High Available SIMATIC S7-400H - hankook-system.comhankook-system.com/userData/400h_k.pdf · pc 네트워크/ ... 모든simatic-s7 ... cpu를교체하면업데이트는자동실행된다

Automation and Drives

IMATIC S7-400H

The Fault-tolerant Automation System


Fault-tolerant SIMATIC

개요

이중화시스템특징

하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍

시스템가동중구성

온라인모듈교체

A&D AS, 0892006, Chart 2© Siemens AG 2005 - Subject to change without prior notice

개요

개별에러로시스템이다운되는것을방지한다.이중화시스템을구성하는가장중요한이유

이중화(Redundant)시스템구성이필요한경우:생산에고가의원료가사용된다.

고장등으로일시적으로생산이중지되면막대한손실이발생한다.

시스템을재가동시킬경우막대한부가비용이발생한다.

특별히유지보수인원을따로두지않고시스템을운영하려한다.

개요



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




이중화시스템적용의예 (1)

발전및배전 (오일, 가스, 전기)발전설비

송유관

오프쇼어 (Offshore)District heating systems

화학, 전기화학 , 석유화학, 제약산업

광업

환경공학수처리

소각로

제지

제강, 철강

개요



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




이중화시스템적용의예 (2)

식음료

유리공업

유틸리티

이송터널자동화

해상(Marine) 자동화

공항활주로조명제어

화물이송

개요



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




시스템구성

메니지먼트레벨

PC네트워크/ 터미널버스

프로세스레벨

필드레벨

ET 200M

이더넷

리던던트용IM 153

리던던트용 P/S

클라이언트이중화

서버 이중화

SW 리던던시/ 웜스탠바이

미디어리던던시

Fault-tolerantcommunication

개요

PROFIBUS이중화

H CPU/ 핫스탠바이



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




시스템통합

히든(Hidden) 이중화Transparent 프로그래밍 (이중화시스템이아닌일반시스템과동일한프로그래밍)

스탠다드시스템과동일하게파라미터설정

특별한제약없이 SIMATIC의모든프로그램언어 (LAD, CSF, STL 등) 로프로그래밍가능

F시스템과 FH시스템의플랫폼역할

개요



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




이중화시스템의원리 (1)

m-of-nFault-tolerant

and failsafeS/W와 H/W로시스템구성S/W로 1개시스템만정상가동하도록수성

A B C

m-v-n A

콜드스탠바이 =수동전환

R

A R

1-v-2

1-v-2

2oo2

2oo2

Fault-tolerant

Failsafe

&

A B

A B

≥1

2-v-2

1-v-2

2oo2

1oo2

Passive redundancy Active Redundancy Majority redundancy

똑같은하드웨어구성을가진두개의시스템을사용하여이중화구성

S7-400H 리던던시


핫스탠바이 =자동전환< 100 ms

웜스탠바이 =자동전환< seconds



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




이중화시스템의원리 (1)

프로세스

IM DI AI AODOIM FM

동기화, 정보와상태값교환이중화시스템특징



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




마스터와슬래이브전환이안정적

노드전환전환시간 < 100ms전환중에출력은보류된다. 알람, 인터럽트등의정보는손실되지않는다.

노드전환의경우Master 에러전원RackSync 모듈Sync 케이블CPU

ET200x (DP 슬래이브모듈)는노드전환을지시하지못한다.


마스터전환



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




자동이벤트동기화(Synchronization)

동기화진행과정

CPU

A

CPU

B

싸이클동기화

CPU

A

CPU

B

시간동기화

명령동기화

CPU

A

CPU

B

CPU

A

CPU

B

No 동기화

이벤트동기화

CPU

A

CPU

B

이벤트동기화


동기화



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




자동이벤트동기화

원리

동기화, 정보와상태값교환

A I 10.0

+ FL DW 10

L PW100:::S O 8.0

A I 10.0

+ FL DW 10

L PW100:::S O 8.0

T PW130

:

Ackn.

Value

노드전환

동기화

동기화


동기화



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍





Cycle

CPU 1CPU 0


자가진단

PIO PIO

매칭

PIIPII 교환

동기화

사용자프로그램 사용자프로그램

자가진단PII

동기화



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍





장점

Transparent 프로그래밍모든 SIMATIC-S7 프로그래밍언어 (LAD, CSF, STL 등)사용가능

명령어제한없음

스탠다드 CPU에서 F-CPU (fault-tolerant)로프로그램복사용이.

안정적인스위치전환

정보손실없음

알람, 인터럽트정보유지

리던던시기능을위한프로그램은 H OS (Operation System)에서처리된다. ‘자가진단, 스탠바이시스템과연결및데이타와프로그램의업데이트, 이벤트동기화, 마스터와슬래이브전환등’ 리던던시관련프로그램은 OS에서자동처리되므로시스템에대한신뢰도가높다.


동기화



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




다양한자가진단기능

자가진단 (Self-Test)

범위:CPU

메모리

동기화링크

구성:시작모드에서자가진단

여러개의진단프로그램이동시에실행 (약 10분간진행)

사이클모드에서자가진단

백그라운드업무로계속실행됨

지정된시간동안단일프로그램이실행됨 (기본값: 90분)


자가진단



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




온라인프로그래밍

스탠다드시스템과동일하게온라인모드에서프로그램수정

수정된프로그램은양쪽 CPU에자동복사된다.

PG연결MPI 포트

버스

MPI/DP

PROFIBUS/Ethernet


프로그래밍



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍





파라미터설정및프로그래밍SIMATIC Manager H-Station


프로그래밍



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍





프로그래밍 –하드웨어구성하기


프로그래밍



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




시스템가동중에구성하기

CPU 메모리설정

추가또는제거:메인 Rack에설치된 I/O나 CP

DP slave

PA 인터페이스와 PA slave

Y-link와 slave

DP slave에설치된모듈

CPU 파라미터





개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




런모드 (Run Mode)에서모듈교체

런모드에서설치및제거가능한모듈

I/O 및 CP

Sync 모듈

리던던트용 IM 153-2

리던던트용전원모듈

전원을내린후설치및제거가능한모듈

스탠다드전원모듈

메인 Rack에설치된 IM

CPUCPU를교체하면업데이트는자동실행된다. (프로그램과데이타)





개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




하드웨어구성CPU의기술사항

하드웨어구성

이용가능한 CPUCPU 417-4H (20MB)

CPU 414-4H (1,4MB)

자동에러감지및보정기억장치(EDC)

CPU 417-4, CPU 414-3의일반적기능포함

4개의통신포트Sync모듈통신용포트 2개

DP 통신용포트 1개

MPI/DP 통신용포트 1개



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




하드웨어구성이중화링크

광통신 (Fiber Optic)

광통신 (Fiber Optic)

Sync 모듈 (교체가능)

하드웨어구성



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




메인 Rack 구성

스탠다드 Rack 2개를이용하여구성

리던던트전원모듈은선택사항

PS PS CPU PS PS CPU

PS PS CPU PS PS CPU

최대 10km

H Rack ( backplane bus가분리된 Rack) 1개를이용하여구성하드웨어구성



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




메인 Rack 구성

Master와 Slave간최대통신거리는 10M

Sync모듈간통신은패치케이블사용시최대 10M까지가능MLFB 모듈: 6ES7 960-1AA04-0XA0 MLFB FO-케이블 1m: 6ES7 960-1AA04-5AA0MLFB FO-케이블 2m: 6ES7 960-1AA04-5BA0MLFB FO-케이블 10m: 6ES7 960-1AA04-5KA0

Master와 Slave간최대통신거리는 10KM

Sync모듈간통신은아래케이블을통해최대 10KM까지가능MLFB 모듈: 6ES7 960-1AB04-0XA0 모노모드 FO-Cable LC/LC Duplex crossed 9/125µ

하드웨어구성



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




I/O 구성전환I/O

IM

IM

Special bus module (BM)

Active backplane bus

PROFIBUS DP

ET 200Mactive backplane bus사용

L+L+

리던던트용 IM 153-2

하드웨어구성



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




I/O 구성전환 I/O: 운영모드

양쪽 DP-Master가 Active일경우

입력:각 ET노드에서액티브된 IM을통해한채널에서만입력신호를읽어들인다.

출력:양쪽 CPU는 PIQ에값을쓰고최종출력은액티브채널을통해한곳으로만나간다.

하드웨어구성



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




I/O구성PROFIBUS PA로구성하기

PROFIBUS DP2 x IM 157

DP-PA link

하드웨어구성



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




I/O 구성Y-Link로구성하기

Y-link bus coupler는이중화 DP 마스터시스템을단일채널 DP 마스터시스템으로구성한다.

IM 153-2 with ET 200M

IM 157 with PA bus

Y-Link with DP bus

Rack 0 Rack 1

하드웨어구성



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




I/O 구성Y-Link 하드웨어구성

IM 157:6ES7 153-2BA01-0XB0

Y-Link:6ES7 197-1LB00-0XA0

버스모듈 BM IM 1576ES7 195-7HD80-0XA0

버스모듈 BM Y-Link6ES7 654-7HY00-0XA0

번들제품번호

6ES7 197-1LA03-0XA0

Y-LinkIM 157

하드웨어구성



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




I/O 구성Y-Link 구성하기

하드웨어구성



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




통신이중화개요

통신상문제발생시에대비하여이중화통신망을구축, 네트워크시스템을구성한다. H시스템과 H시스템을연결하거나HMI시스템과 HMI PC를연결할때네트워크이중화를구축할수있다. 다른 H시스템 (1, 2채널 )

HMI PC ( ‘Redconnect’ S/W 요구됨)

활동중 (Active connection)

대기중 (Stand-by connection)통신



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




통신이중화듀얼버스로구성(1)

이더넷

H-CPU를단일모드로사용

PS

PS

Bus

Bus

CP

CP

CP

CP

PS

PS

CPU

CPU

CPU

CPU

동일한구조:통신



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




통신이중화듀얼버스로구성(2)


PS

PS

CPU

CPU

Bus

Bus

CP

CP

CPU

CPU

PS

PS

CP

CP

CP

CP

CP

CP

이더넷




개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




통신이중화단일버스로구성


이더넷


PS

PS

CPU

CPUBus

CP

CP

CP

CP

CPU

CPU

PS

PS



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




통신이중화링버스로구성

링버스

S7-400H S7-400H

PS

PS

CPU

CPU

CP

CP

CP

CP

CPU

CPU

PS

PS

Bus

Bus

통신동일한구조:




개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




I/O이중화

센서등 로컬신호

PRO

FIB

US

DP

이중화시스템의통신

이중화시스템

이중화시스템용 IM

Pro

fib

us이중화

IO이중화

I/O이중화



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




I/O 이중화구성의예 (1)

메인 Rack에설치된 I/O ET200x등에설치된분산I/O

I/O이중화



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




I/O이중화구성의예 (2)

자동으로전환되는분산 I/O 단일모드에서 H-CPU

I/O이중화



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




I/O 이중화레벨분류

최상급레벨

Failsafe용진단(Diagnostic)기능이제공되는 F-IO사용설정에따라하드웨어에러가발생하여연계된출력신호중하나만살아도출력이나가도록 할수있다.

중간레벨

진단기능이제공되는모듈사용

저가용레벨

진단기능이제공되지않는모듈사용

I/O이중화



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




I/O이중화하드웨어구성

슬롯

DP 주소

이중화시스템 DI

Time discrepancy in ms

Response time followingdiscrepancy선택가능옵션:

AND회로

OR 회로

마지막유효값사용I/O이중화



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




I/O이중화하드웨어구성

이중화시스템관련메뉴이중화가가능한모듈에서만보인다.

이중화시스템타입(none 또는 2)

Station 2,PROFIBUSaddress 3,slot 4에동일한모듈이설치되어있다. 이중화시스템 DI로선택.

I/O이중화



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




I/O이중화D/I 결선

센서두셋트설치센서한셋트설치

I/O 이중화기능을모든모듈타입에서사용할수있는것은아니다. 사용가능한모듈타입등은인터넷이나매뉴얼등을통해알수있다.

DI DI DI DIP

rofi

bu

s이중화

DI

DI

마스터 I/O

리던던트 I/O

CPU는양쪽에서입력을 받는다. 액티브채널값을선택하여처리한다

I/O이중화



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




I/O이중화A/I 결선

전압 전류 (2-wire) 두개의센서

IR

AE-U AE-U

U

AE-U AE-U

R

I

AE AE

AI-I AI-I

I

전류 (4-wire)

I/O이중화

AI

AI

마스터 I/O

리던던트 I/O

Pro

fib

us이중화


CPU는양쪽에서입력을 받는다. 액티브채널값을선택하여처리한다



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




I/O이중화D/O 결선

Without diodes*With diodes *DQ DQ DQ DQ

* Dependant on the module type

액츄에이터

양쪽모두에서 출력이나간다.

DO

DO

마스터 I/O

리던던트 I/O

Pro

fib

us이중화


I/O이중화



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




I/O이중화A/O 결선

I

양쪽에서전체출력의 50%씩만출력한다. 예를들어 5V가출력으로나가야할경우각각 2.5V 출력을내보낸다. 고장등의이유로한장의카드만동작할경우는해당접점에전체출력값인 5V를내보낸다.

AO

AO

Pro

fib

us이중화


양쪽모두에서 출력이나간다.

마스터 I/O

리던던트 I/O

액츄에이터

I/O이중화



개요


하드웨어구성

통신

I/O이중화

마스터전환

동기화

자가진단

프로그래밍




I/O 이중화사용자프로그램통합

STEP7 V5.3부터 "Functional I/O Redundancy" 라이브러리기능을사용해사용자프로그램의통합이가능해졌다.

사용자는 transparent I/O로 I/O이중화용프로그램을코딩할수있다. 입출력주소는낮은것부터사용해야한다.

운영방법:입력은 FB RED_IN블록을통해읽혀진후 PIO에복사된다.

출력은다른 S7 PLC프로그램과마찬가지로낮은주소부터순서대로정한다. FB RED_OUT블록은값들을순서대로그다음주소에복사한다.

I/O이중화


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