                        Bild 34: Redundanter System- und Terminalbus




                                                                      Seite 46
SIMATIC PCS 7



14     Projektierung der redundanten AS-OS Verbindungen (Systembus)

14.1    Allgemeines

Zum Betrieb von "S7 Verbindungen hochverfügbar" zwischen dem Automatisierungssystem
und der Operator Station ist auf der Operator Station das Optionspaket "S7 RedConnect"
erforderlich. Dieses Optionspaket beinhaltet den Treiber für den CP1613. Somit ist keine
zusätzliche Software erforderlich. Ist durch den Bezug eines OS-Bundles bereits die
Software "S7 1613" bezogen worden, so ist für "S7 RedConnect" ein Upgrade verfügbar.
Diese Verbindung ist ab der Version V5.1 von PCS7 ausschließlich über Industrial Ethernet
und dem Kommunikationsprozessor CP1613 möglich.


14.2    Eigenschaften von S7-REDCONNECT

Störungserkennung, ggf. Umschaltung, Kommunikationsüberwachung und Synchronisation
erfolgen für die Applikation „unsichtbar“. Die PC-Station kommuniziert mit den beiden Teilen
des hochverfügbaren Systems wie mit einer S7-CPU. Es stehen Dienste zur Verfügung, um
den Status der redundanten Kommunikation zu überwachen. Der Zustand der Verbindung
kann mit Hilfe des Diagnose-Tools angezeigt werden.


Hinweis:
Der Einsatz des Kommunikationsprozessors CP1413 ist nur bis "RedConnect" V1.3 möglich.


14.3    S7-Verbindung hochverfügbar

Hochverfügbare Verbindungen bleiben auch bei Ausfall einer Komponente, (z. B. Netz, CP,
CPU) weiterhin funktionsfähig . Überwachungs- und Synchronisationsmechanismen sorgen
dafür, dass bei Ausfall eines Verbindungsweges automatisch auf den zweiten
Verbindungsweg unterbrechungsfrei umgeschaltet wird.


14.4    Netzwerkkarte CP1613

Die im OS-PC verwendete Netzwerkkarte CP1613 muss installiert und aktiviert sein.
Die Installation des CP1613 geschieht mit der Applikation "PG/PC Schnittstelle einstellen".
Bei dem Kommunikationsprozessor CP1613 handelt es sich um eine PCI Karte, für die keine
Ressourceneinstellungen zu tätigen sind.




                                           Seite 47
SIMATIC PCS 7



14.5   Projektierungsanleitung redundante AS-OS Verbindung


Verbindungsprojektierung
Wenn Sie alle Stationen (SIMATIC S7 und SIMATIC PC-Stationen) in Ihr Projekt eingefügt
haben, können Sie die gewünschten Verbindungen zwischen den Stationen projektieren.
Verbindungen zwischen SIMATIC S7-Stationen und SIMATIC PC-Stationen erhalten dabei
einen Verbindungsnamen unter dem sie auf dem PC identifiziert werden können. Die
Verbindungsprojektierung erfolgt unter NetPro.




                              Bild 35: Netzkonfiguration in NetPro

Jeder PC-Station muss die gewünschte Verbindung (Typ: S7-Verbindung hochverfügbar) zu
den H-Stationen hinzugefügt werden.
Nach Abschluß der Verbindungs- und Netzwerkprojektierung muß die Konfiguration
übersetzt, gespeichert und in die Automatisierungssysteme geladen werden.


Hinweis:
Verbindungen können nun auch in CPU geladen werden, ohne diese in den Zustand "STOP"
zu setzen. Die markierte Verbindung kann über "Zielsystem > laden > Markierte Verbindung"
in die CPU geladen werden.
Wurde der Download der Verbindungen nicht durchgeführt, dann ist eine Prozeßkopplung
mit WINCC nicht möglich.



                                           Seite 48
SIMATIC PCS 7


Verbindungsstatus
Über diesen Button kann online der aktuelle Verbindungsstatus in der Verbindungstabelle
angezeigt werden.




                         Bild 36: Dialog zum Aktivieren des Verbindungstatus


Besonderheit
Im SIMATIC-Manager ist die Operator Station, zu der hochverfügbare Verbindungen
projektiert sind, nicht wie eine „normale OS“ in der Wurzel des Projektes sichtbar. Die Station
befindet sich unter der "Simatic PC Station > WinCC Applikation >OS (x)".


Konfigurationsdatei *.XDB
Auf der PC-Seite ist keine gesonderte Projektierung der hochverfügbaren Kommunikation
erforderlich. Die Verbindungsprojektierung wird vom STEP 7-Projekt in Form einer XDB-
Datei auf die PC-Seite übernommen. Diese Datei wird beim Übersetzen der
Netzprojektierung in NetPro angelegt. Diese Konfigurationsdatei (*.XDB) enthält die für den
jeweiligen PC benötigten Verbindungsinformationen (Ethernet-Adressen u.s.w).




Über den Eigenschaftsdialog der SIMATIC PC-Station wird der "Speicherort der
Konfigurationsdatei“ angegeben.
                                              Seite 49
SIMATIC PCS 7




                          Bild 37: Speicherort der Konfigurationsdatei

Defaultmäßig werden die XDB-Dateien im Projektpfad im Ordner "XDBs" mit der
Dateibezeichnung „pcst_1.xdb.....pcst_x.xdb“ abgelegt.

Die XDB-Datei muss sich im selben Pfad befinden wie die WINCC Projektdatei *.MCP. Die
XDB-Dateien werden beim Download aus dem SIMATIC-Manager automatisch in das
entsprechende OS-Projekt kopiert.




                                           Seite 50
SIMATIC PCS 7


Wird der Projektduplikator verwendet, um die OS-Daten von der Engineering Station auf den
entsprechenden OS-Server zu transferieren, so wird die XDB-Datei nicht mitkopiert und
muss nach dem Duplizieren auf den jeweiligen Server bzw. Einzelplatz kopiert werden. Der
Pfad, in dem die XDB-Dateien abgelegt sind, ist im Simatic-Manager über "SIMATIC-PC-
Stationen > Objekteigenschaften" auszulesen.

Hinweis:
Bitte beachten Sie, daß bei jeder Änderung der Verbindungsprojektierung in STEP 7 eine
aktuelle Konfigurationsdatei auf den jeweiligen PC kopiert werden muß.


Anschließend wird ein Neuanlauf des Kommunikationsprozessors bzw. Neustart des
Rechners notwendig.




                   Bild 38: Dialog zum Rücksetzen des Kommunikationsprozessors



Konfiguration des CP 443-1
Wenn Sie den S7-Kommunikationsprozessors CP 443-1 in eine SIMATIC S7-Station
einfügen, muß das Kontrollkästchen "Schnelle Umschaltung der Verbindung einschalten"
aktiviert werden (Dialogfeld "Eigenschaften–CP 443-1 > Optionen > Ethernet-Profil für
hochverfügbare Verbindungen > Schnelle Umschaltung der Verbindung einschalten").


Hinweis:
Die Software "S7-REDCONNECT" unterstützt zur Zeit nur die Kommunikation über das
Industrial Ethernet ISO-Protokoll und nicht über das TCP/IP - Protokoll.




                                            Seite 51
SIMATIC PCS 7



Hinweise:
•   Beim AS/OS-Transfer einer H-CPU muß als Verbindungstyp "Named connections"
    gewählt werden.
•   Zur gleichen Zeit ist nur ein AS/OS-Transfer in eine OS möglich.
•   Die MAC-Adressen werden immer in NetPro im Eigenschaftsdialog der einzelnen PC-
    Station geändert/angepaßt. Nach jeder Änderung muss die Konfiguration in NetPro
    erneut übersetzt werden. Hierbei werden die XDB-Dateien neu generiert. Diese müssen
    dann wieder auf die entsprechenden OS-Server bzw. OS-Einzelplatzsysteme dupliziert
    werden (dort ablegen, wo auch die XXX.MCP Datei liegt).
•   Wird die Operator Station mit der neuen XDB-Datei erstmalig gestartet, so wird im
    Konfigurationsdialog der PG/PC Schnittstelle die neue Konfiguration erstmalig dem CP
    zugewiesen. Wurde die MAC Adresse geändert, so wird ein Neustart des
    Kommunikationsprozessors über "Systemsteuerung > PG/PC Schnittstelle >
    Eigenschaften > Betriebsart" notwendig. Ist der Kommunikationsprozessor immer noch
    nicht aktiv und keine Kommunikation möglich, dann muss ein Neustart des Rechners
    durchgeführt werden.




                                         Seite 52
SIMATIC PCS 7




15       Tipps & Tricks


15.1      Leitfaden zum Einbringen einer Meßstelle in ein redundantes OS-Projekt ohne
          Datenverlust in der WinCC RT-Datenbank

     Für AS : gemäß Kap. 10 H-KiR
     •    Gegebenenfalls HW umbauen
     •    HW-Konfig offline ändern
     •    Gewünschte CPU über den SIMATIC Manager Zielsystem -> Betriebszustand in den Zustand
          STOP bringen.
     •    Neue-HW Konfig in die gestoppte CPU laden
     •    Umschalten auf CPU mit geänderter Konfiguration
     •    Über den Dialog "Betriebszustand" mit der Schaltfläche "umschalten auf..." den Folgedialog
          öffnen. Hier wird jetzt die Art der durchzuführenden Umschaltung ausgewählt und mit der
          Schaltfläche "umschalten" ausgelöst.
     •    Die Reserve–CPU koppelt an, wird aufgedatet und wird Master. Die bisherige Master–CPU
          geht in den Zustand "STOP", das H–System arbeitet mit der neuen Hardware–Konfiguration
          im Solobetrieb
     •    Wenn kein Masterwechsel durchgeführt wurde, bleibt das H–System mit der bisherigen
          Master–CPU im Solobetrieb.
     •    Die Ursache, die zum Abbruch von H-KiR führte, ist dem Diagnosepuffer zu entnehmen.
     •    Nachdem eine Master/Reserve Umschaltung durchgeführt wurde, muss der Neustart der
          Reserve CPU von der ES aus eingeleitet werden.
     •    CFC-Plan erweitern (z.B. MEAS_MON und CH_AI)
     •    Baugruppentreiber erzeugen
     •    Änderungsübersetzen
     •    Änderungsladen (in 417H-solo über Ethernet)
     •    AS-OS-Transfer (Named Connections, Änderungen)
     •    Bildobjekt u. Faceplate der neuen Meßstelle in PDL-Bild einbinden
     •    Picture Tree der Operator Station speichern
     •    Server Package erzeugen
     •    Server Package im OS-Projekt (MC) aktualisieren

     Für 1. OS-Server :
     •    Runtime auf der OS deaktivieren (Rechner Neustart)
     •    OS-Projekt von der Engineering Station auf den 1. Server laden (Project Download)
     •    Runtime der OS aktivieren
     •    Archivabgleich der RT-Datenbank abwarten ( > Leittechnikmeldung)

     Für 2. OS-Server :
     •    Runtime auf der OS deaktivieren (Rechner Neustart)
     •    OS-Projekt (Stdby) von der Engineering Station auf den 2. Server laden
     •    Runtime der OS aktivieren



     Für Multiclient-Rechner :

                                                Seite 53
SIMATIC PCS 7


   •   Runtime der OS auf dem Multiclientrechner deaktivieren (Rechner Neustart)
   •   OS-Projekt (MC) von der Engineering Station auf den Multiclient-Rechner laden
   •   Runtime der OS aktivieren



15.2   CPU-Parameter in der Hardwarekonfiguration

Abweichend von den Default-Einstellungen, sind folgende Punkte gemäß der Hilfe zu beachten(siehe
Abbildung):




                         Bild 39: CPU-Eigenschaftsdialog "Zyklus/Taktmerker"


Im Bereich Zyklus/Taktmerker
• Menüpunkt "OB85 Aufruf bei Peripheriezugriffsfehler:" auf "Nur bei kommenden und gehenden
    Fehlern“ einstellen.
• Zyklusüberwachungszeit auf 6000 ms einstellen. Dadurch sind in Ausnahmefällen über den
    Organisationsbaustein OB80 12 sec Zykluszeit möglich.
• Größe der Prozessabbilder (PAA und PAE) kontrollieren

Im Bereich Diagnose/Uhr
• Anzahl der Diagnoseeinträge auf 1500 einstellen

Im Bereich Anlauf
• Parametrierüberwachungszeit auf 10 (Default) einstellen:
    (Ab der nächsten Lieferstufe wird diese Zeit auf 60sec erhöht)
• Fertigmeldung durch Baugruppen auf 65 sec (Default) einstellen:
Der Anwender kann durch "Netz AUS / EIN" den ungünstigsten Fall simulieren. Wenn hierbei keine
Fehler auftreten, dann ist die Parametrierung optimal.
Zu hoch eingestellte Zeiten haben keine negativen Auswirkungen. Lediglich beim Test kann es zu
langen Wartezeiten kommen, wenn der Hardwareausbau nicht der Konfiguration entspricht.




                                              Seite 54
SIMATIC PCS 7


15.3    Teilprozeßabbild (TPA)
Das Teilprozessabbild mus schon in der Designphase ermittelt werden.
(siehe Projektierungshandbuch)



15.4   Ermittlung des benötigten Ladespeichers
Über die Menüfolge "S7-Programm > Bausteine > Objekteigenschaften > Register Bausteine" kann
der benötigte Ladespeicher ermittelt werden.




                              Bild 40: Eigenschaften des Bausteinordners



15.5   OB Zeitmessung
Die zeitliche Auslastung der Weckalarm-Organisationsbausteine lässt sich mit den Funktionen
"TIME_BEG" und "TIME_END" bestimmen.



15.6   S7 Verbindung hochverfügbar
Ändern bzw. Hinzufügen von Verbindungen in NetPro verlangt ein Download in die betreffenden
Automatisierungssysteme.
Dies ist auch im laufenden Betrieb über "Zielsystem > Laden > Verbindungen und Netztübergänge“
möglich.


Weiter Hinweise:
Die Verbindung "Named connections" funktioniert nur mit dem CP1613 und nicht über BCE.
An Stelle von HUB´s sollten OSM´s benutzt werden, da kaskadierte HUB´s das System
belasten.




                                               Seite 55

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  • 1. SIMATIC PCS 7 Redundanz Leitfaden 1 EINFÜHRUNG ........................................................................................................................................... 2 2 REDUNDANZKNOTEN............................................................................................................................... 3 3 S7-400H BASISYSTEM ............................................................................................................................ 4 3.1 Komponenten des Basissystems ........................................................................................................... 4 4 FUNKTIONSWEISE DER S7-400H ............................................................................................................. 9 4.1 Einführung ........................................................................................................................................... 9 4.2 Redundanzprinzip ................................................................................................................................ 9 4.3 Synchronisation ................................................................................................................................. 10 5 SYSTEMZUSTÄNDE DER S7-400H.......................................................................................................... 11 5.1 Betriebszustand "Urlöschen"............................................................................................................. 12 5.2 Betriebszustand "ANLAUF" .............................................................................................................. 12 5.3 Betriebszustände "ANKOPPELN" und "AUFDATEN" (AuA)........................................................... 12 5.4 H-Parameter für CPU-Test und Betriebsart "Aufdaten" ................................................................... 18 5.5 Überwachungszeiten für das Ankoppeln und Aufdaten ..................................................................... 19 5.6 Betriebszustand "RUN" ..................................................................................................................... 20 5.7 Zustands– und Fehleranzeigen .......................................................................................................... 23 5.8 Unterschied Standard CPU / H - CPU ............................................................................................ 24 6 PROJEKTIERUNG EINER SIMATIC H-STATION ..................................................................................... 26 6.1 Einfügen einer SIMATIC H-Station in ein Projekt ............................................................................ 26 6.2 Konfigurieren der Hardware einer H-Station. .................................................................................. 27 6.3 Projektierung des Industrial Ethernet CP zur Anlagenbuskommunikation ....................................... 28 7 REDUNDANTER PROFIBUS-DP MIT EINKANALIG GESCHALTETER PERIPHERIE ................................... 29 7.1 Redundante PROFIBUS DP-Anschaltung (IM 153-2 und IM 157)................................................... 30 8 REDUNDANTE STROMVERSORGUNG DER MODULE EINER ET200 ZEILE................................................ 33 9 ANSCHLUSS VON EINKANALIGEN GERÄTEN AN EINEN REDUNDANTEN PROFIBUS ................................. 34 10 H-SYSTEM KONFIGURATIONSÄNDERUNG IM RUN ( H-KIR )................................................................. 36 11 ANLEGEN EINER OPERATOR-STATION ZUM ANSCHLUSS AN EINE S7 400H STATION ............................ 39 12 HOCHVERFÜGBARE KOMMUNIKATION UND REDUNDANTE VERBINDUNGEN ......................................... 41 13 REDUNDANTER SYSTEMBUS.................................................................................................................. 44 14 PROJEKTIERUNG DER REDUNDANTEN AS-OS VERBINDUNGEN (SYSTEMBUS) ...................................... 47 14.1 Allgemeines........................................................................................................................................ 47 14.2 Eigenschaften von S7-REDCONNECT.............................................................................................. 47 14.3 S7-Verbindung hochverfügbar........................................................................................................... 47 14.4 Netzwerkkarte CP1613 ...................................................................................................................... 47 14.5 Projektierungsanleitung redundante AS-OS Verbindung .................................................................. 48 15 TIPPS & TRICKS .................................................................................................................................... 53 15.1 Leitfaden zum Einbringen einer Meßstelle in ein redundantes OS-Projekt ohne Datenverlust in der WinCC RT-Datenbank ....................................................................................................................... 53 15.2 CPU-Parameter in der Hardwarekonfiguration................................................................................ 54 15.3 Teilprozeßabbild (TPA) ..................................................................................................................... 55 15.4 Ermittlung des benötigten Ladespeichers .......................................................................................... 55 15.5 OB Zeitmessung ................................................................................................................................. 55 15.6 S7 Verbindung hochverfügbar ........................................................................................................... 55 Seite 1
  • 2. SIMATIC PCS 7 1 Einführung Redundante Automatisierungssysteme werden mit dem Ziel eingesetzt, eine verbesserte Fehlertoleranz ( erhöhte Verfügbarkeit ) und/oder Fehlersicherheit zu erreichen. redundante Automatisierungssysteme, z.B.: Hochverfügbare 1von2-Systeme Fehlersichere 2von2-Systeme Ziel: Ziel: Verminderung der Wahrscheinlichkeit Schutz von Leben, Umwelt und von Produktionsausfällen durch Um Kapital durch sicheres Abschalten schalten auf ein Reservesystem in eine gesicherte Ruhelage Bild 1: Zielsetzung von hochverfügbaren und fehlersicheren Systemen Die Bezeichnung "1von2 H-Technik" bedeutet, dass ein Fehler toleriert wird. Erst ein weiterer Fehler führt zu einem Ausfall des Systems. Mit der neuen SIMATC S7-400H steht nun im Umfeld von PCS 7 ein hochverfügbares 1von2 Automatisierungssystem zur Verfügung. Das Automatisierungssystem S7–400H und alle weiteren Komponenten in der PCS7 Umgebung sind aufeinander abgestimmt. Die volle Systemdurchgängigkeit von der Leitwarte bis zu den Sensoren und Aktoren garantiert höchste Systemleistung. Damit das System S7–400H die erhöhte Verfügbarkeit gewährleistet, ist es redundant aufgebaut. Das bedeutet: Es gibt alle wesentlichen Komponenten mehrfach. Um die Verfügbarkeit der Anlage zu maximieren, ist es zwingend erforderlich, dass der Ausfall -auch von redundanten Komponenten- gemeldet wird. Grundsätzlich doppelt vorhanden sind dabei die Zentralbaugruppe, der Baugruppenträger und die Stromversorgung. Welche Komponenten darüber hinaus mehrfach eingesetzt werden und somit höher verfügbar sind, entscheiden Sie für Ihren zu automatisierenden Prozeß selbst. Seite 2
  • 3. SIMATIC PCS 7 2 Redundanzknoten Redundanzknoten repräsentieren die Ausfallsicherheit von Systemen mit mehrfach vorhandenen Komponenten. Die Unabhängigkeit eines Redundanzknotens ist gegeben, wenn der Ausfall einer Komponente innerhalb des Knotens keinerlei Zuverlässigkeitseinschränkungen in anderen Knoten bzw. im Gesamtsystem verursacht. Anhand eines Blockschaltbilds kann die Verfügbarkeit des Gesamtsystems einfach verdeutlicht werden. Bei einem 1von2–System kann eine Komponente des Redundanzknotens ausfallen, ohne die Funktionsfähigkeit des Gesamtsystems zu beeinträchtigen. In der Kette der Redundanzknoten bestimmt das schwächste Glied entscheidend die Verfügbarkeit des Gesamtsystems. Ohne Störung CPU CP B us CP CPU CPU CP B us CP CPU Red u nd an zkn o ten mit 1von 2-Redu nd an z Bild 2: Drei Redundanzknoten ohne Störung Mit Störung Im Bild 3 kann pro Redundanzknoten je eine Komponente ausfallen, ohne dass die Funktionalität des Gesamtsystems beeinträchtigt wird. CPU CP Bus CP CPU CPU CP Bus CP CPU Bild 3: Funktionsfähiges System mit Störung in zwei Redundanzknoten Ausfall eines Redundanzknotens (Totalausfall) Im Bild 4 ist das Gesamtsystem nicht mehr funktionsfähig, da in einem 1von2– Redundanzknoten beide Teilkomponenten ausgefallen sind (Totalausfall). CPU CP Bus CP CPU CPU CP Bus CP CPU Bild 4: Gestörtes Gesamtsystem, durch Ausfall eines Redundanzknotens Seite 3
  • 4. SIMATIC PCS 7 3 S7-400H Basisystem Neue CPU 41x H mit der Möglichkeit zur Redundanz 4 integrierte Schnittstellen (41xH-4) Sync-Modul Sync-Modul MPI/DP DP SIMATIC PCS 7 Bild 5: Schnittstellenübersicht der CPU 41x H-4 3.1 Komponenten des Basissystems Nachfolgend die Komponenten, die zum Aufbau des Basissystems der S7–400H erforderlich sind. Baugruppenträger UR2-H Basissystem S7-400H 2 PS 2 CPU 4 Sync- 2 Lichtwellen Module leiter Bild 6: Minimalkonfiguration das S7-400H Basissystems Seite 4
  • 5. SIMATIC PCS 7 Auflistung der einzelnen Komponenten im H System UR2-H 6ES7 400-2JA00-0AA0 UR2 6ES7 400-1JA01-0AA0 UR1 6ES7 400-1TA01-0AA0 CPU 414-4H 6ES7 414-4HJ00-0AB0 CPU 417-4H 6ES7 417-4HL01-0AB0 Sync-Module 6ES7 960-1AA00-0XA0 Sync-Kabel (1 m) 6ES7 960-1AA00-5AA0 CP 443 – 5 EXT 6GK7 443-5DX02-0XE0 CP 443 – 1 6GK7 443-1EX11-0XE0 Für komplette Systeme siehe Katalog ST PCS7 - 2001 Hinweis zu den bisherigen H-CPU Firmwareständen V1.1 F-Technik möglich Verbindungsabbruch bei AuA V2.0 F-Technik möglich mit H-Kir ohne Verbindungsabbruch bei AuA V2.1 A-Freigabe mit Funktionalität von V2.0 V2.1.1 Optimierungen bei CPU-Redundanzverlust V2.1.2 Verbindungsdiagnose mit der Systemfunktion "SFC87" im Baustein "MSG_CSF" ab PCS7 V5.1 Seite 5
  • 6. SIMATIC PCS 7 Konfiguration Redundanzverbindung bei 41xH CPU 417H CPU 417H X2 X2 34 34 Sync-Module High speed LWL- Verbindungen Redundancy Module Red undancy Module X2 X2 34 34 Red undancy Module Redundancy Module X2 X2 34 34 SIMATIC PCS 7 Bild 7: Redundanzverbindung in einer AS400 H CPU 41x–4 H Zentralbaugruppe Kernstück der S7–400H sind die Zentralbaugruppen CPU 41x–4 H. In der CPU sind umfangreiche Selbsttests integriert, die verdeckt ablaufen und eine hohe Fehlererkennung und Fehleraufdeckung sicherstellen. Baugruppenträger für S7-400H Für die S7–400H empfehlen wir Ihnen den Baugruppenträger UR2–H. Der Baugruppenträger erlaubt den Aufbau von zwei getrennten Teilsystemen mit je neun Baugruppen und ist geeignet für die Montage in Schränken mit 19“–Einbaumaß. Die Teilsysteme dieses Baugruppenträgers sind zwar elektrisch voneinander getrennt, jedoch nicht mechanisch. Daher ist beim Einsatz dieses Baugruppenträgers darauf zu achten, dass dieser nicht im laufenden Prozessbetrieb ausgewechselt werden kann. Es ist immer eine Abschaltung des gesamten Systems erforderlich. Alternativ können Sie die S7–400H auch auf zwei separaten Baugruppenträgern aufbauen, hierbei ist dann auch ein Austausch eines Baugruppenträgers im laufendem Prozess möglich. Hierzu stehen die Baugruppenträger UR1 oder UR2 zur Verfügung. Stromversorgung Zur Versorgung benötigen Sie für jedes der beiden Teilsysteme der S7–400H eine separate Stromversorgungsbaugruppe aus dem Standard–Systemspektrum der S7–400. Zur Verfügung stehen Stromversorgungsbaugruppen für Eingangsnennspannungen DC 24 V sowie AC 120/230 V mit Ausgangsströmen von 4, 10 und 20 A. Um die Verfügbarkeit der Stromversorgung zu steigern, können Sie in jedes Teilsystem auch zwei redundante Stromversorgungen einsetzen. Verwenden Sie in diesem Fall die Seite 6
  • 7. SIMATIC PCS 7 Stromversorgungsbaugruppe "PS 407 6ES7 407-0KR00-0AA0" für Nennspannungen AC 120/230 V mit einem Ausgangsstrom von 10 A. Synchronisationsmodule Die Synchronisationsmodule dienen zur Kopplung der beiden Zentralbaugruppen. Sie werden in die Zentralbaugruppen gesteckt und über Lichtwellenleiter miteinander verbunden. In jeder CPU müssen zwei Synchronisationsmodule gesteckt werden. Ausserdem wird an den Sync-Modulen die Racknummer der H-CPU eingestellt. Wichtig: Auf den Sync-Modulen einer CPU muss die gleiche Racknummer eingestellt sein. Die Frontblende der Sync-Module dient -neben der Aufnahme eines Gewindebolzens zum leichteren Auswechseln der Module- auch der Abschaltung der Versorgungsspannung der Sync-Module. Dieser Schalter ist erforderlich, um die Module bei spannungsversorgter CPU austauschen zu können. Ohne diese Frontblende sind die Sync-Module nicht funktionsfähig. Rack No. 0-x-1 Schalter zur Einstellung Zusätzliche Frontblende der Baugruppenträgernummer Bild 8: Schematischer Aufbau eines Sync-Moduls Seite 7
  • 8. SIMATIC PCS 7 Lichtwellenleiter Die Lichtwellenleiter werden in die Synchronisationsmodule gesteckt und bilden die physikalische Verbindung (Redundanzkopplung) zwischen den beiden Zentralbaugruppen. Die Sync-Leitungen dürfen bei einem System mit 2 CPUs nicht gekreuzt gesteckt werden. Das Modul "IF1" ist mit dem Modul "IF1" der Partner CPU zu verbinden. In gleicher Weise ist mit dem Modul "IF2" zu verfahren. Neben den Standardlängen 1m, 2m und 10m sind die Sync-Leitungen auch als Sonderanfertigung bis max. 500m Länge erhältlich. Seite 8
  • 9. SIMATIC PCS 7 4 Funktionsweise der S7-400H 4.1 Einführung Die S7–400H besteht aus zwei redundant aufgebauten Teilsystemen, die über Lichtwellenleiter synchronisiert werden. Beide Teilsysteme bilden ein hochverfügbares Automatisierungssystem, das mit einer zweikanaligen (1von2)–Struktur nach dem Prinzip der „aktiven Redundanz“ arbeitet. 4.2 Redundanzprinzip Aktive Redundanz -oft auch funktionsbeteiligte Redundanz genannt- bedeutet, dass alle redundant eingesetzten Mittel ständig in Betrieb sind und gleichzeitig an der Ausführung der Steuerungsaufgabe beteiligt sind. Im Fehlerfall übernimmt das intakte Gerät allein die Steuerung des Prozesses. Die Umschaltung erfolgt im Fehlerfall rückwirkungsfrei und automatisch. Für die S7–400H bedeutet dies, dass das Anwenderprogramm in beiden CPUs vollkommen identisch ist und von beiden CPUs gleichzeitig (ereignissynchron) bearbeitet wird. Zur Kennzeichnung der beiden Teilsysteme werden nachfolgend die Begriffe „Master“ und „Reserve“ gebraucht. Um die stossfreie Umschaltung gewährleisten zu können, ist ein schneller und zuverlässiger Datenaustausch über die Zentralgerätekopplung erforderlich. Dabei erhalten die Geräte automatisch: • das gleiche Anwenderprogramm • die gleichen Datenbausteine • die gleichen Prozeßabbild-Inhalte • die gleichen internen Daten (z.B. Zeiten, Zähler, Merker, ...) Dadurch sind beide Geräte immer auf dem aktuellen Stand und können im Fehlerfall jederzeit die Steuerung allein weiterführen. Seite 9
  • 10. SIMATIC PCS 7 4.3 Synchronisation Für die rückwirkungsfreie Umschaltung ist eine Synchronisation beider Teilgeräte erforderlich. Master– und Reserve–CPU sind über Lichtwellenleiter gekoppelt. Über diese Kopplung sorgen beide CPUs für eine ereignissynchrone Programmbearbeitung. Die Synchronisation erfolgt automatisch durch das Betriebssystem und braucht bei der Programmierung nicht berücksichtigt zu werden. Teilsystem(CPU0) Teilsystem(CPU1) Synchronisation Bild 9: Synchronisation der Teilsysteme Verfahren der ereignisgesteuerten Synchronisation Für die S7–400H wurde das von Siemens patentierte Verfahren der “ereignisgesteuerten Synchronisation“ angewandt. Dies bedeutet, dass bei allen Ereignissen, die einen unterschiedlichen internen Zustand der Teilsysteme zur Folge haben könnten, ein Datenabgleich zwischen der Master- und Reserve-CPU durchgeführt wird. Die Master– und Reserve–CPU werden synchronisiert bei: • Direktzugriff auf die Peripherie • Interrupts, Alarmen • Aktualisierung der Anwenderzeiten (z.B. S7–Timer) • Änderung von Daten durch Kommunikationsfunktionen Stoßfreie Weiterarbeit auch bei Redundanzverlust einer CPU Das Verfahren der ereignisgesteuerten Synchronisation stellt auch bei Ausfall der Master– CPU zu jedem Zeitpunkt eine stoßfreie Weiterarbeit durch die Reserve–CPU sicher. Seite 10
  • 11. SIMATIC PCS 7 5 Systemzustände der S7-400H Die folgende Tabelle zeigt die möglichen Betriebszustände der S7–400H: Übersicht der Systemzustände der S7–400H Systemzustände der Betriebszustände der S7–400H Master-CPU Reserve-CPU Stop STOP STOP, Spannungslos, Defekt Anlauf ANLAUF STOP, Spannungslos, Defekt, keine Synchronisation Solobetrieb RUN STOP, FEHLERSUCHE, Spannungslos, Defekt, keine Synchronisation Ankoppeln RUN ANKOPPELN, ANLAUF Aufdaten RUN AUFDATEN Redundant RUN RUN Halt HALT STOP, Spannungslos, Defekt Nachfolgend sind die Betriebszustände der beiden CPUs vom Systemzustand "Netz–EIN" bis zum Systemzustand "Redundant" dargestellt. Netz-EIN an CPU Netz-EIN an CPU Master-CPU Reserve-CPU Systemzustand 1. Stop STOP STOP 2. Anlauf ANLAUF STOP 3. Solobetrieb RUN STOP Aktualisieren des ANKOPPELN / 4. Ankoppeln RUN Anwenderprogramms ANLAUF Aktualisieren von 5. Aufdaten RUN AUFDATEN dynamischen Daten 6. Redundant RUN RUN Bild 10: Durchlauf der Betriebszustände von "Netz-EIN" bis "RUN" Seite 11
  • 12. SIMATIC PCS 7 5.1 Betriebszustand "Urlöschen" Das Urlöschen wirkt sich immer nur auf die CPU aus, auf die diese Funktion angewandt wird. Wenn Sie beide CPUs urlöschen wollen, müssen Sie zuerst die eine, dann die andere CPU urlöschen. 5.2 Betriebszustand "ANLAUF" Bis auf die unten beschriebenen Ergänzungen verhalten sich die CPUs der S7–400H im Betriebszustand "ANLAUF" genauso wie die S7-400 Standard–CPUs. Anlaufarten Die CPU 41x–4 H unterscheidet nur zwischen den Anlaufarten Kalt- und Neustart. Kaltstart: Beim Kaltstart wird der Organisationsbaustein OB102 bearbeitet. Die Datenbausteine, welche durch Systemfunktionen im Arbeitsspeicher erzeugt wurden, werden gelöscht. Alle anderen Datenbausteine erhalten den vorbelegten Wert. Das Prozessabbild sowie alle Zeiten, Zähler und Merker werden zurückgesetzt. Diese Anlaufart ist für PCS 7 Systeme nicht zulässig. Durch die Neuinitialisierung des Systemdatenbausteins ist es unter bestimmten Umständen nicht mehr möglich, ein Änderungsladen von CFC-Plänen vorzunehmen. Neustart (Warmstart): Beim Neustart wird der Organisationsbaustein OB100 bearbeitet. Alle Datenbausteine und deren Inhalte sowie remanente Zeiten, Zähler und Merker bleiben erhalten Die Anlaufart "Wiederanlauf" wird durch die CPU 41x–4 H nicht unterstützt. Anlaufbearbeitung durch die Master–CPU Der Systemzustand "ANLAUF" einer S7–400H wird ausschließlich von der Master–CPU bearbeitet; die Reserve–CPU ist am Anlauf nicht beteiligt. Im Anlauf vergleicht die Master–CPU den vorhandenen Peripherieausbau mit der Hardware– Konfiguration, die Sie mit STEP 7 erstellt haben. Wird eine Differenz festgestellt, dann reagiert die Master–CPU wie eine S7–400 Standard–CPU . Die Master–CPU prüft und parametriert 1. die geschaltete Peripherie und 2. die ihr zugeordnete einseitige einkanalige Peripherie. 5.3 Betriebszustände "ANKOPPELN" und "AUFDATEN" (AuA) Bevor das H–System den Systemzustand "Redundant" annimmt, überprüft und aktualisiert die Master–CPU den Speicherinhalt der Reserve–CPU. (Ausnahme: Beim Ankoppeln und Aufdaten mit anschließender Umschaltung auf die CPU mit geänderter Konfiguration). Seite 12
  • 13. SIMATIC PCS 7 Das Überprüfen und Aktualisieren des Speicherinhalts geschieht in zwei Phasen, die nacheinander ablaufen und im folgenden "Ankoppeln" und "Aufdaten" genannt werden. Während des Ankoppelns und Aufdatens befindet sich die Master–CPU stets im Zustand "RUN" und die Reserve–CPU im Betriebszustand "ANKOPPELN" bzw. "AUFDATEN". Ab der CPU-Firmwareversion 2.0 gibt es gibt zwei Arten des Ankoppelns und Aufdatens : 1. Beim Ankoppeln und Aufdaten ohne Master/Reserve–Umschaltung soll das H–System vom Solobetrieb in den Systemzustand "Redundant" gebracht werden. Beide CPUs bearbeiten danach synchron das gleiche Programm. 2. Beim Ankoppeln und Aufdaten mit Master/Reserve–Umschaltung kann die zweite CPU mit geänderten Komponenten die Prozeßsteuerung übernehmen ( H-KIR ). Es kann entweder die Hardware–Konfiguration, der Speicherausbau oder das Betriebssystem geändert sein. Um wieder den Systemzustand "Redundant" zu erreichen, muß anschließend wieder ein “normales“ Ankoppeln und Aufdaten durchgeführt werden. 5.3.1 Ankoppeln ohne Master/Reserve–Umschaltung Um Unterschiede in den beiden Teilsystemen auszuschließen, führen beim Ankoppeln die Master– und die Reserve–CPU folgende Vergleiche durch. Geprüft wird die Gleichheit in folgenden Punkten: 1. MLFB 2. Speicherausbau 3. Version des Betriebssystems 4. RAM-Ladespeicherinhalt. Wird in einem der Punkte 1. , 2. oder 3. eine Abweichung zwischen beiden CPUs festgestellt, dann wechselt die Reserve-CPU in den Zustand "STOP". Zusätzlich wird eine Fehlermeldung in der Reserve-CPU generiert. Wird im Punkt 4 Ungleichheit festgestellt, dann wird das Anwenderprogramm aus dem RAM- Ladespeicher der Master-CPU in den RAM-Ladespeicher der Reserve-CPU kopiert. Es werden nur die Teile kopiert, welche in der Reserve-CPU fehlen oder einen unterschiedlichen Inhalt aufweisen. Seite 13
  • 14. SIMATIC PCS 7 5.3.2 Ankoppeln mit Master/Reserve–Umschaltung (H-KIR) In STEP 7 können Sie eine der folgenden Optionen zur Master/Reserve–Umschaltung wählen: 1. Umschalten auf die CPU mit geänderter Konfiguration 2. Umschalten auf die CPU mit erweitertem Speicherausbau 3. Umschalten auf die CPU mit geändertem Betriebssystem ( z.B. bei Fehlerkorrekturen ) • Diese Funktion kann nur dann genutzt werden, wenn die Änderungen im BESY dieses zulassen. Es ist unbedingt die Readme zum BESY zu beachten. Die folgende Abbildung skizziert allgemein die Abläufe während der Vorgänge "Ankoppeln" und "Aufdaten" basierend auf Ausgabestand > V2. Ausgangspunkt des dargestellten Ablaufes ist, dass sich der Master (CPU 0) im Solobetrieb befindet. Seite 14
  • 15. SIMATIC PCS 7 Master-CPU (CPU 0) Reserve-CPU (CPU 1) RUN Ankoppeln STOP Reserve fordert ANKOPPELN an Löschen, Laden, Erzeugen von Löschen, Laden, Erzeugen von Bausteinen nicht mehr möglich. Bausteinen nicht mehr möglich. Keine Test- und Inbetriebset Keine Test- und Inbetriebset zungsfunktionen mehr möglich. zungsfunktionen mehr möglich. Vergleich von Speicherausbau, Betriebssystem-Version und FEPROM-Inhalt Kopieren Ladespeicherinhalt *) Kopieren Anwenderprogramm-Bausteine des Arbeitsspeichers *) Alle Verbindungen werden abgebrochen Aufnahme der DP-Slaves Übernahme der Verbindungen Aufdaten siehe Bild 1-2 Restriktionen aufheben; verzö Restriktionen aufheben; verzö gerte Bearbeitungen nachholen gerte Bearbeitungen nachholen Systemzustand Redundant oder Master/Reserve- Umschaltung mit STOP der neuen Reserve *) Bei eingeschalteter Option Umschalten auf CPU mit geänderter Konfiguration" wird kein Ladespeicher-Inhalt kopiert; was aus den Anwenderprogramm-Bausteinen des Arbeitsspeichers (OBs, FCs, FBs, DBs, SDBs) der Master-CPU kopiert wird, ent- nehmen Sie dem Abschnitt 1.2.3. Bild 11: Ablaufdarstellung der Schritte "Ankoppeln" und "Aufdaten" Seite 15
  • 16. SIMATIC PCS 7 Beim Aufdaten wird die Bearbeitung der Kommunikationsfunktionen und der OBs abschnittsweise eingeschränkt. Ebenso werden alle dynamischen Daten (Inhalte der Datenbausteine, Zeiten, Zähler und Merker) auf die Reserve–CPU übertragen. M aster-C P U (C P U 0) R eserve-C P U (C P U 1) RUN Au fd aten S TO P S tatu sm eld u n g Au fd aten " an alle ang em eld eten P artn er as yn ch ro n e S F C s fü r D aten sätze w erd en n eg ativ qu ittiert*) M eld un g en w erd en verzö g ert *) alle O B s b is P rio ritätsklasse 15 (in cl. O B 1) w erd en verzög ert S tart d er Ü b erw ach u n g au f m ax. Z yklu szeitverlän g eru ng M aster ko p iert Inh alte d er g eän derten D aten b au stein e L au fen d e K om m .-Au fträg e w erd en verzö g ert b zw . n eu e abg elehn t *) S tart d er Ü b erw ach u n g au f m ax. K o m m u n kation sverzö g eru ng O B s d er P rioritätsklassen > 15 w erd en verzö g ert, m it Au sn ah m e d es W eckalarm -O B m it S on d erb eh and lu n g S tart d er Ü b erw ach u n g au f m ax. S p errzeit fü r P rio ritätsklassen > 15 G g f. B earb eitu n g d es W eckalarm -O B m it S on d erb eh and lun g (P rio . > 15 !) M aster ko p iert Au sg än g e S tart d er m in . P erip h erieh altezeit M aster ko p iert d ie In h alte d er D aten b au stein e, d ie sich seit d em letzten K o p ieren g eänd ert h ab en M asterschafts M aster ko p iert Z eiten, Z äh ler, M erker, w echsel E ing än g e u n d d en D iag no sep u ffer *) E in e au sfüh rlich e B esch reib u ng d er jew eils betro ffen en S F C s, S FB s u nd K o m m un ikation sfu n ktion en fin d en S ie in d en n ach folg end en Ab sch n itten . Bild 12: Bearbeitungsschritte während des "Aufdatens" Beschreibung der einzelnen Arbeitschritte Seite 16
  • 17. SIMATIC PCS 7 • Alle asynchron ablaufenden Systemfunktionen, die auf Datensätze von Peripheriebaugruppen zugreifen (SFC13, SFC51, SFC55 - SFC59) werden bis zum Abschluß des Aufdatens als „negativ“ quittiert • Die Meldefunktionen werden bis zum Abschluß des Aufdatens verzögert. • Die Bearbeitung des Organisationsbausteines OB1 und aller Organisationsbausteine bis einschließlich Prioritätsklasse 15 wird verzögert. • Es werden die Datenbausteininhalte übertragen, die sich seit dem Ankoppeln geändert haben. • Alle Kommunikationsaufträge, aus denen die CPU selbst Aufträge an andere Baugruppen (z. B. Peripherie) ableitet, werden negativ quittiert. • Alle verbleibenden Kommunikationsfunktionen werden verzögert und nach Abschluß des Aufdatens nachgeholt. • Die Organisationsbausteine mit Prioritätsklasse > 15 werden verzögert, mit Ausnahme des Weckalarm–Organisationsbausteins mit Sonderbehandlung. Es erfolgt keine Bearbeitung des Anwenderprogramms und keine Peripherieaktualisierung mehr. • Ausführen des in der Projektierung festgelegten Weckalarm–Organisationsbaustein, falls er eine Prioritätsklasse > 15 hat. Falls Sie ihm eine Prioritätsklasse < 15 zugeordnet haben, wird er verzögert, bis der Übergang in den Systemzustand "Redundant" bzw. die Master/Reserve–Umschaltung erfolgt ist. In beiden Fällen ist für diesen Organisationsbaustein keine Äquidistanz zu den früheren Aufrufen mehr gewährleistet. • Übertragung: der Ausgänge und der kompletten Datenbausteininhalte, die sich erneut geändert haben der Zeiten, Zähler, Merker und Eingänge des Diagnosepuffers • Alle zuvor gesetzten Restriktionen werden aufgehoben. Die verzögerten Alarme und Kommunikationsfunktionen werden nachgeholt. Alle Organisationsbausteine werden wieder bearbeitet. Seite 17
  • 18. SIMATIC PCS 7 5.4 H-Parameter für CPU-Test und Betriebsart "Aufdaten" Im Register "H-Parameter" können Sie die Parameter zum erweiterten CPU-Test eines H- Systems sowie Überwachungszeiten für das Ankoppeln und Aufdaten einstellen: Bild 13: Konfigurationsdialog der H-Parameter Reaktion auf RAM/PAA-Fehler Wählen Sie, wie das H-System reagieren soll, wenn ein Fehler im Vergleich der RAM- Bereiche und der Prozeßabbilder der Ausgänge auftritt: FEHLERSUCHE: siehe folgende Seiten unter Betriebszustand "FEHLERSUCHE" Stop des H-Systems: Gesamtes H-System wird in den Systemzustand "STOP" versetzt. STOP der Reserve: Reserve-CPU wird in den Betriebszustand "STOP" versetzt, Master- CPU bleibt im Zustand "RUN" (Systemzustand "Solobetrieb"). Maximale Anzahl der Versuche Der Wert ist fest auf 10 eingestellt. Solange die maximale Anzahl der Versuche noch nicht erreicht ist, initiiert die CPU nach der "Wartezeit zwischen zwei Versuchen" ( 60 sec ) den Vorgang "Aufdaten". Weckalarm-OB mit Sonderbehandlung Seite 18
  • 19. SIMATIC PCS 7 Die Sonderbehandlung des Weckalarm-OBs besteht darin, daß er vom Betriebssystem gesondert aufgerufen wird, nachdem bereits alle Alarme gesperrt sind. Durch den zusätzlichen Aufruf verkürzt sich die Zeit, in der kritische Peripherieteile nicht bearbeitet werden (Sperrzeit für Prioritätsklassen > 15). Eine "0" bedeutet: kein Weckalarm-OB mit Sonderbehandlung. Wichtig: Achten Sie darauf, daß der Weckalarm-Organisationsbaustein, dessen Nummer Sie eingeben, eine Priorität größer 15 hat. Nur dann wird er unmittelbar vor dem Start der Sperrzeit für Prioritätsklassen > 15 aufgerufen. Wichtig (bei Einsatz von F–Technik): Um ein Ansprechen der Zeitüberwachung bei einer Master-Reserve-Umschaltung zu vermeiden, muss der Weckalarm-Organisationbaustein mit F-Technik hier eingetragen werden. 5.5 Überwachungszeiten für das Ankoppeln und Aufdaten Über die Schaltfläche "Berechnen" im Register "H-Parameter" des Eigenschaftsdialogs der H-CPU erreichen Sie den nachfolgenden Dialog und können sich die Überwachungszeiten von System ermitteln lassen. Bild 14: Dialog zur Berechnung der Überwachungszeiten Mit den Default-Einstellungen (alle Parameter mit 0 belegt) sind alle Überwachungszeiten deaktiviert. Seite 19
  • 20. SIMATIC PCS 7 Weitere Hinweise zu den Überwachungszeiten finden Sie im Handbuch "S7-400H Hochverfügbare Systeme". Dieses Handbuch ist über die Internetseiten des Customer Supports unter der BeitragsID "1186523" erhältlich. 5.6 Betriebszustand "RUN" Bis auf die unten beschriebenen Ergänzungen verhalten sich die CPUs der S7–400H im Betriebszustand "RUN" genauso wie die Standard–CPUs der S7–400. In den folgenden Systemzuständen wird das Anwenderprogramm von mindestens einer CPU bearbeitet: Solobetrieb Ankoppeln und Aufdaten Redundant 5.6.1 Systemzustand "Solobetrieb", "Ankoppeln" und "Aufdaten" In den obengenannten Systemzuständen befindet sich die Master–CPU im Zustand "RUN" und bearbeitet das Anwenderprogramm allein. 5.6.2 Systemzustand "Redundant" Im Systemzustand "Redundant" befinden sich Master–CPU und Reserve–CPU im Zustand "RUN". Beide CPUs arbeiten das Anwenderprogramm synchron ab und überprüfen sich gegenseitig. Im Systemzustand "Redundant" ist ein Testen des Anwenderprogramms mit Haltepunkten nicht möglich. Der Systemzustand "Redundant" wird bei folgenden Fehlerursachen verlassen: • Ausfall einer CPU • Ausfall der Redundanzkopplung (Synchronisationsmodul oder Lichtwellenleiter) • Fehler beim Vergleich des RAM (Vergleichsfehler) 5.6.3 Betriebszustand "HALT" Bis auf die unten beschriebenen Ergänzungen verhält sich die S7–400H im Betriebszustand "HALT" genauso wie eine S7–400 Standard–CPU. Der Betriebszustand "HALT" nimmt eine Sonderstellung ein. Er wird nur zu Testzwecken eingenommen. Wann ist der Betriebszustand "HALT" möglich? Der Betriebszustand "HALT" ist nur vom Betriebszustand "ANLAUF" und vom Betriebszustand "RUN" des Solobetriebs aus erreichbar. Solange von der CPU 417–4H der Betriebszustand "HALT" eingenommen wird, ist ein Ankoppeln und Aufdaten nicht möglich und die Reserve–CPU bleibt mit einer Diagnosemeldung im Zustand " STOP". Seite 20
  • 21. SIMATIC PCS 7 5.6.4 Betriebszustand "FEHLERSUCHE" Während des Selbsttests vergleichen Master– und Reserve–CPU ihre Speicherinhalte. Deckt der Test unterschiedliche Speicherinhalte auf, so wird ein Vergleichsfehler gemeldet. Als Reaktion auf einen Vergleichsfehler ist der Betriebszustand "FEHLERSUCHE" voreingestellt (Default–Reaktion). Aufgabe der Fehlersuche ist es, eine fehlerhafte CPU zu erkennen. Die Fehlerreaktion auf einen Vergleichsfehler kann von Ihnen per Projektierung geändert werden (z.B. Reserve–CPU geht bei einem Vergleichsfehler in den Zustand "STOP" anstatt in den Zustand "FEHLERSUCHE"). Selbsttest erkennt unterschiedliche Speicherinhalte in beiden CPUs(Vergleichsfehler) System verläßt den Systemzustand Redundant und geht in den Solobetrieb. Master-CPU bleibt im RUN Reserve-CPU geht in FEHLERSUCHE. Es ist keine Kommunikation möglich. Reserve-CPU bearbeitet kompletten Selbsttest. Fehler erkannt? kein Fehler erkannt? Reserve-CPU geht in den Reserve-CPU koppelt sich Betriebszustand Defekt. wieder an und datet auf. Master-CPU arbeitet weiterhin im Betriebssystem führt eine RUN. Master-Reserve-Umschaltung durch. Bild 15: Ablauf der Fehlersuche im Solobetrieb Deckt der Selbsttest einen Vergleichsfehler auf, dann verläßt die S7–400H den Systemzustand "Redundant" und die Reserve–CPU arbeitet im Betriebszustand "FEHLERSUCHE" weiter. Während der Fehlersuche bearbeitet die Reserve–CPU den kompletten Selbsttest; die Master–CPU verbleibt im Zustand "RUN". Reaktion bei wiederkehrendem Vergleichsfehler Die Reaktion auf einen wiederkehrenden Vergleichsfehler ist davon abhängig, ob nach der Fehlersuche der Fehler im folgenden Selbsttestzyklus (Defaulteinstellung 90 min.) oder erst später auftritt. Reaktion bei wiederkehrendem Vergleichsfehler Vergleichsfehler tritt wieder auf ... Reaktion im ersten Selbsttestzyklus nach der Reserve–CPU geht mit Diagnoseeintrag "Vergleichsfehler" in Fehlersuche "STOP". Master–CPU bleibt im "RUN". nach zwei oder mehreren Selbsttestzyklen Reserve–CPU geht in "FEHLERSUCHE". Master–CPU bleibt im nach der Fehlersuche "RUN". Seite 21
  • 22. SIMATIC PCS 7 Selbsttest Die S7-400H führt umfangreiche Selbsttests aus. Dabei werden folgende Teilgeräte überprüft: • Kopplung der Zentralgeräte • Zentralbaugruppen • Prozessor/ASIC • Speicher Die Selbsttest werden im Zustand "Anlauf" und im zyklischen Betrieb durchgeführt. Jeder erkannte Fehler wird gemeldet. Selbsttest im Anlauf Beim ungepufferten Anlauf durchläuft jedes Teilgerät vollständig sämtliche Selbsttestfunktionen. Hinweis: Durch kurzes betätigen des Schlüsselschalter auf die Position "MRES" kann die Selbsttestzeit verkürzt werden. Selbsttest im zyklischen Betrieb Der komplette Selbsttest wird auf mehrere Zyklen aufgeteilt. Je Zyklus wird ein kurzer Abschnitt des Selbsttests ausgeführt, so dass die Steuerung nur unwesentlich belastet wird. Seite 22
  • 23. SIMATIC PCS 7 5.7 Zustands– und Fehleranzeigen Die zwei LEDs "RUN" und "STOP" auf der Frontplatte der CPU informieren Sie über den gerade aktiven CPU–Betriebszustand. LED Bedeutung RUN STOP H D CPU ist im Zustand "RUN". D H CPU ist im Zustand "STOP". Das Anwenderprogramm wird nicht bearbeitet. Ein Wiederanlauf oder ein Warmstart/Neustart ist möglich. Wurde der Zustand " STOP " durch einen Fehler ausgelöst, ist zusätzlich die Störanzeige (LED "INTF" oder "EXTF") gesetzt. B B CPU ist im Zustand "DEFEKT". Zusätzlich blinken auch die LEDs "INTF", 2 Hz 2 Hz "EXTF" und "FRCE". B H Der Zustand "HALT" wurde durch Testfunktionen ausgelöst. 0,5 Hz B H Es wurde ein Warmstart/Neustart/Wiederanlauf angestoßen. Je nach 2 Hz Länge des aufgerufenen Organisationbausteines kann es eine Minute und länger dauern, bis der Warmstart/Neustart/Wiederanlauf ausgeführt ist. Geht die CPU auch dann nicht in den Zustand "RUN", dann liegt beispielsweise ein Fehler in der Projektierung der Anlage vor. X B Die CPU fordert ein "Urlöschen" an. 0,5 Hz X B Der Vorgang "Urlöschen" wird ausgeführt. 2 Hz D = LED ist dunkel; H = LED leuchtet; B = LED blinkt mit der angegebenen Frequenz; x = LED–Zustand ist irrelevant CPU 41x-4H Zustandsanzeigen Die drei LEDs "MSTR", "RACK0" und "RACK1" auf der Frontplatte der CPU 41x-4H informieren Sie über die am Synchronisationsmodul eingestellte Baugruppenträger-Nummer und welche CPU die Prozeßführung für die geschaltete Peripherie hat. LED Bedeutung MSTR RACK0 RACK1 H x X CPU hat die Prozeßführung für geschaltete Peripherie X H D CPU auf Baugruppenträger mit Nummer 0 X D H CPU auf Baugruppenträger mit Nummer 1 Seite 23
  • 24. SIMATIC PCS 7 5.8 Unterschied Standard CPU / H - CPU Zusätzliche Funktionen der H–Systeme Funktion Zusätzliche Programmierung Redundanzfehler– Peripherie–Redundanzfehler–Organisationsbaustein (OB 70) Organisationsbausteine CPU–Redundanzfehler– Organisationsbaustein (OB 72) Kommunikations–Redundanzfehler– Organisationsbaustein (OB 73) Detailinformationen finden Sie im Referenzhandbuch "Systemsoftware für S7-300/400 System-und Standardfunktionen" ( siehe CS-Internet-Seiten BeitragsID 1214574) Systemfunktionen für Mit der Systemfunktion SFC90 "H_CTRL“ können Sie Abläufe in dem H–Systeme H–System beeinflussen. Hochverfügbare Hochverfügbare Verbindungen können projektiert werden. Es ist keine Kommunikations- zusätzliche Programmierung erforderlich. verbindungen Beim Einsatz von hochverfügbaren Verbindungen können Sie die Systemfunktionsbausteine für projektierte Verbindungen benutzen. Selbsttest Der Selbsttest wird automatisch durchgeführt, es ist keine zusätzliche Programmierung erforderlich. Geschaltete Peripherie Keine zusätzliche Programmierung erforderlich Information in der Über die Teilliste mit der SZL–ID W#16#xy71 erhalten Sie Systemzustandsliste Informationen über den aktuellen Zustand des H–Systems. Über die Teilliste mit der SZL–ID W#16#xy75 erhalten Sie Auskunft über den Zustand der Kommunikation zwischen dem H–System und den geschalteten DP–Slaves. Überwachungen beim Das Betriebssystem überwacht die folgenden vier projektierbaren Aufdaten Zeiten: Maximale Zykluszeitverlängerung Maximale Kommunikationsverzögerung Ab Ausgabestand > Maximale Sperrzeit für Prioritätsklassen > 15 V2 Minimale Peripheriehaltezeit Es ist keine zusätzliche Programmierung erforderlich. Seite 24
  • 25. SIMATIC PCS 7 Einschränkungen bei der H - CPU gegenüber der Standard CPU Funktion Einschränkung bei H - CPU Wiederanlauf Die Funktion "Wiederanlauf" ist nicht möglich. Der Organisationsbaustein OB101 wird nicht unterstützt. Multicomputing Die Funktion "Multicomputing" ist nicht möglich. Der Organisationsbausteine OB60 und die Systemfunktion SFC35 werden nicht unterstützt. Hintergrund– Der Organisationsbaustein OB90 wird nicht unterstützt. Organisationsbaustein CPU–Hardwarefehler Der Organisationsbaustein OB84 wird nicht unterstützt. Beim Auftreten eines sporadischen Schnittstellenfehlers trägt die CPU den Fehler in den Diagnosepuffer ein und läuft weiter. Globaldaten–Kommunikation GD–Kommunikation ist nicht möglich (weder zyklisch noch durch Aufruf der Systemfunktionen SFC60 "GD_SND" und SFC61 "GD_RCV") Basiskommunikation Kommunikationsfunktionen (SFCs) für die Basiskommunikation werden nicht unterstützt. Querverkehr für DP–Slaves Diese Funktion ist in STEP 7 nicht projektierbar. Äquidistanz für DP–Slaves keine Äquidistanz für DP–Slaves im H–System Synchronisation von DP–Slaves Die Synchronisation von DP–Slave–Gruppen ist nicht möglich. Die Systemfunktion SFC11 "DPSYC_FR" wird nicht unterstützt. Nichtinitialisierte Lokaldaten Wenn Lokaldaten in einem Datenbereich (Merker, Datenbausteine, usw.) abgelegt werden oder wenn sie den Programmablauf beeinflussen, müssen diese Lokaldaten initialisiert werden. Nichtinitialisierte Lokaldaten führen bei einem H–System zu einem Synchronisationsfehler. Das System geht in den Zustand "Solobetrieb" bzw. wenn nur eine CPU zur Verfügung steht in den Zustand "STOP". Laufzeitverhalten Die Befehlsausführungszeit ist bei der CPU 41x–4H geringfügig langsamer als bei der CPU 41x–4 (siehe Kap. 16 Referenzhandbuch "S7-400 und M7-400 Baugruppendaten"). Dies ist bei allen zeitkritischen Anwendungen zu berücksichtigen. Gegebenenfalls müssen Sie die Zyklusüberwachungszeit erhöhen. Verzögerungen und Sperren Beim Aufdaten werden die asynchronen Systemfunktionen für Datensätze negativ quittiert Meldungen verzögert alle Prioritätsklassen bis 15 zunächst verzögert Kommunikationsaufträge abgelehnt bzw. verzögert schließlich alle Prioritätsklassen gesperrt. Seite 25
  • 26. SIMATIC PCS 7 6 Projektierung einer SIMATIC H-Station 6.1 Einfügen einer SIMATIC H-Station in ein Projekt Die SIMATIC H-Station ist im SIMATIC Manager als eigenständiger Stationstyp vorhanden und wird über die Menüfolge "Einfügen > Station > SIMATIC H-Station" in das Projekt eingefügt. Bild 16: Einfügen einer SIMATIC H-Station in den SIMATIC Manager Nur dieser Stationstyp ermöglicht die Projektierung von zwei Zentralgeräten mit je einer H-CPU und damit den redundanten Aufbau einer H-Station. Seite 26
  • 27. SIMATIC PCS 7 6.2 Konfigurieren der Hardware einer H-Station. Zunächst wird, wie bei einer S7 400 Station, der gewünschte Baugruppenträger in die Station eingefügt. Bestückt wird dieser auch wie bei einer Standard Station mit Stromversorgung bzw redundanten Stromversorgungen und der gewünschten H-CPU (414H / 417H). In diese H-CPU müssen zusätzlich noch die Sync-Module auf den Steckplätzen "IF1" und "IF2" eingefügt werden. Bild 17: Ansicht der H-Station in der Hardwarekonfiguration Seite 27
  • 28. SIMATIC PCS 7 6.3 Projektierung des Industrial Ethernet CP zur Anlagenbuskommunikation Beim Einsatz eines H-Systems ist als Anlagenbus nur Industrial Ethernet zulässig. Das H-System unterstützt ferner nur das ISO Protokoll und nicht TCP/IP. Hierdurch ist auch die Wahl des Ethernet CP eingeschränkt. Es können somit ausschließlich ISO- oder Multi-Protokoll CPs eingesetzt werden. Bild 18: Bei Einsatz eines Multiprotokoll-Kommunikationsprozessores ist darauf zu achten, dass die Option zur Nutzung des IP-Protokolls deaktiviert ist. Seite 28
  • 29. SIMATIC PCS 7 7 Redundanter PROFIBUS-DP mit einkanalig geschalteter Peripherie Beim einkanalig geschalteten Aufbau sind die Ein–/Ausgabebaugruppen einfach (einkanalig) vorhanden. Sie können aber von beiden Teilsystemen über einen redundanten PROFIBUS- DP angesprochen werden. Der Aufbau mit einkanalig geschalteter Peripherie ist möglich mit dem dezentralen Peripheriegerät ET 200M mit aktiven Rückwandbusmodulen und redundanter PROFIBUS– DP–Slaveanschaltung "IM 153–2". Jedes Teilsystem der S7–400H ist (über eine DP– Masterschnittstelle) mit einer der beiden DP–Slave–Schnittstellen der ET 200M verbunden. Außerdem ist über den DP/PA Link "IM 157" eine redundante Anbindung an den PROFIBUS–PA möglich. Einkanalig geschaltete dezentrale Peripherie ET 200M mit 2 x IM153-2 Einkanalig geschaltete dezentrale Peripherie DP/PA-Link mit 2 x IM 157 DP/PA Koppler Profibus PA Bild 19: Einkanalig geschaltete dezentrale Peripherie Seite 29
  • 30. SIMATIC PCS 7 Allgemeine Aufbauregeln: Wenn Sie einkanalig geschaltete Peripherie einsetzen, muß der Aufbau immer symmetrisch sein, d.h.: • die CPU 41x–4 H und weitere DP–Master müssen sich in beiden Teilsystemen auf den gleichen Steckplätzen befinden (z.B. in beiden Teilsystemen auf Steckplatz 4) oder • die DP–Master müssen in beiden Teilsystemen an die gleiche integrierte Schnittstelle an- geschlossen sein (z.B. an die PROFIBUS–DP–Schnittstellen der beiden CPU 41x–4 H). • die DP–Slaves (IM 153-2 / IM 157) müssen pro ET200 Zeile beide die gleiche DP Adresse haben. I/O Konfiguration Redundanter PROFIBUS mit IM 153-2 Redundante IM 153-2 Redundante IM 153-2 Profibus-DP L+ ET 200M L+ mit aktivem Rückwandbus Busmodul IM Aktiver Rückwandbus IM SIMATIC PCS 7 Bild 20: I/O Konfiguration "Redundanter PROFIBUS-DP" 7.1 Redundante PROFIBUS DP-Anschaltung (IM 153-2 und IM 157) Red. PROFIBUS DP-Anschaltung IM153-2 für ET200M Die Anschaltung IM 153-2 (6ES7153-2AA02-0XB0) ermöglicht den Aufbau redundanter PROFIBUS-DP-Systeme. Bei einem Ausfall des aktiven Zweiges übernimmt die passive IM 153-2 stoßfrei die entsprechenden Funktionen. Die aktive Schnittstelle wird durch das Leuchten der LED "ACT" auf der entsprechenden IM 153–2 angezeigt. Für den redundanten Betrieb werden zwei IM 153-2 auf das Busmodul (6ES7 195-7HD00-0XA0) montiert. Seite 30
  • 31. SIMATIC PCS 7 Hinweis: Die Anschaltung IM 153-2 kann auch für Standardaufbauten benutzt werden. Wenn die Busmodule A oder D verwendet werden, dann kann die Funktion "Zeitstempelung" genutzt werden. D.h. Signale können mit einem Zeitstempel auf Signaländerung überwacht werden. Hierzu sind für die für die Funktion "Zeitstempelung" zugelassene Baugruppen zu verwenden (z. B SM 321-7BH...). Red. PROFIBUS-PA Anbindung mit IM 157 DP/PA Link Für die redundante Anschaltung von PROFIBUS PA Komponenten steht der IM157 DP/PA Link zur Verfügung. Es ist nur noch eine Ausführung für den erhöhten Temperaturbereich erhältlich (6ES7157-0AA81-0XA0). Das DP/PA Link Modul ist ein Gateway, welches PROFIBUS-DP und PROFIBUS-PA miteinander verbindet. Die unterschiedlichen Übertragungsraten der Bussysteme werden durch den DP/PA Link entkoppelt. Die Baugruppe ist ein Slave am PROFIBUS-DP und ein Master am PROFIBUS-PA. Das DP/PA Link wird gebildet aus der Anschaltungsbaugruppe IM 157 und einem oder mehreren DP/PA Kopplern. Diese bilden die physikalische Schnittstelle zwischen dem PROFIBUS-DP und dem PROFIBUS-PA. Für den redundanten Betrieb werden zwei IM 157 auf das Busmodul (6ES7 195-7HE80-0XA0) montiert. Für die PA-Koppler werden die Module (6ES7 195-7HF80-0XA0) benötigt. DP/PA Koppler Die Koppler haben folgende Funktion: - Umsetzen des Datenformates von asynchron (11 Bit/Zeichen) auf synchron (8 Bit/Zeichen) - Umsetzung der Übertragungsrate - Speisung der Feldgeräte mit Energie - Begrenzung des Speisestromes durch Barrieren. (bei der Ex-Variante wird der Speisestrom 110 mA begrenzt, bei der Nicht-Ex-Variante auf 400 mA) Die Anzahl der anschließbaren Slaves bzw. Feldgeräte ist begrenzt durch die Energie- entnahme der Feldgeräte. Der DP/PA Koppler selbst muß außerhalb des Ex-Bereiches installiert werden. Hinweis: Der DP/PA Koppler ist bei der Projektierung in der Hardwarkonfiguration transparent. Die IM157 Module werden direkt an den Bus des entsprechenden Mastersystems gehängt. Es gibt folgende Varianten des DP/PA Kopplers: Nicht-Ex-Variante mit maximal 400 mA Ausgangsstrom 6ES7 157-0AC80-0XA0 - erweiterter Temperaturbereich Ex-Variante mit maximal 110 mA Ausgangsstrom 6ES7 157-0AD81-0XA0 - Koppler ib für PROFIBUS-PA für den Einsatz in den Ex- Zonen 1 und 2 Ausfall der einkanalig geschalteten Peripherie Im Störungsfall verhält sich das H–System mit einkanalig geschalteter Peripherie wie folgt: • Bei Ausfall der Peripherie ist die gestörte Peripherie nicht mehr verfügbar. • Bei Ausfall eines Teilsystems, eines DP–Mastersystems oder einer DP–Slave– Anschaltung IM153–2 bzw. IM 157 ist die einkanalig geschaltete Peripherie für den Prozeß weiterhin verfügbar. In diesem Fall übernimmt das zweite Teilsystem die Bearbeitung der Informationen. Seite 31
  • 32. SIMATIC PCS 7 7.1.1 Übersicht der verwendbaren ET200 Busmodule Verwendung: MLFB-Nummer: ET200 IM153-1/-2 (nicht redundanter Aufbau) 6ES7 195-7HA00-0XA0 Kopfmod. ET200 2 x einfach breite I/O Baugruppen 6ES7 195-7HB00-0XA0 ET200 1 x doppelt breite I/O Baugruppen 6ES7 195-7HC00-0XA0 ET 200 2 x IM153-2 (redundanter Aufbau) 6ES7 195-7HD00-0XA0 Kopfmod. DP/PA Link 2 x IM157 (redundanter Aufbau) 6ES7 195-7HE80-0XA0 Kopfmod. DP/PA Koppler 6ES7 195-7HF80-0XA0 Trennbusmodul 6ES7 195-7HG00-0XA0 7.1.2 PROFIBUS-Stecker Der Profibusstecker hat einen schrägen Kabelabgang, eine kurze Bauform und beinhaltet die Trennfunktion bei eingelegtem Widerstand (6ES7 972-0BB40-0XA0). Wichtig: Diese Stecker sind für die neue CPU Generation unbedingt erforderlich. Seite 32
  • 33. SIMATIC PCS 7 8 Redundante Stromversorgung der Module einer ET200 Zeile Um dem Gedanken der Redundanz auch bei der Stromversorgung der I/O-Module Rechnung zu tragen, wird die Einspeisezeile dieser Module über Entkopplungsdioden versorgt. Einspeisezeile für DC 24 V redundante Ausführung Diodenentkopplung für ET200 I/O Module mit Brückengleichrichter DC DC IM153-2 Bild 21: Redundante Stromversorgung der ET 200M Seite 33
  • 34. SIMATIC PCS 7 9 Anschluss von einkanaligen Geräten an einen redundanten Profibus Zum Anschluss von einkanaligen Geräten an einen redundanten Profibus ist ein Y-Link erforderlich. (Weitere Informationen zu den Y-Link Modulen finden Sie auf den Internetseiten des Customer Supports unter der Beitrags-ID 6847578) Bild 22: Verwendung eines Y-Link Moduls am redundanten PROFIBUS-DP Zur Zeit sind hinter einen Y-Link nur Norm-Slaves des PROFIBUS-DP anwendbar. DP V1 Slaves, Operator Panels und Text Displays können nicht verwendet werden. Zur Projektierung eines Y-Links in der HW-Konfig gehen Sie wie folgt vor: 1. Wählen Sie den DP/PA-Link "IM157" (MLFB 6ES7 157-0AA81-0XA0) aus dem Baugruppenkatalog aus. Bild 23: Seite 34
  • 35. SIMATIC PCS 7 2. Nach der Vergabe der Profibusadresse erhalten Sie einen Auswahldialog ob Sie DP- oder PA-Geräte an das unterlagerte Bussystem anschließen wollen. Bild 24: Dialog zum Festlegen des Mastersystems Eine Liste der anschließbaren Slaves finden Sie im Gerätehandbuch zum Y-Link. Bitte bedenken Sie, dass nicht für alle aufgeführten Geräte auch PCS7-Treiberbausteine zur Verfügung stehen. Ob für das von Ihnen ausgewählte Gerät ein solcher Baustein zur Verfügung steht, erfahren Sie auf Anfrage über das PCS7 Support Center. Seite 35
  • 36. SIMATIC PCS 7 10 H-System Konfigurationsänderung im Run ( H-KiR ) Wichtig: Voraussetzung zur Nutzung dieser Funktion ist der Firmwarestand > V2.0. Wie läuft eine Hardwareänderung ab? Sofern die betroffenen Hardware–Komponenten zum Ziehen oder Stecken unter Spannung geeignet sind, kann der Hardware–Umbau im Systemzustand "Redundant" erfolgen. Da jedoch das Laden einer geänderten Hardware–Konfiguration im Systemzustand "Redundant" zum Stop des H–Systems führen würde, muß dieses vorübergehend in den Solobetrieb gebracht werden. Im Solobetrieb wird dann der Prozeß nur von einer CPU gesteuert, während an der anderen CPU die gewünschten Konfigurationsänderungen durchgeführt werden. Konfigurationsänderungen die über H-KiR durchgeführt werden können. • Hinzufügen oder Entfernen von Komponenten der Dezentralen Peripherie, wie - DP–Slaves mit redundanter Anschaltung (z.B. ET 200M oder PA–Link) - Baugruppen in modularen DP–Slaves - PA–Koppler - PA–Geräte • Ändern von bestimmten CPU–Parametern: Die änderbaren CPU-Parameter sind im Eigenschaftsdialog (ab V5.1) der CPU durch blaue Schrift gekennzeichnet. Sollte in Windows die Schrift für Dialoge auf blau eingestellt sein, sind diese Parameter durch schwarze Schrift kenntlich gemacht. • Ändern der Speicherbestückung der CPU: • Betriebssystemupdate: Das Ändern des Betriebssystem (Fehlerkorrektur) über H-KiR ist nur dann möglich, wenn die neue Version des Betriebssystems dieses zulässt. Entscheidend hierfür ist, welche Änderungen im Betriebssystem vorgenommen wurden. Deshalb kann diese Funktion nicht in allen Fällen garantiert werden. Konfigurationsänderungen, die über H-KiR NICHT durchgeführt werden können. • Netzparameter für redundante Profibusstränge • Umparametrieren von vorhandenen Baugruppen Baugruppen werden von der CPU nur nach ziehen/stecken neu parametriert oder wenn sie neu in das System aufgenommen werden. Eine durch H-KiR geänderte Baugruppenkonfiguration wird somit erst durch Ziehen / Stecken der betreffenden Baugruppe wirksam. ACHTUNG! Eine durch die Systemfunktion SFC57 erzwungene Nachparametrierung einer Seite 36
  • 37. SIMATIC PCS 7 Baugruppe hat einen Reset der Baugruppe zur Folge. Bei dieser Aktion fallen alle Signale dieser Baugruppe kurzzeitig ab. • Änderungen der Verbindungsprojektierung Verbindungen können direkt im redundanten Betrieb des H-Systems von NetPro aus über "Zielsystem > Laden > Markierte Verbindungen" geladen werden. • Änderungen im Anwenderprogramm Änderungen werden im redundanten Betrieb über das Änderungsladen des CFC durchgeführt. • Gesamtladen des Anwenderprogramms ACHTUNG! Bei H-KiR werden vor der Master/Reserve-Umschaltung dynamische Daten abgeglichen. Nach einem Gesamtladen können sich Strukturen im Anwenderprogramm geändert haben und somit dynamisch Daten in einem falschen Zielbereich übertragen werden. Bild 25: Dialog zum Umschalten des Betriebszustandes bei H-Systemen Seite 37
  • 38. SIMATIC PCS 7 Prinzipielle Vorgehensweise: 1.) Gegebenenfalls Hardware umbauen 2.) Hardwarekonfiguration offline ändern 3.) Gewünschte CPU im SIMATIC Manager über "Zielsystem > Betriebszustand" in den Zustand "STOP" bringen. 4.) Neue Hardwarekonfiguration in die gestoppte CPU laden 5.) Umschalten auf die CPU mit der geänderten Konfiguration. Über den Dialog "Betriebszustand" mit der Schaltfläche „umschalten auf...“ den Folgedialog öffnen. Hier wird jetzt die Art der durchzuführenden Umschaltung ausgewählt und mit der Schaltfläche „umschalten“ ausgelöst. Die Reserve–CPU koppelt an, wird aufgedatet und wird Master. Die bisherige Master–CPU geht in den Zustand "STOP", das H–System arbeitet mit der neuen Hardware–Konfiguration im Solobetrieb weiter. Wenn kein Masterwechsel durchgeführt wurde, bleibt das H–System mit der bisherigen Master–CPU im Solobetrieb. Die Ursache, die zum Abbruch von H-KiR führt, kann dem Diagnosepuffer entnommen werden. 6.) Nachdem eine Master/Reserve Umschaltung durchgeführt wurde, muss der Neustart der Reserve CPU von der Engineering Station aus eingeleitet werden. 7.) Abschließend kann ein Änderngsladen CFC- bzw. SFC-Plänen vorgenommen werden. Gegebenenfalls können auch neue Verbindungen nachgeladen werden. Hinweise: • Modulare DP-Slave Stationen und DP-PA Links sind stets mit aktivem Rückwandbus aufzubauen und möglichst vollständig mit Busmodulen zu bestücken. • Die Busmodule dürfen nicht im laufenden Betrieb gesteckt und gezogen werden. Weitere Hinweise siehe Handbuch "S7-400H Hochverfügbare Systeme“ Seite 38
  • 39. SIMATIC PCS 7 11 Anlegen einer Operator-Station zum Anschluss an eine S7 400H Station Damit Ihr PC mit "S7-REDCONNECT" Verbindung mit einem hochverfügbaren SIMATIC S7- System aufnehmen kann, werden bestimmte Informationen benötigt. Dazu zählen u.a. die Adressen der beteiligten Busteilnehmer und die verwendeten Netzwerkkarten. Diese Informationen werden automatisch erzeugt, wenn Sie in Ihr PCS7 V5 Projekt die PCs als "SIMATIC PC-Station" einbinden. Bild 26: Einfügen einer SIMATIC PC-Station Bild 27: Start des Konfigurationsdialog der PC-Station Per Doppelklick auf "Konfiguration" öffnet sich die Hardwarekonfiguration für diese PC- Station: Aus dem Hardware-Katalog ist nun aus dem Ordner "HMI" eine Applikation für die betreffenden PC-Station auszuwählen und einzufügen. • WinCC Applikation => für einen Server • WinCC Applikation (stby) => für einen redundanten Server • WinCC Applikation MC => für einen Multiclient Seite 39
  • 40. SIMATIC PCS 7 Bild 28: Hardwarekatalog in der Hardwarekonfiguration Anschliessend wird aus dem Ordner "CP-Industrial Ethernet" der Kommunikationsprozessor CP1613 eingefügt. Beim Einfügen des CP1613 öffnet sich automatisch der Eigenschaftsdialog, in dem die MAC- Adresse einzustellen ist. Da das H-System nur ISO Transportverbindungen unterstützt, ist in diesem Dialog die Nutzung des IP-Protokolls abzuwählen. Seite 40
  • 41. SIMATIC PCS 7 12 Hochverfügbare Kommunikation und redundante Verbindungen Die Forderung nach einer Verfügbarkeitserhöhung durch Kommunikationskomponenten (z.B. CP, Bus) bedingt die Redundanz von Kommunikationsverbindungen zwischen den beteiligten Systemen. Im Gegensatz zur Standardverbindung besteht eine hochverfügbare Verbindung aus mindestens zwei Verbindungswegen. Aus Sicht des Anwenderprogramms, der Projektierung und der Verbindungsdiagnose wird die hochverfügbare Verbindung mit allen ihren Verbindungswegen durch genau eine ID repräsentiert (wie eine Standardverbindung) und belegt auch nur eine Verbindungsressource auf der H-CPU. Bei den CPs hingegen belegt jeder Verbindungsweg über den CP eine Verbindungsressource. Eine hochverfügbare S7- Verbindung kann, abhängig von der projektierten Konfiguration, aus maximal vier Verbindungswegen bestehen, von denen jeweils zwei immer aufgebaut (aktiv) sind, um im Fehlerfall den ununterbrochenen Betrieb zu erhalten. Die Anzahl der Verbindungswege wird automatisch ermittelt. Bei den zwei genutzten Verbindungswegen unterscheidet man zwischen der Produktiv- und Standby-Verbindung. Im Fehlerfall wird die Kommunikation unterbrechungsfrei über die noch intakte Verbindung fortgeführt. Falls verfügbar (nur bei 4 Wegen), wird versucht ein Reserveweg aufzubauen, um wieder 2 Verbindungswege nutzen zu können. Ob ein weiterer Ausfall einer Kommunikationskomponente toleriert wird, muss für jeden Einzelfall anhand eines Redundanzdiagramms ermittelt werden. Ist kein Reserveweg verfügbar, wird die Kommunikation über den verbleibenden Weg fortgeführt. Hierbei ist die Verbindung nicht mehr redundant. Dies bedeutet, dass bei Ausfall einer weiteren Kommunikationskomponente keine Kommunikation mehr möglich ist. Ab PCS7 V5.1 besteht die Möglichkeit pro Teilgerät im H-System zwei Industrial Ethernet CPs in eine redundante Verbindung einzubeziehen. Dieses muss der Anwender durch das Aktivieren der Checkbox "max. Verbindungen ermöglichen" im Eigenschaftsdialog der Verbindung auswählen. Seite 41
  • 42. SIMATIC PCS 7 CP Redundante Verbindung über 2 Wege CPU CP Bus CPU CP Bus Redundante Verbindung über 4 Wege CP CPU Bus CP CP CPU Bus CP Produktiv-Verbindung Standby-Verbindung Reserve Wege Bild 29: 2 und 4 Wege-Kommunikation Mit der "S7 Verbindung hochverfügbar" steht in der SIMATIC S7 ein neuer Verbindungstyp mit folgenden Merkmalen zur Verfügung: • Erhöhung der Verfügbarkeit: Im Fehlerfall wird automatisch auf noch verfügbare Verbindungswege umgeschaltet. Der Verlust der Redundanz einer "S7-Verbindung hochverfügbar" wird ab PCS7 V5.1 und der Firmwareversion V2.1.2 der H-CPU über die Systemfunktion SFC87 (ab PCS7 V5.1 im Bautsein "MSG_CSF" enthalten) gemeldet. Als Begleitwert wird die Verbindungs-ID aus der Projektierung mitgeliefert. • Einfache Bedienung: Aus Anwendersicht tritt die Hochverfügbarkeit nicht in Erscheinung. Anwenderprogramme für die Standardkommunikation können ohne Änderungen übernommen werden. Die Redundanzfunktion wird ausschließlich bei der Projektierung festgelegt und des weiteren vom Betriebssystem überwacht. Die hochverfügbare Kommunikation wird derzeit von der S7-400H (redundanter und nicht redundanter Aufbau) und von PCs unterstützt. Bei PCs ist das Programmpaket "Redconnect" erforderlich. Zur Nutzung der 4-Wege-Redundanz ist die Version V1.4 von "RedConnect" erforderlich. Diese Version unterstützt nur noch den Kommunikationsprozessor CP1613. Seite 42
  • 43. SIMATIC PCS 7 Bild 30: Eigenschaftsdialog einer S7 Verbindung hochverfügbar. Die Checkbox "Redundanz" ist nur dann aktiviert, wenn eine Möglichkeit besteht vier Verbindungswege zu nutzen. Seite 43
  • 44. SIMATIC PCS 7 13 Redundanter Systembus Das Softwarepaket "S7-REDCONNECT" verbindet das hochverfügbare S7 400 H-System mit der OS. Im PC können damit 2 Kommunikationsprozessoren (CPs) eingesetzt werden. Der Mischbetrieb von redundanten und einfach ausgelegten Systemen ist möglich. zu den Clients OS Server 1 OS Server 2 2 CPs in einem Server PROFIBUS/ Industrial Ethernet Anlagenbus (redundant verlegt) SIMATIC S7 400 H SIMATIC S7 400 Bild 31: Redundanter Systembus Mit dem neuen SIMATIC FAST ETHERNET Komponenten "Optical Redundancy Manager" (ORM) und "Optical Switch Module" (OSM) haben Sie die Möglichkeit einen redundanten optischen Ring mit einer Übertragungsrate von 100 Mbit/s einfach und schnell aufzubauen. OSM OSM OSM ORM Fast Ethernet 100 Mbit/s OSM OSM OSM Bild 32: Optischer Fast Ethernet Ring Seite 44
  • 45. SIMATIC PCS 7 In einem solchen Ring wird ein Kabelbruch oder der Ausfall eines Switches eindeutig erkannt und gemeldet. Die Übertragung wird automatisch auf dem noch intaktem Teil des optischen Rings fortgeführt. Die Rekonfiguration des Netzes erfolgt dabei in weniger als 0,3 Sekunden. Nachfolgend ein Praxisbeispiel mit redundantem optischen Ring als Systembus. Bild 33: Praxisbeispiel - Terminalbus und Systembus mit redundantem optischen Ring Seite 45
  • 46. SIMATIC PCS 7 Bedienplatz 1 Bedienplatz 2 Bedienplatz 3 Bedienplatz 4 Schichtmeister mX- OS OS Terminal OS OS OS M M M M M OR M OS Terminalbus M OS (Ethernet) OS OS ISDN M M M Engineering- Warehaus Arbeitsplatz Redundante Server OS-Server Redundanter Systembus (Ethernet) OS OS OS OR OS M M M M M OS OS OS OS OS OS OS OS M M M M M M M M AS1 AS2 AS3..AS6 AS7..AS9 ET200M ET200M ET200M ET200M PROFIBUS DP DP/PA DP/PA ET200M ET200M Profibus PA Feldmultiplexer Feldmultiplexer Bild 34: Redundanter System- und Terminalbus Seite 46
  • 47. SIMATIC PCS 7 14 Projektierung der redundanten AS-OS Verbindungen (Systembus) 14.1 Allgemeines Zum Betrieb von "S7 Verbindungen hochverfügbar" zwischen dem Automatisierungssystem und der Operator Station ist auf der Operator Station das Optionspaket "S7 RedConnect" erforderlich. Dieses Optionspaket beinhaltet den Treiber für den CP1613. Somit ist keine zusätzliche Software erforderlich. Ist durch den Bezug eines OS-Bundles bereits die Software "S7 1613" bezogen worden, so ist für "S7 RedConnect" ein Upgrade verfügbar. Diese Verbindung ist ab der Version V5.1 von PCS7 ausschließlich über Industrial Ethernet und dem Kommunikationsprozessor CP1613 möglich. 14.2 Eigenschaften von S7-REDCONNECT Störungserkennung, ggf. Umschaltung, Kommunikationsüberwachung und Synchronisation erfolgen für die Applikation „unsichtbar“. Die PC-Station kommuniziert mit den beiden Teilen des hochverfügbaren Systems wie mit einer S7-CPU. Es stehen Dienste zur Verfügung, um den Status der redundanten Kommunikation zu überwachen. Der Zustand der Verbindung kann mit Hilfe des Diagnose-Tools angezeigt werden. Hinweis: Der Einsatz des Kommunikationsprozessors CP1413 ist nur bis "RedConnect" V1.3 möglich. 14.3 S7-Verbindung hochverfügbar Hochverfügbare Verbindungen bleiben auch bei Ausfall einer Komponente, (z. B. Netz, CP, CPU) weiterhin funktionsfähig . Überwachungs- und Synchronisationsmechanismen sorgen dafür, dass bei Ausfall eines Verbindungsweges automatisch auf den zweiten Verbindungsweg unterbrechungsfrei umgeschaltet wird. 14.4 Netzwerkkarte CP1613 Die im OS-PC verwendete Netzwerkkarte CP1613 muss installiert und aktiviert sein. Die Installation des CP1613 geschieht mit der Applikation "PG/PC Schnittstelle einstellen". Bei dem Kommunikationsprozessor CP1613 handelt es sich um eine PCI Karte, für die keine Ressourceneinstellungen zu tätigen sind. Seite 47
  • 48. SIMATIC PCS 7 14.5 Projektierungsanleitung redundante AS-OS Verbindung Verbindungsprojektierung Wenn Sie alle Stationen (SIMATIC S7 und SIMATIC PC-Stationen) in Ihr Projekt eingefügt haben, können Sie die gewünschten Verbindungen zwischen den Stationen projektieren. Verbindungen zwischen SIMATIC S7-Stationen und SIMATIC PC-Stationen erhalten dabei einen Verbindungsnamen unter dem sie auf dem PC identifiziert werden können. Die Verbindungsprojektierung erfolgt unter NetPro. Bild 35: Netzkonfiguration in NetPro Jeder PC-Station muss die gewünschte Verbindung (Typ: S7-Verbindung hochverfügbar) zu den H-Stationen hinzugefügt werden. Nach Abschluß der Verbindungs- und Netzwerkprojektierung muß die Konfiguration übersetzt, gespeichert und in die Automatisierungssysteme geladen werden. Hinweis: Verbindungen können nun auch in CPU geladen werden, ohne diese in den Zustand "STOP" zu setzen. Die markierte Verbindung kann über "Zielsystem > laden > Markierte Verbindung" in die CPU geladen werden. Wurde der Download der Verbindungen nicht durchgeführt, dann ist eine Prozeßkopplung mit WINCC nicht möglich. Seite 48
  • 49. SIMATIC PCS 7 Verbindungsstatus Über diesen Button kann online der aktuelle Verbindungsstatus in der Verbindungstabelle angezeigt werden. Bild 36: Dialog zum Aktivieren des Verbindungstatus Besonderheit Im SIMATIC-Manager ist die Operator Station, zu der hochverfügbare Verbindungen projektiert sind, nicht wie eine „normale OS“ in der Wurzel des Projektes sichtbar. Die Station befindet sich unter der "Simatic PC Station > WinCC Applikation >OS (x)". Konfigurationsdatei *.XDB Auf der PC-Seite ist keine gesonderte Projektierung der hochverfügbaren Kommunikation erforderlich. Die Verbindungsprojektierung wird vom STEP 7-Projekt in Form einer XDB- Datei auf die PC-Seite übernommen. Diese Datei wird beim Übersetzen der Netzprojektierung in NetPro angelegt. Diese Konfigurationsdatei (*.XDB) enthält die für den jeweiligen PC benötigten Verbindungsinformationen (Ethernet-Adressen u.s.w). Über den Eigenschaftsdialog der SIMATIC PC-Station wird der "Speicherort der Konfigurationsdatei“ angegeben. Seite 49
  • 50. SIMATIC PCS 7 Bild 37: Speicherort der Konfigurationsdatei Defaultmäßig werden die XDB-Dateien im Projektpfad im Ordner "XDBs" mit der Dateibezeichnung „pcst_1.xdb.....pcst_x.xdb“ abgelegt. Die XDB-Datei muss sich im selben Pfad befinden wie die WINCC Projektdatei *.MCP. Die XDB-Dateien werden beim Download aus dem SIMATIC-Manager automatisch in das entsprechende OS-Projekt kopiert. Seite 50
  • 51. SIMATIC PCS 7 Wird der Projektduplikator verwendet, um die OS-Daten von der Engineering Station auf den entsprechenden OS-Server zu transferieren, so wird die XDB-Datei nicht mitkopiert und muss nach dem Duplizieren auf den jeweiligen Server bzw. Einzelplatz kopiert werden. Der Pfad, in dem die XDB-Dateien abgelegt sind, ist im Simatic-Manager über "SIMATIC-PC- Stationen > Objekteigenschaften" auszulesen. Hinweis: Bitte beachten Sie, daß bei jeder Änderung der Verbindungsprojektierung in STEP 7 eine aktuelle Konfigurationsdatei auf den jeweiligen PC kopiert werden muß. Anschließend wird ein Neuanlauf des Kommunikationsprozessors bzw. Neustart des Rechners notwendig. Bild 38: Dialog zum Rücksetzen des Kommunikationsprozessors Konfiguration des CP 443-1 Wenn Sie den S7-Kommunikationsprozessors CP 443-1 in eine SIMATIC S7-Station einfügen, muß das Kontrollkästchen "Schnelle Umschaltung der Verbindung einschalten" aktiviert werden (Dialogfeld "Eigenschaften–CP 443-1 > Optionen > Ethernet-Profil für hochverfügbare Verbindungen > Schnelle Umschaltung der Verbindung einschalten"). Hinweis: Die Software "S7-REDCONNECT" unterstützt zur Zeit nur die Kommunikation über das Industrial Ethernet ISO-Protokoll und nicht über das TCP/IP - Protokoll. Seite 51
  • 52. SIMATIC PCS 7 Hinweise: • Beim AS/OS-Transfer einer H-CPU muß als Verbindungstyp "Named connections" gewählt werden. • Zur gleichen Zeit ist nur ein AS/OS-Transfer in eine OS möglich. • Die MAC-Adressen werden immer in NetPro im Eigenschaftsdialog der einzelnen PC- Station geändert/angepaßt. Nach jeder Änderung muss die Konfiguration in NetPro erneut übersetzt werden. Hierbei werden die XDB-Dateien neu generiert. Diese müssen dann wieder auf die entsprechenden OS-Server bzw. OS-Einzelplatzsysteme dupliziert werden (dort ablegen, wo auch die XXX.MCP Datei liegt). • Wird die Operator Station mit der neuen XDB-Datei erstmalig gestartet, so wird im Konfigurationsdialog der PG/PC Schnittstelle die neue Konfiguration erstmalig dem CP zugewiesen. Wurde die MAC Adresse geändert, so wird ein Neustart des Kommunikationsprozessors über "Systemsteuerung > PG/PC Schnittstelle > Eigenschaften > Betriebsart" notwendig. Ist der Kommunikationsprozessor immer noch nicht aktiv und keine Kommunikation möglich, dann muss ein Neustart des Rechners durchgeführt werden. Seite 52
  • 53. SIMATIC PCS 7 15 Tipps & Tricks 15.1 Leitfaden zum Einbringen einer Meßstelle in ein redundantes OS-Projekt ohne Datenverlust in der WinCC RT-Datenbank Für AS : gemäß Kap. 10 H-KiR • Gegebenenfalls HW umbauen • HW-Konfig offline ändern • Gewünschte CPU über den SIMATIC Manager Zielsystem -> Betriebszustand in den Zustand STOP bringen. • Neue-HW Konfig in die gestoppte CPU laden • Umschalten auf CPU mit geänderter Konfiguration • Über den Dialog "Betriebszustand" mit der Schaltfläche "umschalten auf..." den Folgedialog öffnen. Hier wird jetzt die Art der durchzuführenden Umschaltung ausgewählt und mit der Schaltfläche "umschalten" ausgelöst. • Die Reserve–CPU koppelt an, wird aufgedatet und wird Master. Die bisherige Master–CPU geht in den Zustand "STOP", das H–System arbeitet mit der neuen Hardware–Konfiguration im Solobetrieb • Wenn kein Masterwechsel durchgeführt wurde, bleibt das H–System mit der bisherigen Master–CPU im Solobetrieb. • Die Ursache, die zum Abbruch von H-KiR führte, ist dem Diagnosepuffer zu entnehmen. • Nachdem eine Master/Reserve Umschaltung durchgeführt wurde, muss der Neustart der Reserve CPU von der ES aus eingeleitet werden. • CFC-Plan erweitern (z.B. MEAS_MON und CH_AI) • Baugruppentreiber erzeugen • Änderungsübersetzen • Änderungsladen (in 417H-solo über Ethernet) • AS-OS-Transfer (Named Connections, Änderungen) • Bildobjekt u. Faceplate der neuen Meßstelle in PDL-Bild einbinden • Picture Tree der Operator Station speichern • Server Package erzeugen • Server Package im OS-Projekt (MC) aktualisieren Für 1. OS-Server : • Runtime auf der OS deaktivieren (Rechner Neustart) • OS-Projekt von der Engineering Station auf den 1. Server laden (Project Download) • Runtime der OS aktivieren • Archivabgleich der RT-Datenbank abwarten ( > Leittechnikmeldung) Für 2. OS-Server : • Runtime auf der OS deaktivieren (Rechner Neustart) • OS-Projekt (Stdby) von der Engineering Station auf den 2. Server laden • Runtime der OS aktivieren Für Multiclient-Rechner : Seite 53
  • 54. SIMATIC PCS 7 • Runtime der OS auf dem Multiclientrechner deaktivieren (Rechner Neustart) • OS-Projekt (MC) von der Engineering Station auf den Multiclient-Rechner laden • Runtime der OS aktivieren 15.2 CPU-Parameter in der Hardwarekonfiguration Abweichend von den Default-Einstellungen, sind folgende Punkte gemäß der Hilfe zu beachten(siehe Abbildung): Bild 39: CPU-Eigenschaftsdialog "Zyklus/Taktmerker" Im Bereich Zyklus/Taktmerker • Menüpunkt "OB85 Aufruf bei Peripheriezugriffsfehler:" auf "Nur bei kommenden und gehenden Fehlern“ einstellen. • Zyklusüberwachungszeit auf 6000 ms einstellen. Dadurch sind in Ausnahmefällen über den Organisationsbaustein OB80 12 sec Zykluszeit möglich. • Größe der Prozessabbilder (PAA und PAE) kontrollieren Im Bereich Diagnose/Uhr • Anzahl der Diagnoseeinträge auf 1500 einstellen Im Bereich Anlauf • Parametrierüberwachungszeit auf 10 (Default) einstellen: (Ab der nächsten Lieferstufe wird diese Zeit auf 60sec erhöht) • Fertigmeldung durch Baugruppen auf 65 sec (Default) einstellen: Der Anwender kann durch "Netz AUS / EIN" den ungünstigsten Fall simulieren. Wenn hierbei keine Fehler auftreten, dann ist die Parametrierung optimal. Zu hoch eingestellte Zeiten haben keine negativen Auswirkungen. Lediglich beim Test kann es zu langen Wartezeiten kommen, wenn der Hardwareausbau nicht der Konfiguration entspricht. Seite 54
  • 55. SIMATIC PCS 7 15.3 Teilprozeßabbild (TPA) Das Teilprozessabbild mus schon in der Designphase ermittelt werden. (siehe Projektierungshandbuch) 15.4 Ermittlung des benötigten Ladespeichers Über die Menüfolge "S7-Programm > Bausteine > Objekteigenschaften > Register Bausteine" kann der benötigte Ladespeicher ermittelt werden. Bild 40: Eigenschaften des Bausteinordners 15.5 OB Zeitmessung Die zeitliche Auslastung der Weckalarm-Organisationsbausteine lässt sich mit den Funktionen "TIME_BEG" und "TIME_END" bestimmen. 15.6 S7 Verbindung hochverfügbar Ändern bzw. Hinzufügen von Verbindungen in NetPro verlangt ein Download in die betreffenden Automatisierungssysteme. Dies ist auch im laufenden Betrieb über "Zielsystem > Laden > Verbindungen und Netztübergänge“ möglich. Weiter Hinweise: Die Verbindung "Named connections" funktioniert nur mit dem CP1613 und nicht über BCE. An Stelle von HUB´s sollten OSM´s benutzt werden, da kaskadierte HUB´s das System belasten. Seite 55