西门子6ES7288 0CD100AA0

上海朕锌电气设备有限公司

西门子6ES7288 0CD100AA0

上海朕锌电气电气设备有限公司

**章   SIMATIC S7-1500 R/H系统介绍

1.1 西门子控制器功能划分

        PLC广泛应用于目前现代工业的各个领域，对于一些重要的场合和应用则需要较高等级的控制需求，例如需要冗余以及故障安全功能，实现控制系统的高可用性和高可靠性。

西门子PLC CPU按照功能进行划分有如下几类：

通用控制器

        适用于基本的控制应用，例如S7-300/400,S7-1500系列CPU，完成从简单到复杂的控制任务，为了扩展应用范围，还发布了几款紧凑型PLC， 例如S7-1500C，除了CPU正常的功能外，还集成高速计数、简单定位功能，提高了产品的性价比。除此之外，还发布了基于PC的CPU，集成软控制器、可视化、Windows应用和本地I/O于一体的单一设备。通用控制器为单机设备，CPU的停机、网络的中断不会对生产造成重大的影响。

H(高可用性)/R（冗余）系统

        通过将发生中断的单元自动切换到备用单元的方法实现系统的不中断工作，H/R系统通过部

件的冗余实现系统的高可靠性。目前的产品有基于S7-400平台的S7-400H系统和基于S7-

1500平台的S7-1500R/H系统。

F（故障安全）系统

        通过将发生中断的系统切换到安全状态（通常为停车）来避免造成对生命、环境和原材料的

破坏。目前的产品有基于S7-300/400平台的S7-300F、400F和基于S7-1500平台S7-1500F

等。

FH或HF（故障安全和高可靠性）系统

        通过将发生故障的通道关闭，保证系统无扰动运行。目前产品只有基于S7-400平台的S7-

400HF系列，基于S7-1500平台S7-1500HF将很快发布。

1.2 系统的可用性

1.2.1系统可用性的计算

        使用冗余的控制系统可以提高系统的可用性，想要提高系统的可用性，首先需要了解控制系统的故障率，系统发生故障的频率和时间的关系可以用浴盆曲线来表达，如图1-1所示。

        从图1-1曲线可以看出，系统故障率在系统早期投用和晚期老化后的故障率较高，而在使用中间段时随机故障率相对恒定。故障率计算公式为：

        C=在考虑的时间范围Δt内，发生故障的部件数

        N=整个使用的部件数

         Δt=考虑的时间范围

        从故障率可以得出平均无故障时间MTBF：

                                                                        MTBF=1/λ

        那么系统的可用性为:

                                                            AS=MTBF/(MTBF+MDT)

        MDT=平均故障时间（或MTTR=平均修复时间）

        举例：

MTBF=100h，MDT=0.5h-àA=99.5%!

MTBF=1year，MDT=24h-àA=99.7%

1.2.2 提高系统的可用性

        考虑系统的可用性需同时考虑MTBF和MDT。从可用性计算公式中可以看出，增加系统的可靠性可以从提高MTBF和降低MDT两个方面进行，例如：

1) 设备生产商

使用高质量部件

使用具有更高标准的部件

预烧

抗过载保护

质量控制

冗余

2) 工厂设计人员

网络结构

冗余安装

符合安装条件需要

在合适的环境条件下使用

3) 工厂操作人员

维护

4) 快速故障诊断

自动故障诊断和定位（自测试）

具有诊断功能

诊断工具的稳定性

训练有素的维护人员

5) 快速修复

系统不停机情况下修复（在线修复）

修复工程容易

快速备件发送

训练有素的专业人员

    在这里特别需要注意使用的环境，例如温度、湿度和EMC环境，这些条件将影响设备的MTBF。

1.2.3整个系统的MTBF

    对于串行系统而言，系统故障发生率是各部件故障发生率之和，如图1-2所示。

        可见部件越多MTBF时间越小。

        以SIMATIC S7-1517H系统的平均无故障时间为例：

        CPU:                            12年

        32点输入模件（DI 32x24VDC HF）： 90年

        平均修复时间:大约4小时