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西門子精簡面板6AV6647-0AF11-3AX0

6AV6647-0AF11-3AX0 SIMATIC HMI KTP1000 基礎 顏色 PN, 基礎 面板, Tasten-/Touchbedienung, 10" TFT（彩色）顯示屏, 256 顏色, PROFINET 接口, 可項目組態 ab WinCC flexible 2008 SP2 緊湊型/ WinCC 基礎 V10.5/ STEP 7 基礎 V10.5, 包含 Open 來源 SW,die 無償 überlassen wird siehe beiliegende CD

SIEMENS西門子上海朕鋅電氣設備有限公司

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 ： 鄭鑫 

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1 簡介
        西門子新推出了新一代的Comfort Panel（精智系列面板）和帶有PROFINET 接口的S7-400H PN(CPU 41x-5H)，在Comfort Panel和S7-400H PN之間建立以太網連接的配置過程中，較之傳統操作面板和S7-400H，組態軟件和方式都產生了變化。
注意：本文只描述S7-400H PN通過集成PN接口連接Comfort Panel，S7-400H PN通過集成MPI/DP接口或CP443-1（IP地址）連接Comfort Panel，或連接支持腳本功能的其它操作面板（例如xP277等）也可以參考本文。
        本文中所使用的硬件和軟件環境如下：
(A) S7-400H PN
CPU 416-5 H PN/DP (6ES7 416-5HS06-0AB0, Firmware V6.0)
IM153-4 PN HF (6ES7 153-4BA00-0XB0, Firmware V4.0)
SM 321/322 16DI/DO
(B) TP900 Comfort Panel (6AV2 124-0JC01-0AX0)
(C) TIA Portal ES 工程師站
Field PG M3 (6ES7 715-1BB20-0AA0)
Windows 7 Ultimate SP1(X64)
STEP7 Professional 2010 SR2 (STEP7 V5.5 SP2 HF1), TIA Portal V11 SP2 Upd4 (STEP7 Professional V11 SP2 Upd4, WinCC Professional V11 SP2 Upd4)
注意
由于TIA Portal V11 SP2尚未支持S7-400H，所以仍需要經典STEP7 V5.5 SP2 HF1組態S7-400H PN；可以參考以下鏈接：
59216386

而僅需要WinCC Comfort V11 SP2組態Comfort Panel即可。
建議安裝WinCC Comfort/Advanced/Professional V11 SP2，可以參考以下鏈接：
56897511

2組態Comfort Panel和S7-400H PN的以太網連接
在ES站上的STEP7中組態S7-400H PN，在TIA Portal中組態Comfort Panel及其和S7-400H PN的以太網連接。

2.1 組態S7-400H PN項目
S7-400H PN的典型配置如1圖所示。

圖1

(A) 打開STEP7，參照實際配置，創建 SIMATIC H Station，如圖2所示。

圖2

(B) 設置Rack0上的CPU 的PN接口地址為192.168.0.101，Rack1上的CPU的PN接口地址為192.168.0.102。
(C) 在Rack0上的CPU屬性中選擇Clock memory，設置Memory byte為MW10，如圖3所示。

圖3

2.2 組態Comfort Panel項目
(A) 打開TIA Portal，創建新項目，添加 HMI設備，選擇Comfort Panel，如圖4所示。

圖4

(B) 設置Comfort Panel的以太網的IP地址為192.168.0.100。
(C) 在Connection中添加用于監控Rack0的CPU的連接PLC_1，通信驅動選擇”SIMATIC S7-300/400”，設置IP地址為192.168.0.101，Expansion slot為3，Rack為0，如圖5所示

圖5

(D) 在Connection中添加用于監控Rack1的CPU的連接PLC_2，通信驅動選擇”SIMATIC S7-300/400”，設置IP地址為192.168.0.102，Expansion slot為3，Rack為1，如圖6所示

圖6

(E) 在Connection中添加用于創建過程變量的連接PLC_Changer_12，通信驅動選擇”SIMATIC S7-300/400”，設置IP地址為192.168.0.101，Expansion slot為3，Rack為0
(F) 在HMI tags中添加如下內部和外部過程變量，如圖7所示。

圖7

(F) 本文附件Connection.zip中包含三段腳本。在Scripts中添加過程Connection_PLC1，將 connecton_PLC1.txt中的文本分別拷貝到Sub中，注意系統函數ChangeConnection的參數需要和連接PLC_1的地址和位 置*，如圖8所示。

圖8

(G) 在Scripts中添加過程Connection_PLC2，將connecton_PLC2.txt中的文本拷貝到腳本中，注意系統函數ChangeConnection的參數需要和連接PLC_2的地址和位置*。
(H) 在Scripts中添加過程Connection_lost，將connecton_lost.txt中的文本拷貝到腳本中，如圖9所示。

圖9

(H) 在變量trigger_PLC1的Properties-Event-Value change中添加函數，分配之前創建的過程Connection_PLC1，如圖10所示。

圖10

(I) 在變量trigger_PLC2的Properties-Event-Value change中添加函數，分配之前創建的過程Connection_PLC2。
(I) 在Schedule tasks中添加任務Check_Connection，Trigger選擇1 Minute，在Properties-Event-Update中添加函數，分配之前創建的過程Connection_lost，如圖11所示。

圖11

(J) 在Screen中添加測試畫面，顯示所有變量和報警信息，如圖12所示。

圖12

2.3 切換連接的腳本邏輯解釋
        以變量trigger_PLC2觸發過程Connection_PLC2為例解釋切換腳本的邏輯：
(A) 變量trigger_PLC2表示PLC2的Clock Menory Byte的第4位，即每0.8秒0/1變化一次，其數值更新觸發過程Connection_PLC2。
(B) 首先執行初始化，即確認連接PLC_2正常，而連接PLC_Changer_12默認指向連接PLC_1。
(C) 然后執行連接PLC_1的狀態檢測，變量con_state_PLC1累加1；如果連接PLC_1正常，則變量trigger_PLC1同樣觸發過程 Connection_PLC1，這樣變量con_state_PLC1即被復位為1，連接PLC_Changer_12依然指向連接PLC_1。
(D) 如果連接PLC_1中斷，trigger_PLC1不會觸發過程Connection_PLC1，這樣變量con_state_PLC1一直累加，不會復 位，直至大于10；此時執行連接切換，將連接PLC_Changer_12指向連接PLC_2，并標識連接PLC_1無效。
(E) 如果連接PLC_1和PLC_2都無效，則嘗試切換連接將PLC_Changer_12指向連結PLC_2。
        以變量trigger_PLC1觸發過程Connection_PLC1切換連接的邏輯同上。
        在Schedule tasks中觸發過程Connection_lost的邏輯解釋如下：
(A) 每隔一分鐘判斷變量con_state_PLC1/2的值：連接PLC_1/2正常時，將變量con_state_PLC1/2設置為5；
(B) 而當變量con_state_PLC1/2大于等于5時，標識連接PLC_1/2無效。
        根據上述過程的腳本邏輯，變量con_state_PLC1/2的值和連接PLC1/2的狀態對應關系如表1所示。

表1
 

2.4 下載調試項目
        將項目編譯后下載到Comfort Panel后，做以下調試：
(A) 初始時，Comfort Panel和S7-400H PN的連接正常，變量trigger_PLC1/2在0/1變化，變量con_state_PLC1/2基本上在1/2變化，連接默認指向連結PLC_1，如圖13所示。

圖13

(B) 拔掉連接PLC_1的網線，連結PLC_1中斷，變量trigger_PLC1無效，變量con_state_PLC1為100，連接PLC_Changer_12切換到連接PLC_2，如圖14所示。

圖14

(C) 重新連接PLC_1的網線，連結PLC_1恢復，變量trigger_PLC1在0/1變化，連接PLC_Changer_12依然保持到連接PLC_2，如圖15所示。

圖15

(D) 手動停止PLC2，變量trigger_PLC2不再變化，不再執行過程Connection_PLC2中對變量con_state_PLC2的復位操 作，變量con_state_PLC2為100，連接PLC_Changer_12切換到連接PLC_1，如圖16所示。

圖16

該項目可以實現Comfort Panel在S7-400H PN單CPU斷線和停機時的自動切換。

1 簡介 軟件冗余是低成本的冗余解決方案，適用于對切換時間要求不是很高的場合，主備切換 ......

1 簡介
軟件冗余是低成本的冗余解決方案，適用于對切換時間要求不是很高的場合，主備切換
時間為秒級的控制系統。軟冗余系統包括兩個站，一個為主站，一個為備用站；主備站的數據通訊鏈路為標準西門子通訊協議 (MPI/Profibus/Ethernet)；冗余范圍內的I/O模板需通過Profibus-DP網絡連接到ET200M從站上；西門子的軟件冗余可以在S7-300或S7-400的標準系統中實現，只需調用軟冗余軟件包中的程序塊。
西門子的精智面板支持和軟冗余CPU通訊，如圖1的系統架構，并且當某個CPU連接
中斷，面板可以切換連接到另一個CPU；如果兩個CPU主備切換，面板可以切換到主CPU。

圖1

本文描述的是用WinCC V11組態的精智面板通過腳本的方式實現切換連接的方法；本文
只描述面板和CPU的集成PN口之間通過工業以太網通訊，面板和CPU之間通過其他通訊方式（如MPI/Profibus）連接也可以參考本文。

本文所使用的硬件和軟件如下：
(A) S7-300 soft redundancy
CPU 315-2PN/DP (6ES7315-2EH13-0AB0, Firmware V2.5)
CPU 317F-2PN/DP (6ES7317-2FK14-0AB0, Firmware V3.2)
CP342-5 (6GK7342-5DA02-0XE0, Firmware V5.0)
IM153-2 (6ES7153-2BA02-0XB0)
(B) Panel
KP700 Comfort (6AV2124-1GC01-0AX0)
(C) Software
WinCC V11 SP2 upd2
Step7 V5.5 SP2+HF1

此方法只適用于支持三個以上連接，支持腳本及ChangeConnection函數的面板，如全
系列的Comfort Panel。

本文不介紹軟件冗余的原理及組態方法，詳細可以參考：
《SIEMENS PLC系統軟件冗余的說明與實現》
下載中心文檔編號：A0039
78604454

2 組態Comfort Panel和S7-300軟冗余系統的通訊

2.1 CPU組態
說明：本文描述的CPU組態是使用Step7 V5.5完成的，不涉及Step7 V11的使用。
A站：315-2PN/DP+IM153-2
B站：317F-2PN/DP+IM153-2
AB站之間通過CP342-5建立連接，實現冗余數據同步。

2.1.1 Step7中的硬件組態
A站：在Step7中組態315-2PN/DP，在DP總線上添加IM153-2，如圖2所示。

圖2

在CPU的屬性中選擇Clock Memory，設置Memory byte為MB0，如圖3所示。

圖3

B站：在Step7中組態317F-2PN/DP，在DP總線上添加IM153-2，如圖4所示。

圖4

在CPU的屬性中選擇Clock Memory，設置Memory byte為MB0，如圖5所示。

圖5

2.1.2 Step7中的網絡組態
A站和B站之間通過CP342-5建立FDL連接，此連接為AB站之間的數據鏈路通道，打開
Netpro界面，新建一個FDL連接，如圖6所示。

圖6

2.1.3 Step7中的CPU編程
說明：本文描述的編程只涉及實現軟冗余功能的部分，其他功能的實現不予介紹。
A站：OB100中調用FC100，實現初始化，如圖7所示。

圖7

OB35中調用FB101，必須在執行冗余用戶程序的前/后分別調用FB101，如圖8所示，而FB101內部調用了FB104、FC5、FC6，必須裝載這三個塊。

圖8

OB86中調用FC102，這樣當DP總線有故障時CPU可以實現主備切換，如圖9。

圖9

B站：OB100中調用FC100，實現初始化，如圖10所示。

圖10

OB35和OB86中的編程和A站相同。
組態好的項目分別下載到CPUA和CPUB中，做好硬件接線。

2.2 在WinCC V11中組態Comfort Panel
在WinCC V11中插入一個HMI 設備，選擇設備類型為“SIMATIC精智面板 > KP700”，
如圖11所示。

圖11

2.2.1 組態連接
在項目中組態三個連接，分別對應A站、B站和實際連接。Conn_A對應A站，CPU的參數
是A站的參數，如圖12所示。

圖12

Conn_B對應B站，CPU的參數是B站的參數，如圖13所示。

圖13

建立Conn_real用于創建過程變量，通信驅動程序選擇“SIMATIC S7 300/400”，PLC
的地址參數默認設置為192.168.0.2，擴展插槽是2，機架號是0，如圖14。切換連接的腳本會根據切換條件給conn_real分配不同的參數。

圖14

2.2.2 組態變量
在Conn_A下建立變量，如圖15所示。其中trigger_PLCA的地址是M0.4，采集模式是
“循環連續”，采集周期是500ms。

圖15

在Conn_B下建立變量，如圖16所示。其中trigger_PLCB的地址是M0.4，采集模式是
“循環連續”，采集周期是500ms。

西門子精簡面板6AV6647-0AF11-3AX0
圖16

項目中的其他變量如圖17所示，test1和test2用于測試conn_real的連接狀態。

圖17

2.2.3 切換連接的腳本邏輯解釋
在變量trigger_PLCA的“事件—數值更改”中添加腳本conn_PLCA，實現切換連接到
conn_A，如圖18所示。腳本邏輯參見下文。

圖18

在變量trigger_PLCB的“事件—數值更改”中添加腳本conn_PLCB，實現切換連接到
conn_B，如圖19所示。腳本邏輯參見下文。

圖19

在項目樹下面的“計劃任務”中建立一個新任務，每分鐘執行一次，在函數列表中添加
腳本conn_lost，用于檢測是否和兩個CPU的連接都中斷，如果都中斷，提示“connection lost”，如圖20所示。

圖20

本文附件中包含三個腳本文件。在項目樹的“腳本 > VB腳本”下添加腳本
“conn_PLCA”，將附件中的conn_PLCA.txt文件內容拷貝到conn_PLCA中，注意ChangeConnection的參數必須和conn_A的參數*，如圖21所示。

圖21

繼續添加腳本“conn_PLCB”，將附件中的conn_PLCB.txt文件內容拷貝到
conn_PLCB中，注意ChangeConnection的參數必須和conn_B的參數*，如圖22所示。

圖22

繼續添加腳本“conn_lost”，將附件中的conn_lost.txt文件內容拷貝到conn_lost中，
如圖23所示。

圖23

以conn_PLCA為例解釋腳本邏輯。

1. 觸發變量trigger_PLCA的地址M0.4，每0.8秒0/1變化一次，如果面板和CPU連接正常，能一直檢測到變量數值變化，即能觸發conn_PLCA動作；
2. 初始化。給”connected_to”變量賦值"Conn_A, 192.168.0.2"。
3. 給A站的連接狀態值"conn_state_PLCA"復位為1，表示連接正常；
4. 判斷B的連接狀態值"conn_state_PLCB"，如小于10則加1，如果檢測到B站斷開，則B的連接狀態值會加到11；
5. 切換連接。給出切換條件：

(A) 如果B的連接狀態值>=11，說明B站斷開；
(B) 如果B的連接狀態值<=5，即連接正常，但同時讀A站的軟冗余狀態字SwitchPLCA和B站的軟冗余狀態字SwitchPLCB，如果A狀態字=5同時B狀態字=10，說明A為主B為備；
(C) 如果B的連接狀態值<=5，即連接正常，但A站的軟冗余狀態字SwitchPLCA=0h25（十進制37），B站的軟冗余狀態字SwitchPLCB=9，說明A運行而B停機。
以上三個條件只要滿足一個，就可以切換連接到CPUA，因此三個條件做“或”運算。
CPU狀態與狀態字變量SwitchPLCA（DB5.DBB9）和SwitchPLCB（DB5.DBB9）的對
應關系請參考表1。

表 1

連接狀態變量conn_state_PLCA/B的值和連接的對應關系請參考表2。

表 2

    6. 如果檢測到無連接的狀態，則切換到A站。

腳本conn_PLCB的邏輯和conn_PLCA基本相同，只是在第⑤步 的切換條件有不同，
具體描述如下。
(A) 如果A的連接狀態值>=11，說明A站斷開；
(B) 如果A的連接狀態值<=5，即連接正常，但同時讀A站的軟冗余狀態字SwitchPLCA和B站的軟冗余狀態字SwitchPLCB，如果A狀態字=6同時B狀態字=9，說明B為主A為備；
(C) 如果A的連接狀態值<=5，即連接正常，但A站的軟冗余狀態字SwitchPLCA=5，B站的軟冗余狀態字SwitchPLCB=0h29（十進制41），說明B運行而A停機。
以上三個條件只要滿足一個，即切換連接到CPUB。

腳本conn_lost的邏輯如下。

1. 每分鐘讀一次兩個連接的狀態變量，如果連接正常，將連接變量conn_state_PLCA/B設為5；
2. 如果讀到連接狀態變量的值大于等于5，則設為100，表明連接無效；
3. 如果兩個連接的狀態變量值均為100，說明兩個連接都無效，顯示“connection lost”。

2.2.4組態畫面
組態一個畫面，如圖24所示。
其中“當前連接到”后面的IO域連接”connected_to”變量；“PLCA/PLCB connection
status”后面的IO域連接“conn_state_PLCA/PLCB”變量；“trigger_PLCA/PLCB”后面的IO域連接“trigger_PLCA/trigger_PLCB”變量；“test1”和“test2”后面的IO域連接“test1”和“test2”變量，用于測試conn_real連接狀態；“status of PLCA”后面的IO域連接“StatusOfPLCA”變量（DB5.DBW8）；“status of PLCB”后面的IO域連接“StatusOfPLCB”變量（DB5.DBW8）。

圖24

2.3 項目下載測試
組態后的項目編譯下載到KP700 Comfort中，在KP700和兩個CPU之間連好網線，由
于KP700有兩個以太網口，本身相當于交換機，因此可以用兩個網口各連接一個CPU。做
如下調試。

(1) 上電初始化，A為主站、run，B為備站、run，變量trigger_PLCA/B都在0/1變化，
KP700默認和A站連接。

圖25

(2) 手動停止CPUA，A站為stop狀態，B站為主、run。Conn_A無效，變量
trigger_PLCA無效，連接變量conn_state_PLCA為100，連接conn_real切換到CPUB。

圖26

(3) 再次啟動A站，A為備、run，B為主、run。Conn_A恢復，trigger_PLCA在0/1變
化，conn_real保持和CPUB連接。

圖27

(4) 拔掉B和屏之間的網線，conn_B無效，trigger_PLCB無值，連接狀態變量
conn_state_PLCB為100，屏切換到和A連接。A為備、run，B為主、run。

圖28

(5) 再拔掉A和屏之間的網線，conn_A無效，trigger_PLCA也無值，連接狀態變量
conn_state_PLCA/B均為100，屏無法和任意一個CPU連接，因此屏上顯示“connection lost”。

圖29

(6) 連上屏和A站、B站之間的網線，conn_A和conn_B都恢復，trigger_PLCA/B的值
都在0/1變化，conn_real和B連接。因為B為主、run，A為備、run。

圖30

S7300電源模板
6ES7307-1BA00-0AA0
6ES7307-1EA00-0AA0
6ES7307-1KA01-0AA0
CPU
6ES7312-1AE13-0AB0
6ES7312-5BE03-0AB0
6ES7313-5BF03-0AB0
6ES7313-6BF03-0AB0
6ES7313-6CF03-0AB0
6ES7314-1AG13-0AB0
6ES7314-6BG03-0AB0
6ES7314-6CG03-0AB0
6ES7315-2AG10-0AB0
6ES7315-2EH13-0AB0
6ES7317-2AJ10-0AB0
6ES7317-2EK13-0AB0
6ES7318-3EL00-0AB0
內存卡
6ES7 953-8LF20-0AA0
6ES7 953-8LG11-0AA0
6ES7 953-8LJ20-0AA0
6ES7 953-8LL20-0AA0
6ES7 953-8LM20-0AA0
6ES7 953-8LP20-0AA0
開關量模板
6ES7 321-1BH02-0AA0
6ES7 321-1BH10-0AA0
6ES7 321-1BH50-0AA0
6ES7 321-1BL00-0AA0
6ES7 321-7BH01-0AB0
6ES7 321-1EL00-0AA0
6ES7 321-1FF01-0AA0
6ES7 321-1FF10-0AA0
6ES7 321-1FH00-0AA0
6ES7 321-1CH00-0AA0
6ES7 321-1CH20-0AA0
6ES7 322-1BH01-0AA0
6ES7 322-1BH10-0AA0
6ES7 322-1CF00-0AA0
6ES7 322-8BF00-0AB0
6ES7 322-5GH00-0AB0
6ES7 322-1BL00-0AA0
6ES7 322-1FL00-0AA0
6ES7 322-1BF01-0AA0
6ES7 322-1FF01-0AA0
6ES7 322-5FF00-0AB0
6ES7 322-1HF01-0AA0
6ES7 322-1HF10-0AA0
6ES7 322-1HH01-0AA0
6ES7 322-5HF00-0AB0
6ES7 322-1FH00-0AA0
6ES7 323-1BH01-0AA0
6ES7 323-1BL00-0AA0
模擬量模板
6ES7 331-7KF02-0AB0
6ES7 331-7KB02-0AB0
6ES7 331-7NF00-0AB0
6ES7 331-7NF10-0AB0
6ES7 331-7HF01-0AB0
6ES7 331-1KF01-0AB0
6ES7 331-7PF01-0AB0
6ES7 331-7PF11-0AB0
6ES7 332-5HD01-0AB0
6ES7 332-5HB01-0AB0
6ES7 332-5HF00-0AB0
6ES7 332-7ND02-0AB0
6ES7 334-0KE00-0AB0
6ES7 334-0CE01-0AA0
附件
6ES7 365-0BA01-0AA0
6ES7 360-3AA01-0AA0
6ES7 361-3CA01-0AA0
6ES7 368-3BB01-0AA0
6ES7 368-3BC51-0AA0
6ES7 368-3BF01-0AA0
6ES7 368-3CB01-0AA0
6ES7 390-1AE80-0AA0
6ES7 390-1AF30-0AA0
6ES7 390-1AJ30-0AA0
6ES7 390-1BC00-0AA0
6ES7 392-1AJ00-0AA0
6ES7 392-1AM00-0AA0
6ES7 392-1BM01-0AA0
功能模板
6ES7 350-1AH03-0AE0
6ES7 350-2AH00-0AE0
6ES7 351-1AH01-0AE0
6ES7 352-1AH02-0AE0
6ES7 355-0VH10-0AE0
6ES7 355-1VH10-0AE0
6ES7 355-2CH00-0AE0
6ES7 355-2SH00-0AE0
6ES7 338-4BC01-0AB0
6ES7 352-5AH00-0AE0
6ES7 352-5AH00-7XG0
通訊模板
6ES7 340-1AH02-0AE0
6ES7 340-1BH02-0AE0
6ES7 340-1CH02-0AE0
6ES7 341-1AH01-0AE0
6ES7 341-1BH01-0AE0
6ES7 341-1CH01-0AE0
6ES7 870-1AA01-0YA0
6ES7 870-1AB01-0YA0
6ES7 902-1AB00-0AA0
6ES7 902-1AC00-0AA0
6ES7 902-1AD00-0AA0
6ES7 902-2AB00-0AA0
6ES7 902-2AC00-0AA0
6ES7 902-2AG00-0AA0
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