Network connected via CP 443?5
Industrial Ethernet
Network connected via CP 443?1
從以上的表格中可以看到，軟冗余系統(tǒng)當(dāng)中可以采用MPI、PROFIBUS、Ethernet 三種網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)主系統(tǒng)和備用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)同步（Redundant-backup link）。
采用BSEND_400包中的功能塊進(jìn)行數(shù)據(jù)同步時(shí)，無(wú)論數(shù)據(jù)同步的連接是什么方式，都需要在STEP7的NETPRO窗口中組態(tài)一個(gè) S7 Connection。除了BSEND_400中之外，使用其他功能塊：
l 采用MPI網(wǎng)絡(luò)時(shí)，直接使用PLC的編程口進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，不需要進(jìn)行連接（Connection）的組態(tài)，但MPI數(shù)據(jù)同步的效率低。
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l 采用PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要使用一對(duì)CP通訊卡（CP342-5或CP443-5），在STEP7的NETPRO窗口中組態(tài)主系統(tǒng)和備用系統(tǒng)之間的FDL連接。
l 采用Ethernet網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要使用一對(duì)CP通訊卡（CP343-1或CP443-1），在NETPRO窗口中組態(tài)主系統(tǒng)和備用系統(tǒng)之間的ISO連接。
冗余功能塊的說(shuō)明參考表7－5。
表7－5冗余功能塊說(shuō)明：
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名稱 |
描述 |
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FC 100 ‘SWR_START’ |
初始化程序塊，定義系統(tǒng)運(yùn)行的參數(shù)。 |
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FB 101 ‘SWR_ZYK’ |
循環(huán)調(diào)用的數(shù)據(jù)同步功能塊，將主系統(tǒng)中的冗余數(shù)據(jù)復(fù)制到備用系統(tǒng)當(dāng)中 |
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FC 102 ‘SWR_DIAG’ |
診斷功能塊，在OB86中調(diào)用，將得到的診斷數(shù)據(jù)提供給FB101使用。 |
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FB 103 ‘SWR_SFCCOM’ |
在該塊內(nèi)部調(diào)用 SFC 65 ‘X_SEND’ 和 SFC 66 ‘X_RCV’功能塊，實(shí)現(xiàn)采用MPI網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)同步。 |
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FB 104 ‘SWR_AG_COM’ |
在該塊內(nèi)部調(diào)用FC 5 ‘AG_SEND’, FC 6 ‘AG_RCV’，實(shí)現(xiàn)采用PROFIBUS或Ethernet網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)同步。 |
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FB 105 |
在該塊內(nèi)部調(diào)用SFB 12 ‘BSEND’ and SFB 13 ‘BRCV’功能塊，實(shí)現(xiàn)MPI或PROFIBUS或Ethernet網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)同步，只能在S7-400 中調(diào)用。 |
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DB_WORK_NO |
冗余軟件塊使用的數(shù)據(jù)區(qū)，用戶不需要生成該數(shù)據(jù)塊，也不使用該數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)； |
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DB_SEND_NO |
用于主系統(tǒng)發(fā)送同步數(shù)據(jù)到備用系統(tǒng)的發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)（包括了主系統(tǒng)的M、T、C、DB等區(qū)域的數(shù)據(jù)），用戶不需要生成該數(shù)據(jù)塊，也不使用該數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)； |
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DB_RCV_NO |
用于備用系統(tǒng)接收來(lái)自主系統(tǒng)的同步數(shù)據(jù)的接收數(shù)據(jù)區(qū)，用戶不需要生成該數(shù)據(jù)塊，也不使用該數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)； |
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DB_A_B_NO |
從A站到B站，非冗余同步的數(shù)據(jù)的收發(fā)區(qū)； |
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DB_B_A_NO |
從B站到A站，非冗余同步的數(shù)據(jù)的收發(fā)區(qū)； |
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DB_COM_NO |
FB101的背景數(shù)據(jù)塊，包括了數(shù)據(jù)同步鏈路的狀態(tài)，控制等信息，用戶需要生成該數(shù)據(jù)塊，DBW8為狀態(tài)字，DBW10為控制字，； |
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FC 5 ‘AG_SEND’ |
PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)FDL鏈接，在FB104內(nèi)部調(diào)用的發(fā)送塊，用戶需要生成該程序塊，并下載到PLC當(dāng)中。 |
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FC 6 ‘AG_RCV’ |
PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)FDL鏈接，在FB104內(nèi)部調(diào)用的接收塊，用戶需要生成該程序塊，并下載到PLC當(dāng)中。 |
注：
1) 用PROFIBUS或Ethernet方式進(jìn)行數(shù)據(jù)同步時(shí)，需要在OB100當(dāng)中調(diào)用FB101，而FB101內(nèi)部調(diào)用了FB104、FC5、FC6，所以您必須手動(dòng)地將FB104、FC5、FC6插入到項(xiàng)目當(dāng)中，插入的方法是：在程序中調(diào)用一次，再將這條語(yǔ)句刪掉。
2) 在OB100中調(diào)用FC100功能塊時(shí)，PLC會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建一些與FC100參數(shù)相關(guān)的程序段和數(shù)據(jù)塊，所以當(dāng)你更改了FC100的參數(shù)時(shí)，應(yīng)該對(duì)PLC進(jìn)行Reset操作，再重新下載項(xiàng)目的軟硬件到PLC當(dāng)中。
7.2.2 實(shí)例
例子由兩套315-2DP和一個(gè)ET200M從站組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖7－6所示：
圖7-6 系統(tǒng)配置
除了實(shí)現(xiàn)冗余功能的3條PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)外，還有一條MPI網(wǎng)絡(luò)用于上位機(jī)監(jiān)視和控制程序的調(diào)試。
以下是生成該例子程序的步驟，可以根據(jù)系統(tǒng)的配置情況進(jìn)行參照：
（1）插入兩個(gè)S7-300的站，A 和 B ，在A站和B站的硬件組態(tài)窗口中，插入315-2DP時(shí)，要分別創(chuàng)建相互獨(dú)立的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)（如 A站為Master_Line、B站為Reserve_Line），使用網(wǎng)絡(luò)的默認(rèn)參數(shù)，速率為1.5M，并都將站地址設(shè)定為2，A站和B站的PROFIBUS DP集成通訊口設(shè)定為主站模式（Master Mode）。
（2）分別在A、B站中插入CP342-5模塊，連接到同一個(gè)PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)上（Sychronization_Line），地址分別為4、5，將CP342-5設(shè)定為No DP方式，并記錄CP342-5的硬件地址256。
（3）分別在A、B站的硬件組態(tài)窗口中插入一個(gè)ET200從站（一個(gè)IM153-2模塊和一個(gè)16入/16出的數(shù)字量模板），DP的地址為3。
（4） 進(jìn)入STEP7的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)窗口NETPRO中，選中A站的CPU點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，插入一個(gè)新的鏈接，選擇FDL Connection，點(diǎn)擊Apply，彈出鏈接屬性窗口，記錄鏈接的ID，設(shè)定LSAP為17，18，存盤編譯網(wǎng)絡(luò)組態(tài)。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖7－7所示：
圖7-7 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
以上網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中包括了4條鏈路：
l 用于上位機(jī)編程和監(jiān)控的MPI鏈路；
l A站與ET200從站Master Line PROFIBUS鏈路；
l B站與ET200從站Reserve Line PROFIBUS鏈路；
l A站和B站之間進(jìn)行數(shù)據(jù)同步的Synchronization Line PROFIBUS鏈路。
可以通過(guò)點(diǎn)擊圖中的狀態(tài)讀取按鈕，獲取當(dāng)前FDL鏈接的狀態(tài)，上圖的左下角顯示當(dāng)前在線讀取FDL的狀態(tài)為OK。
（5）在A站的Block中插入OB1（主循環(huán)程序塊）、OB35（定時(shí)中斷組織塊）、OB100（暖啟動(dòng)調(diào)用程序塊）、OB80（在主系統(tǒng)與備用系統(tǒng)切換時(shí)間超時(shí)時(shí)，調(diào)用該塊）、OB82 (DP-Slave ET200站上的IM153-2模塊出錯(cuò)報(bào)警，調(diào)用該功能塊)、OB83 （DP從站的接口模塊與主站鏈接斷開或鏈接重新建立時(shí)調(diào)用該塊）、OB85（程序運(yùn)行出錯(cuò)或DP從站連接失敗調(diào)用該塊）、OB86（主從站通訊出錯(cuò)調(diào)用該塊）、OB87（通訊失敗調(diào)用該塊）、OB122（外圍設(shè)備訪問(wèn)出錯(cuò)調(diào)用該塊）、OB121等組織塊，并對(duì)其中的OB100、OB35、OB86進(jìn)行編程。
（6）在OB100中我們調(diào)用FC 100 ‘SWR_START’進(jìn)行軟冗余的初始化，有幾個(gè)參數(shù)需要特別注意，LADDR應(yīng)當(dāng)和CP342-5的硬件地址相一致，例子程序?yàn)?56，VERB_ID必須和在NETPRO中創(chuàng)建的FDL鏈路的ID號(hào)一致，例子程序?yàn)?，DB_COM_NO建議仍采用DB5。
FC100功能塊參數(shù)的說(shuō)明和例子見表7－6，
表7－6 FC100 參數(shù)說(shuō)明
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參數(shù)名 |
數(shù)據(jù)類型 |
描述 |
例子 |
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AG_KENNUNG |
字符型 |
A站應(yīng)當(dāng)填 ‘A’ B站應(yīng)當(dāng)填 ‘B’ |
‘A’ |
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DB_WORK_NO |
數(shù)據(jù)塊名稱 |
軟冗余功能實(shí)現(xiàn)所需要使用的內(nèi)部數(shù)據(jù)塊，用戶不用生成該塊，也無(wú)需讀寫其中的數(shù)據(jù) |
DB1 |
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DB_SEND_NO |
數(shù)據(jù)塊名稱 |
存放發(fā)送數(shù)據(jù)所使用的內(nèi)部數(shù)據(jù)塊，AàB或BàA，用戶不用生成該塊，也無(wú)需讀寫其中的數(shù)據(jù) |
DB2 |
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DB_RCV_NO |
數(shù)據(jù)塊名稱 |
存放接收數(shù)據(jù)所使用的內(nèi)部數(shù)據(jù)塊，A?B或B?A，用戶不用生成該塊，也無(wú)需讀寫其中的數(shù)據(jù) |
DB3 |
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MPI_ADR |
整型 |
對(duì)方站的MPI站地址，進(jìn)行MPI網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)同步時(shí)才有意義 |
2 |
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LADDR |
整型 |
CP通訊處理器組態(tài)的硬件地址，采用PROFIBUS或Ethernet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)同步時(shí)才有意義 |
256 |
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VERB_ID |
整型 |
網(wǎng)絡(luò)鏈接的ID號(hào)，在NETPRO窗口中組態(tài)的鏈接的ID值，如FDL Connection、ISO Connection或S7 Connection。 |
1 |
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DP_MASTER_SYS_ID |
整型 |
DP主站網(wǎng)絡(luò)的ID號(hào)，你可以在NETPRO窗口中雙擊鏈接ET200M從站紫色的PROFIBUS主從網(wǎng)絡(luò)，獲取該ID值。 |
1 |
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DB_COM_NO |
數(shù)據(jù)塊名稱 |
FB101所用使用的背景數(shù)據(jù)塊，需用戶生成該塊，并可以讀取狀態(tài)字DBW8和控制字DBW10，獲取系統(tǒng)信息或手動(dòng)切換主備系統(tǒng) |
DB5 |
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DP-KOMMUN |
整型 |
確定鏈接ET200從站的DP通訊口類型： 1． 使用CPU上集成DP通訊口鏈接ET200從站； 2． 使用CP通訊卡上的DP通訊口鏈接ET200從站； |
1 |
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ADR_MODUS |
整型 |
CPU分配I/O地址的矩陣的增量，不同CPU的地址矩陣不同： 1, if base addresses 0, 1, 2, 3 ... 4, if base addresses 0, 4, 8, 12 ... |
1 |
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PAA_FIRST |
整數(shù) |
ET200M站第一個(gè)輸出字節(jié)的地址 |
0 |
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PAA_LAST |
整型 |
ET200M站最后一個(gè)輸出字節(jié)的地址，PAA_FIRST 到 PAA_LAST的字節(jié)范圍必須是ET200M站上連續(xù)定義的。 |
4 |
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MB_NO |
整型 |
冗余的M數(shù)據(jù)區(qū)的起始字節(jié)地址 |
20 |
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MB_LEN |
整型 |
冗余的M數(shù)據(jù)區(qū)的字節(jié)個(gè)數(shù)，如MB_NO為20，MB_LEN為30，則MB20－MB49這個(gè)數(shù)據(jù)段為冗余數(shù)據(jù)區(qū)； |
30 |
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IEC_NO |
整型 |
冗余的IEC定時(shí)器、IEC計(jì)數(shù)器所使用的起始背景數(shù)據(jù)塊 |
111 |
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IEC_LEN |
整型 |
冗余的IEC定時(shí)器、IEC計(jì)數(shù)器所使用的背景數(shù)據(jù)塊的個(gè)數(shù)，如IEC_NO設(shè)為111，IEC_LEN設(shè)為7，則DB111－DB117為存放冗余同步定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的背景數(shù)據(jù)去 |
7 |
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DB_NO |
整型 |
冗余的起始數(shù)據(jù)塊 |
8 |
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DB_NO_LEN |
整型 |
冗余的數(shù)據(jù)塊個(gè)數(shù)，如DB_NO為8，DB_NO_LEN為2，則DB8-DB9為冗余的數(shù)據(jù)塊 |
2 |
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SLAVE_NO |
整型 |
ET200從站的最低站地址 |
3 |
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SLAVE_LEN |
整型 |
ET200從站的個(gè)數(shù)，如SLAVE_NO為3，SLAVE_LEN為2，則該軟冗余系統(tǒng)連接了站號(hào)為3，4的兩個(gè)ET200從站，站號(hào)必須連續(xù)。 |
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SLAVE_DISTANCE |
整型 |
確定所鏈接ET200從站上IM153-2模塊的PROFIBUS DP站地址： 1． 2塊IM153-2模塊的DP口使用相同的站地址； 2． 2塊IM153-2模塊的DP口的站地址為n和n+1； ) |
1 |
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DB_A_B_NO |
數(shù)據(jù)塊名稱 |
通過(guò)數(shù)據(jù)同步鏈路（Redundency Link），A、B站之間還能進(jìn)行一些非冗余數(shù)據(jù)通訊，即2個(gè)PLC之間的普通數(shù)據(jù)交換，該參數(shù)即定義從A站到B站，交換的非冗余數(shù)據(jù)塊。 |
DB11 |
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DB_A_B_NO_LEN |
WORD |
A站到B站，非冗余數(shù)據(jù)塊中交換的Word字?jǐn)?shù)，如DB_A_B_NO設(shè)為DB11，DB_A_B_NO_LEN設(shè)為. W#16#64，則A站的DB11.DBW0-DB11.DBW198被復(fù)制到B站的DB11.DBW0-DB11.DBW198，因?yàn)閃#16#64代表16進(jìn)制64，即一共復(fù)制100個(gè)數(shù)據(jù)字。 |
W#16#64 |
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DB_B_A_NO |
數(shù)據(jù)塊名稱 |
該參數(shù)即定義從B站到A站，交換的非冗余數(shù)據(jù)塊。 |
DB12 |
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DB_B_A_NO_LEN |
WORD |
B站到A站，非冗余數(shù)據(jù)塊中交換的Word字?jǐn)?shù)，如DB_B_A_NO設(shè)為DB12，DB_B_A_NO_LEN設(shè)為. W#16#64，則B站的DB12.DBW0-DB12.DBW198被復(fù)制到A站的DB12.DBW0-DB12.DBW198，因?yàn)閃#16#64代表16進(jìn)制64，即一共復(fù)制100個(gè)數(shù)據(jù)字。 |
W#16#64 |
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RETURN_VAL |
WORD |
調(diào)用FC100的返回值，為0代表正常，其他返回值您可以在錯(cuò)誤代碼表中找到對(duì)應(yīng)的錯(cuò)誤原因。 |
MW2 |
|
EXT_INFO |
WORD |
FC100中內(nèi)部調(diào)用的一些功能塊所返回的錯(cuò)誤代碼 |
MW4 |
(7) 一般建議將非冗余程序段編寫在OB1當(dāng)中，而將冗余程序段編寫在OB35當(dāng)中，這里使用的是OB35的默認(rèn)屬性，即每100ms中斷觸發(fā)一次，可以根據(jù)實(shí)際的需要在CPU屬性中修改中斷的時(shí)間間隔。在OB35里調(diào)用FB 101 ‘SWR_ZYK’ 功能塊，F(xiàn)B101塊中封裝了冗余功能的程序段，實(shí)現(xiàn)冗余功能。調(diào)用FB101時(shí)，你可以在線地讀出RETURN_VAL參數(shù)的數(shù)值,如果為0，說(shuō)明冗余鏈接正常。如果為8015說(shuō)明數(shù)據(jù)同步的連接不成功，這是一個(gè)常見的錯(cuò)誤，原因可能是CP342-5之間的FDL鏈接建立的不正確或物理鏈路不通，或者是FC100的VERB_ID參數(shù)與NETPRO中的鏈接ID號(hào)不一致。當(dāng)執(zhí)行”SWR_START”程序塊時(shí)，系統(tǒng)分配這些數(shù)據(jù)區(qū)，不能用S7的定時(shí)器和計(jì)數(shù)器，只能使用IEC標(biāo)準(zhǔn)的定時(shí)器和計(jì)數(shù)器�？梢栽谲浫哂嗍謨�(cè)的第三章第9節(jié)找到對(duì)應(yīng)的診斷信息。OB35中的程序可以分為4個(gè)部分，如圖7-8所示：
A.在循環(huán)程序塊（OB1或OB35）的開始調(diào)用FB101，并將CALL_POSITION置為TRUE
B.可以在DB5中得到控制字（DBW10）和狀態(tài)字DBW8的信息。分析狀態(tài)字中的信息，如果當(dāng)前站為備用系統(tǒng)，則跳過(guò)冗余程序段。
C.冗余程序段。該處為您的冗余程序段
D.在循環(huán)程序塊（OB1或OB35）的結(jié)尾調(diào)用FB101，將CALL_POSITION置為FALSE，停止系統(tǒng)冗余程序段。
圖 7-8 冗余程序舉例
程序執(zhí)行如下：
第一步（A）啟動(dòng)系統(tǒng)的冗余數(shù)據(jù)同步功能 à
第二步（B）根據(jù)狀態(tài)字判斷是否為主系統(tǒng)，為主系統(tǒng)時(shí)才執(zhí)行第三步，否則跳到第四步à
第三步（C）為冗余的程序段 à
第四步（D）停止系統(tǒng)的冗余數(shù)據(jù)同步。
通過(guò)對(duì)OB35中的程序在線監(jiān)控，得知當(dāng)前冗余功能成功與否，如圖7－9所示：
圖7-9 FB101 狀態(tài)值
圖7－9顯示，F(xiàn)B101的返回值Return_VAL和Ext_INFO為0，說(shuō)明冗余功能正常。
通過(guò)FB101的背景數(shù)據(jù)塊中的狀態(tài)字和控制字，可以知道系統(tǒng)的運(yùn)行的情況和當(dāng)前哪個(gè)系統(tǒng)為主系統(tǒng)，哪個(gè)為備用系統(tǒng)，狀態(tài)字的定義如圖7－10所示：
圖7-10 軟件冗余狀態(tài)字
可以通過(guò)寫控制字中對(duì)應(yīng)的位，起停備用系統(tǒng)與主系統(tǒng)之間的冗余通訊，也可以實(shí)現(xiàn)主系統(tǒng)與備用系統(tǒng)之間的手動(dòng)切換，如圖7－11所示：
圖7-11軟件冗余控制字
通過(guò)設(shè)定DB5.DBX10.0為1，實(shí)現(xiàn)主系統(tǒng)與備用系統(tǒng)的手動(dòng)切換。
(8)在OB86中調(diào)用診斷功能塊FC 102 ‘SWR_DIAG’，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)PROFIBUS總線錯(cuò)誤時(shí)，該功能塊返回診斷信息，供FB101使用。
(9)插入FB101內(nèi)部調(diào)用的FB104，F(xiàn)C5、FC6等功能塊，將所有的程序塊下載到PLC當(dāng)中。
(10)在組態(tài)軟件WinCC中創(chuàng)建兩個(gè)MPI鏈接，分別與主系統(tǒng)和備用系統(tǒng)進(jìn)行鏈接，并生成對(duì)應(yīng)的Tag變量，如圖7－12所示：
圖7-12 WINCC中創(chuàng)建連接
利用WINCC的向?qū)Чδ芸梢詣?chuàng)建冗余的連接，通常的情況下， A、B站冗余的數(shù)據(jù)連接WINCC建立的冗余連接，A站數(shù)據(jù)連接WINCC專一與A站建立的連接，B站數(shù)據(jù)連接WINCC專一與B站建立的連接。