施耐德PLC冗余pdf

1、Quan tum PLC勺10冗余解決方案新的利潤增長點2010.11Schneider"Electric作者：王斌Make the most of your energy摘要本文詳細介紹了 10冗余的原理，模板10冗余和通道10冗余的區(qū)別，以及Quantum PLC的IO冗余的硬件實 現方法和軟件編程等。? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存#取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-引言當前在很多行業(yè)，如焦化行業(yè)的化產、冷鼓控制系統(tǒng)、水電站的升船機控制系統(tǒng)、鍋爐控制系統(tǒng)、化

2、工或石化控制系統(tǒng)等，為了提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，要求采用10冗余的解決方案。目前，施耐德所有PLC產品中只有Safety Quantum 和Premium PLC支持I0冗余的解決方案，而這兩種 PLC由于功能限制目前無法滿足上 述控制系統(tǒng)的要求。Quantum PLC在中國得到了廣泛的應用，該 PLC具有可靠性高、穩(wěn)定性較好、支持模板類型較多、通訊功能較強、性 價比較高等優(yōu)點。如果能利用 Quantum PLC實現I0冗余功能，將大大拓展了 Quantum PLC的應用領域。110冗余概述1.1 I0冗余定義I/O模塊。I/O冗余的使用提供了最高程度的冗余,當系統(tǒng)包含兩套模塊，且這些模塊被

3、組態(tài)為冗余對，并作為冗余對操作時，即被視為冗余 即：當系統(tǒng)中CPU發(fā)生故障，或信號模塊故障，不會影響到控制系統(tǒng)的安全、可靠運行 I0冗余根據冗余的功能又分為：1) 模板冗余2) 通道冗余1.1.1模板冗余IO冗余主要利用整個模板實現相應的冗余功能，即：當在第一個冗余模板發(fā)生通道錯誤時，整個模板及其通道都切換至去功能化狀態(tài)。由另一個模板上的通道實現相應的控制功能。1.1.2通道冗余IO冗余主要利用模板的通道實現相應的冗余功能，即如果模板的某個通道發(fā)生故障，不會導致整個模板切換至去功能化狀態(tài)，而僅僅是相應的通道進入去功能化狀態(tài)。通道冗余在以下情況下可提高系統(tǒng)的可靠性和可用性：1) 外部傳感器或執(zhí)行

4、器經常發(fā)生故障2) 檢修時間較長3) 模板的通道容易發(fā)生故障1.2 10冗余系統(tǒng)分類I0冗余系統(tǒng)根據輸入傳感器信號和輸出執(zhí)行器信號是否冗余又分為：1) 冗余信號的I0冗余系統(tǒng)：使用了冗余輸入/輸出信號的I0冗余系統(tǒng)可提高整個控制系統(tǒng)的可靠性和可用性。2) 單信號的I0冗余系統(tǒng)I0冗余系統(tǒng)根據I0模板是利用擴展機架方式安裝還是利用RI0或DI0方式連接又分為：1) 機架擴展連接的I0冗余系統(tǒng)2) RI0/DI0 連接的I0冗余系統(tǒng)I0冗余系統(tǒng)根據控制系統(tǒng)采用單機系統(tǒng)還是熱備(或冗余)系統(tǒng)又分為：1) 單機型I0冗余系統(tǒng)2) 熱備(或冗余)型I0冗余系統(tǒng)1.2.1冗余信號的10冗余系統(tǒng)冗余輸入/輸

5、岀信號的I0冗余系統(tǒng)連接方式詳見下圖1所示：圖1冗余信號的I0冗余系統(tǒng)? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存5取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存#取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-傳感器PLC執(zhí)行器? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的

6、存#取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存#取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-1.2.2單信號的10冗余系統(tǒng)單輸入/輸岀信號的I0冗余系統(tǒng)連接方式詳見下圖 2所示：圖2單信號的I0冗余系統(tǒng)? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存#取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-傳感器PLC執(zhí)行器1.2.3機架擴展連接的10冗余系

7、統(tǒng)采用機架擴展方式連接冗余的I0模板的連接方式詳見下圖3所示:機架擴展連接的I0冗余系統(tǒng)圖3Ethernet TCP/IP="主 i Premiuim 2" Premium23匚二L總2122AdvantysTdefast AB E 722執(zhí)行翦UHISye0 TBflBH7? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-#? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、

8、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-1.2.4RIO/DIO連接的10冗余系統(tǒng)采用RI0或DI0方式連接冗余的I0模板的連接方式詳見下圖 4所示:#? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-圖4 RIO/DIO連接的IO冗余系統(tǒng)#? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider

9、-#? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-S908/Modbus Plus#? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-#? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneide

10、r-S908 /Modbus Plus圖5a單機型同一機架安裝的IO冗余系統(tǒng)S908/Modbus PlusIfj-l L-l125單機型IO冗余系統(tǒng)采用單機型PLC實現IO冗余功能的系統(tǒng)連接方式詳見下圖5a和圖5b所示:圖5b單機型不同機架安裝的IO冗余系統(tǒng)1.2.6熱備（或冗余）型10冗余系統(tǒng)采用熱備（或冗余）型PLC實現IO冗余功能的系統(tǒng)連接方式詳見下圖 6所示：圖6熱備（冗余）型IO冗余系統(tǒng)MSBY link1.3 IO冗余系統(tǒng)硬件安裝和參數設置對于IO冗余系統(tǒng)來說，IO模板利用機架擴展方式或 RIO/DIO連接方式連接時，需遵守以下原則:1.3.1機架擴展方式如果IO模板插入機架的槽

11、位X中，冗余IO模板必須安裝在冗余機架的對應槽位X中。具體安裝方式詳見 圖3機架擴展連接的IO冗余系統(tǒng)所示。1.3.2RIO/DIO連接方式利用RIO或DIO方式連接IO冗余系統(tǒng)時，IO模板和冗余IO模板可以安裝在同一機架（僅適用于單機系統(tǒng)）或不同機架中。IO模板和冗余IO模板安裝在同一機架時的安裝方式詳見圖5a單機型同一機架安裝的IO冗余系統(tǒng)所示。IO模板和冗余IO模板安裝在不同機架時的安裝方式詳見圖5b單機型不同機架安裝的IO冗余系統(tǒng)和圖6熱備（冗余）型IO冗余系統(tǒng)所示。1.3.3參數設置所有IO模板安裝到機架后，根據每個模板的具體連接方式和采集信號的不同，分別設置相應的參數，并調用相應的

12、IO冗余信號處理函數功能塊即可實現相應的IO冗余功能。注意：1）如果IO模板和冗余IO模板采用不同機架方式安裝時，所有機架地址設置必須唯一。2）采用RIO/DIO連接方式連接IO模板和冗余IO模板時，所有模板分配的內部映射地址必 須唯一（否則模板出現故障后，無法進行判斷）9? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-2當前解決方案目前，施耐德所有PLC產品中Safety Quantum和Premium PLC可支持IO冗余的解決方案，這兩種 PLC實現

13、10冗余功能時有各自的優(yōu)缺點2.1 Safety Quantum PLC利用Safety Quantum PLC可以支持單機型或熱備型I0冗余系統(tǒng)，在連接I0模板時主要利用RIO方式進行連接。該PLC在實現I0冗余系統(tǒng)時具備如下優(yōu)點：1) 支持單機型或熱備型系統(tǒng)2) 支持電源冗余方案3) 支持通訊冗余4) 通訊電纜利用同軸電纜或光纖方式連接時，可支持遠距離連接5) 較高的可靠性和可用性6) 較強的熱備性能7) 較強的通道級診斷功能8) 支持通道冗余功能該PLC在實現IO冗余系統(tǒng)時的缺點有：1) 支持的IO模板類型較少2) 通訊協(xié)議只支持 Modbus TCP/IP ，Modbus Plus 和

14、Modbus 協(xié)議3) 不支持通訊功能塊讀寫和 PID等高級指令操作4) 不支持自定義函數功能塊開發(fā)5) 成本較高2.2 Premium PLC利用Premium PLC可以支持單機型或熱備型IO冗余系統(tǒng)，在連接IO模板時主要利用擴展機架方式進行連接。 該PLC在實現IO冗余系統(tǒng)時具備如下優(yōu)點：1) 支持單機型或熱備型系統(tǒng)2) 支持的IO模板類型較多3) 支持PID等多種高級指令操作及多種定制函數庫4) 具有多種靈活的IO模板連接附件5) 以太網模板故障可引發(fā)熱備系統(tǒng)切換6) 較強的通道級診斷功能7) 支持通道冗余功能8) 支持自定義函數功能塊開發(fā)9) 價格適中該PLC在實現10冗余系統(tǒng)時的缺

15、點有：1) 不支持電源冗余方案2) 不支持通訊電纜冗余3) 通訊電纜只能利用專用電纜進行連接，連接距離較短4) 熱備性能適中5) 通訊協(xié)議只支持 Modbus TCP/IP 和Modbus協(xié)議3當前挑戰(zhàn)當前在很多行業(yè)，如焦化行業(yè)的化產、冷鼓控制系統(tǒng)、水電站的升船機控制系統(tǒng)、鍋爐控制系統(tǒng)、行工或石化的ESD控制系統(tǒng)等,為了提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，都要求采用IO冗余的解決方案。詳見 圖2單信號的IO冗余系統(tǒng)所示。此類控制系統(tǒng)具體要求如下：1) 支持熱備系統(tǒng)2) 支持電源冗余3) 支持通訊冗余4) 支持多種通訊協(xié)議5) 支持多種IO模板類型6) 支持IO冗余功能7) 具有較高的可靠性和可用性8)

16、支持PID等高級指令操作9) 支持自定義函數功能塊開發(fā)10) 單個傳感器輸入信號、單個執(zhí)行器輸出信號如果采用Safety Quantum PLC 或Premium PLC 都不能滿足上述控制系統(tǒng)的控制要求。而Quantum PLC具有很多優(yōu)點，可以滿足上述控制系統(tǒng)的控制要求，如：1) 支持單機型或熱備型系統(tǒng)2) 支持電源冗余方案3) 支持通訊冗余4) 支持多種通訊協(xié)議5) 通訊電纜利用同軸電纜或光纖方式連接時，可支持遠距離連接較高的可靠性和可用性? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存11取系統(tǒng)存儲本

17、文的任何部分。www.schneider-6) 較強的熱備性能7) 支持的10模板類型較多8) 支持PID等多種高級指令操作及多種定制函數庫9) 支持自定義函數功能塊開發(fā)10) 性價比較高因此，如果利用 Quantum PLC能夠實現I0冗余系統(tǒng)，將大大拓展 Quantum PLC的應用領域，為用戶帶來更多的經濟效益。4 Quantum 10冗余解決方案4.1硬件實現方法由于Quantum PLC沒有專門實現I0冗余功能的模板，因此，必須利用普通的Quantum PLC的I0模板，并借助外部的輔助電路完成可實現I0冗余功能的系統(tǒng)硬件設計。常見的I0冗余系統(tǒng)中采用的I0模板主要是開關量輸入、開關

18、量輸岀、模擬量輸入、模擬量輸岀模板，因此，下面內容將針對上述四 種模板類型介紹一下 Quantum PLC的硬件設計方法。4.1.1開關量輸入模板常見的開關量輸入模板根據信號電源電壓可分為：直流和交流兩大類；直流信號供電電壓模板根據供電邏輯可分為：漏極和源極兩大 類。下面將根據不同的類型介紹一下相應的硬件接線方法及其優(yōu)缺點。 方法一采用直流供電的漏極開關量輸入模板的接線方式詳見下圖7所示。圖7直流漏極開入模板接線方式13? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。w

19、ww.schneider-IO模板干接點信號DC+開入模板（漏極）DC-直流電源O DC+開入模板（漏極） Q DC-該接線方式的優(yōu)點為：接線簡單；缺點為：某一開入模板發(fā)生故障，可能導致饋電現象發(fā)生。 方法二采用二極管隔離的直流供電漏極開關量輸入模板的接線方式詳見下圖8所示。圖8二極管隔離的直流漏極開入模板接線方式干接點信號直流電源IO模板DC+開入模板（漏極） G DC-）DC+ 開出模板八（漏極）DC-為了避免方法一中的饋電現象，在信號端增加了二極管進行隔離。隔離二極管可以采用 如下圖9所示。圖9 WAGO雙層二極管接線端子WAGO公司的雙層二極管接線端子來實現。該接線方式的

20、優(yōu)點為：接線簡單15? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-方法三采用繼電器隔離的直流供電漏極開關量輸入模板的接線方式詳見下圖io所示。圖10繼電器隔離的直流漏極開入模板接線方式該接線方式的優(yōu)點為：采用繼電器隔離后，避免因發(fā)生串電時損壞10模板的現象發(fā)生；缺點為：繼電器為單點故障方法四采用雙繼電器隔離的直流供電漏極開關量輸入模板的接線方式詳見下圖ii所示。圖ii雙繼電器隔離的直流漏極開入模板接線方式直流電源該接線方式的優(yōu)

21、點為：采用繼電器隔離后，避免因發(fā)生串電時損壞I0模板的現象發(fā)生；缺點為：繼電器數量較多，增加了系統(tǒng)成本方法五采用直流供電的源極開關量輸入模板的接線方式詳見下圖12所示圖12直流源極開入模板接線方式17? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-#? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-直流電源

22、干接點信號該接線方式的優(yōu)點為：接線簡單；缺點為：某一開入模板發(fā)生故障，可能導致饋電現象發(fā)生。方法六10模板DC-開入模板（源極）<>DC-開入模板（源極）DC+采用二極管隔離的直流供電漏極開關量輸入模板的接線方式詳見下圖13所示。圖13二極管隔離的直流漏極開入模板接線方式干接點信號直流電源10模板DC-|二極管| 一 '為了避免方法一中的饋電現象，在信號端增加了二極管進行隔離。隔離二極管可以采用 如下圖14所示。圖14 WAG0雙層二極管接線端子DC-開入模板（源極）DC-開入模板（源極）DC+WAG0公司的雙層二極管接線端子來實現。19? 2010年Schn

23、eider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-該接線方式的優(yōu)點為：接線簡單方法七采用繼電器隔離的直流供電源極開關量輸入模板的接線方式詳見下圖15所示。圖15繼電器隔離的直流源極開入模板接線方式該接線方式的優(yōu)點為：采用繼電器隔離后，避免因發(fā)生串電時損壞10模板的現象發(fā)生；缺點為：繼電器為單點故障方法八采用雙繼電器隔離的直流供電源極開關量輸入模板的接線方式詳見下圖16所示。圖16雙繼電器隔離的直流源極開入模板接線方式#? 2010年Schneider

24、Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-21? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-#? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-該接線方式的優(yōu)點為：采用繼電器隔離后，避免因發(fā)生串電時損壞10模

25、板的現象發(fā)生；缺點為：繼電器數量較多，增加了系統(tǒng)成本#? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-#? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-方法九采用繼電器隔離的交流供電開關量輸入模板的接線方式詳見下圖17所示。圖17繼電器隔離的交流開入模板接線方式該接線方式的優(yōu)點為：采用繼電器隔離后，避免因

26、發(fā)生串電時損壞10模板的現象發(fā)生；缺點為：繼電器為單點故障0 方法十采用雙繼電器隔離的交流供電開關量輸入模板的接線方式詳見下圖18所示。圖18雙繼電器隔離的直流源極開入模板接線方式該接線方式的優(yōu)點為：采用繼電器隔離后，避免因發(fā)生串電時損壞10模板的現象發(fā)生；缺點為：繼電器數量較多，增加了系統(tǒng)成本4.1.2開關量輸出模板常見的開關量輸岀模板根據信號電源電壓可分為：直流和交流兩大類；直流信號供電電壓模板根據供電邏輯可分為：漏極和源極兩大 類。下面將根據不同的類型介紹一下相應的硬件接線方法及其優(yōu)缺點。 方法一采用二極管隔離的直流供電漏極開關量輸岀模板的接線方式詳見下圖19

27、所示。圖19二極管隔離的直流漏極開岀模板接線方式I0模板DC+O二極管!開出模板（漏極）DC-（DC+O開出模板（漏極）、 DC”繼電器直流II負載繼電器一一觸點一供電電源#? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-電源20為了避免饋電現象，在信號端增加了二極管進行隔離。隔離二極管可以采用WAG0公司的雙層二極管接線端子來實現。如下圖所示。圖20 WAG0雙層二極管接線端子該接線方式的優(yōu)點為：接線簡單4.122方法二采用雙繼電器隔離的直流供電漏極開關

28、量輸岀模板的接線方式詳見下圖21所示。圖21雙繼電器隔離的直流漏極開岀模板接線方式10模板DC+開出模板（漏極）DC-DC+O 開出模板（漏極）DC 繼電器 繼電器DO2負載繼電器 繼電器Doi點供電電源該接線方式的優(yōu)點為：采用繼電器隔離后，避免因發(fā)生串電時損壞10模板的現象發(fā)生；缺點為：繼電器數量較多，增加了系統(tǒng)成本方法三采用二極管隔離的直流供電源極開關量輸岀模板的接線方式詳見下圖22所示。圖22二極管隔離的直流源極開岀模板接線方式23? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲

29、本文的任何部分。www.schneider-IO模板開出模板（源極）DC+DC-開出模板（源極）DC+直流 -電源繼電器II負載繼電器觸點一一I供電電源為了避免饋電現象，在信號端增加了二極管進行隔離。隔離二極管可以采用WAGO公司的雙層二極管接線端子來實現。如下圖23所示。圖23 WAGO雙層二極管接線端子25IO模板#IO模板繼電器 繼電器-DO1 觸點一DC+開出模板（漏極）DC-L-,繼電器 繼電器_DO2觸點-該接線方式的優(yōu)點為：接線簡單方法四采用雙繼電器隔離的直流供電源極開關量輸岀模板的接線方式詳見下圖24所示。圖24雙繼電器隔離的直流漏極開岀模板接線方式IO模板DC+

30、開出模板（源極）DC-負載? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-#傳感器IO模板該接線方式的優(yōu)點為：采用繼電器隔離后，避免因發(fā)生串電時損壞10模板的現象發(fā)生；缺點為：繼電器數量較多，增加了系統(tǒng)成本4.125方法五采用雙繼電器隔離的交流開關量輸岀模板的接線方式詳見下圖25所示圖25雙繼電器隔離的交流開岀模板接線方式#? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存

31、取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-傳感器IO模板#? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-傳感器IO模板I0模板繼電器 繼電器L O開出模板繼電器 繼電器DO2 一一 DO1一 一負載供電電源#? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-傳感器IO模板#? 2010年Schneider

32、Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-傳感器IO模板該接線方式的優(yōu)點為：采用繼電器隔離后，避免因發(fā)生串電時損壞I0模板的現象發(fā)生；缺點為：繼電器數量較多，增加了系統(tǒng)成本#? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-傳感器IO模板#? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復

33、印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-傳感器IO模板4.1.3模擬量輸入模板常見的模擬量輸入模板根據傳感器信號的不同，可分為電流型、電壓型等信號。下面將根據不同的類型介紹一下相應的硬件接線方法 及其優(yōu)缺點。 方法一采用直接連接方式的電流型模擬量輸入模板的接線方式詳見下圖26所示。圖26直接連接的電流型模入模板接線方式該接線方式的優(yōu)點為：接線簡單；缺點為：回路中存在多處單點故障，降低了系統(tǒng)的可靠性。4.132方法二采用并聯電阻法的電流型模擬量輸入模板的接線方式詳見下圖27所示。圖27并聯電阻法的電流型模入模板接線方式傳感器10模板該接線方式的

34、優(yōu)點為：接線簡單；缺點為：某一個模塊發(fā)生故障時，輸入數據量程將發(fā)生變化。4.133方法三采用配電器法的電流型模擬量輸入模板的接線方式詳見下圖28所示。圖28配電器法的電流型模入模板接線方式29? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-配電器IO模板傳感器Out+°電流源+-<>> +電流型模 入模板IN+ <> Out2<>O +電流型模 入模板配電器可以采用菲尼克斯公司的相關產品來實現。如下圖29

35、所示。圖29菲尼克斯配電器產品該接線方式的優(yōu)點為：接線簡單，可靠性較高；缺點為：成本較高4.134方法四采用直接連接方式的電壓型模擬量輸入模板的接線方式詳見下圖30所示。圖30直接連接方式的電壓型模入模板接線方式傳感器IO模板該接線方式的優(yōu)點為：接線簡單；缺點為：某一個模塊發(fā)生故障時，輸入數據量程將發(fā)生變化。31? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-4.135方法五采用配電器法的電壓型模擬量輸入模板的接線方式詳見下圖31所示。圖31配電器法的電壓

36、型模入模板接線方式配電器10模板#? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-#? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-配電器可以采用菲尼克斯公司的相關產品來實現。如下圖32所示圖32菲尼克斯配電器產品#? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復

37、制、復印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-#? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-該接線方式的優(yōu)點為：接線簡單，可靠性較高；缺點為：成本較高4.1.4模擬量輸出模板常見的模擬量輸岀模板根據執(zhí)行器信號的不同，可分為電流型、電壓型等信號。下面將根據不同的類型介紹一下相應的硬件接線方法 及其優(yōu)缺點。 方法一采用二極管隔離的電流型模擬量輸岀模板的接線方式詳見下圖33所示。圖33二極管隔離的電流型模擬

38、量模板接線方式10模板;二極管執(zhí)行器+ _!f +電流型模r1r 11IN出模板-iri)；二極管i+ <>-電流型模! i出模板隔離二極管可以采用 WAGO公司的雙層二極管接線端子來實現。如下圖34所示圖34 WAGO雙層二極管接線端子1該接線方式的優(yōu)點為：接線簡單，成本較低。兩個模板正常工作時，每個模板輸出一半電流。當某一模板出現故障時，另一模板輸出全部 電流。 方法二采用二極管隔離的電壓型模擬量輸岀模板的接線方式詳見下圖33所示。圖33二極管隔離的電壓型模擬量模板接線方式33? 2010年Schneider Electric。保留所有權利。未經版權所有人的書面許

39、可，不得使用、復制、復印、發(fā)送或用任何性質的存取系統(tǒng)存儲本文的任何部分。www.schneider-圖34 WAGO雙層二極管接線端子該接線方式的優(yōu)點為：接線簡單，成本較低。兩個模板正常工作時，一個模板輸岀全部電壓信號，另一個模板輸岀為零。當某一模板岀現 故障時，另一模板輸出全部電壓信號。4.2軟件編程Quantum PLC的所有10模板基本不帶通道自診斷功能，因此，如需實現10冗余功能時，只能實現模塊冗余功能。在Quantum PLC實現I0冗余功能時，所有10模板一般采用RI0方式連接到Quantum PLC 的控制系統(tǒng)。在 Unity Pro軟件中的系統(tǒng)變量地址區(qū)中專門設置了用于RIO子

40、站狀態(tài)檢測的診斷信息。利用這些診斷信息，我們可以實時判斷所有遠程站上每個IO模板的狀態(tài)信息。根據這些狀態(tài)信息，就可以開發(fā)專門的、用于實現IO冗余系統(tǒng)的開關量輸入、開關量輸岀、模擬量輸入、模擬量輸岀自定義函數功能塊，利用這些功能塊即可實現IO冗余的全部功能。RIO子站診斷信息見下表1所示。表1 RIO子站診斷信息序號映射地址描述值1%SW180RIO主站診斷信息模塊故障時，對應位自動設置為0，否則為12 %SW185RIO子站2診斷信息3 %SW190RIO子站3診斷信息4 %SW195RIO子站4診斷信息5 %SW200RIO子站5診斷信息6 %SW205RIO子站6診斷信息7 %SW210R

41、IO子站7診斷信息8 %SW215RIO子站8診斷信息9 %SW220RIO子站9診斷信息1011 %SW335RIO子站32診斷信息421開關量輸入模板基本功能塊開發(fā)開關量輸入模板實現10冗余功能時，完成基本功能塊開發(fā)所需的基本的輸入、輸岀信號見表2所示:表2開入模板基本功能塊輸入/輸出信號列表序號信號信號說明輸入信號1 IN1輸入信號：來自于開關量輸入模板的輸入信號2 Healtl】1診斷信息：來自于開關量輸入模板的診斷信號（該診斷信息為 RIO子站診斷信息）3 IN2輸入信號：來自于冗余開關量輸入模板的輸入信號4 Healtl12診斷信息：來自于冗余開關量輸入模板的診斷信號

42、（該診斷信息為RIO子站診斷信息）5 SafetyFault故障安全信號：即當兩個開關量輸入模板同時發(fā)生故障時，設備進入安全狀態(tài)時對應的安全值輸出信號1 OUT輸出信號：經過處理后的開關量輸入信號對應的輸出值2 Status模板狀態(tài)診斷信息：值為0:兩個模板都正常工作值為1:冗余開關量輸入模板發(fā)生故障值為2:開關量輸入模板發(fā)生故障 值為3:兩個開關量輸入模板發(fā)生故障根據上述基本的輸入、輸出信號，利用 Unity Pro軟件中的自定義函數功能塊開發(fā)功能，即可實現開入模板的基本功能塊開發(fā)功能。 開入模板基本功能塊的樣例程序如下圖35所示：圖35開入模板基本功能塊的樣例程序Bflthaw ok ,

43、OUT oupvt INI ftaluf isO. If Kie first moidluk ts ok . than OUT output IN1I ; status w 1 . N tht secnod me duhis OK ttien OiUT output IN2 ;is2 . If both modules aiie faulrt. Out «utput Safetjffautt. value. status is3421.2高級功能塊開發(fā)基本功能塊僅僅是考慮了開關量輸入模板的基本的工作情況，但是，兩個開關量輸入模板在采集開入信號的同時，還會存在以下問題:1）在指定的時間

44、范圍內，兩路開入信號采集到的值不相同2）如果兩路信號值不相同時，但是每個開入模板都沒有報故障時，PLC該如何處理上述信號因此，在開入模板基本功能塊中必須考慮上述兩種情況，因此，功能塊還可以根據需要做適當修改，修改后的高級功能塊所需的基本的輸入、輸出信號見表 3所示：表3開入模板輸入/輸出信號列表序號信號信號說明輸入信號1 IN1輸入信號：來自于開關量輸入模板的輸入信號2 Healtl11診斷信息：來自于開關量輸入模板的診斷信號（該診斷信息為 RIO子站診斷信息）3 IN2輸入信號：來自于冗余開關量輸入模板的輸入信號4 Healtl12診斷信息：來自于冗余開關量輸入模板的診斷信號（該診斷信息為R

45、IO子站診斷信息）5 SafetyfFault故障安全信號：即當兩個開關量輸入模板同時發(fā)生故障時，設備進入安全狀態(tài)時對應的安全值6 DTim，差異時間：即允許兩路信號岀現差異的最大時間，如果超過差異時間后，兩路信號依然存在差異，則表明模板出現故障，7 DValue差異值：超過差異時間后，兩路信號依然存在差異，此時輸岀信號 按照差異值進行輸岀輸出信號1 OUT輸出信號：經過處理后的開關量輸入信號對應的輸出值2 Statu:模板狀態(tài)診斷信息：值為0:兩個模板都正常工作值為1:冗余開關量輸入模板發(fā)生故障 值為2:開關量輸入模板發(fā)生故障值為3:兩個開關量輸入模板發(fā)生故障值為4:兩個開關量輸入模板采集的

46、信號存在差異，并超過了允許 的差異時間高級功能塊的開發(fā)程序可根據上述輸入、輸岀信號，根據工藝要求，自行開發(fā)，此處不再贅述。4.2.2開關量輸出模板基本功能塊開發(fā)開關量輸岀模板實現10冗余功能時，完成基本功能塊開發(fā)所需的基本的輸入、輸岀信號見表4所示:表4開出模板基本功能塊輸入/輸出信號列表序號信號信號說明輸入信號1 IN1輸入信號：即需要處理的輸出信號2 Healtl】1診斷信息：來自于開關量輸出模板的診斷信號（該診斷信息為 RIO子站診斷信息）3 Healtl12診斷信息：來自于冗余開關量輸出模板的診斷信號（該診斷信息為RIO子站診斷信息）4 SafetyFault故障安全信號

47、：即當兩個開關量輸出模板同時發(fā)生故障時，設備進入安全狀態(tài)時對應的安全值輸出信號1 OUT1輸出信號：經過處理后的輸出到開關量輸出模板的值2 OUT1輸出信號：經過處理后的輸出到冗余開關量輸出模板的值2 Status模板狀態(tài)診斷信息：值為0:兩個模板都正常工作值為1:冗余開關量輸岀模板發(fā)生故障值為2:開關量輸岀模板發(fā)生故障 值為3:兩個開關量輸岀模板發(fā)生故障2DUT1DUT20UT1UT2StilusStatus根據上述基本的輸入、輸出信號，利用Unity Pro軟件中的自定義函數功能塊開發(fā)功能，即可實現開出模板的基本功能塊開發(fā)功能。開岀模板基本功能塊的樣例程序如下圖36所示：圖36開岀模板基本

48、功能塊的樣例程序Both moddl» m ok , OJT1 and OU72 ouput >N : status 0. If th電 first modul* li ok . th«n 0UT1 outputs IN . 0UT2 outputsHfctyfiutt vilut; stitui If 1 If tht nonod modula If OK then OUT1 nutpute ufatMuliu山. 0UT2 outpute IN; rtitis If 2 . If both modults jft fju It. Out1 /nd 0UT2 out

49、putvjIu«. status is 3423模擬量輸入模板423.1基本功能塊開發(fā)模擬量輸入模板實現10冗余功能時，完成基本功能塊開發(fā)所需的基本的輸入、輸岀信號見表5所示:表5模入模板基本功能塊輸入/輸岀信號列表序號信號信號說明輸入信號1 IN1輸入信號：來自于模擬量輸入模板的輸入信號2 Healthd診斷信息：來自于模擬量輸入模板的診斷信號（該診斷信息為 RIO子站診斷信息）3 IN2輸入信號：來自于冗余模擬量輸入模板的輸入信號4 Health12診斷信息：來自于冗余模擬量輸入模板的診斷信號（該診斷信息為RIO子站診斷信息）5 SafetyFault故障安全信號：即當兩個模擬量

50、輸入模板同時發(fā)生故障時，設備進入安全狀態(tài)時對應的安全值輸出信號1 OUT輸出信號：經過處理后的模擬量輸入信號對應的輸出值2 Status模板狀態(tài)診斷信息：值為0:兩個模板都正常工作值為1:冗余模擬量輸入模板發(fā)生故障值為2:模擬量輸入模板發(fā)生故障值為3:兩個模擬量輸入模板發(fā)生故障注意:1）對于模擬量輸入模板來說，診斷信息除了可以使用來自于RI0子站的診斷信息以外，還可以使用模板自身的診斷信息。在模擬量輸入模板參數配置中，自動分配了該模板的各個通道的診斷信息，利用該診斷信息可方便的實現通道的狀態(tài)診斷功能。模塊通道診斷信息詳見圖37所示：圖37模擬量輸入模板通道診斷信息The following shows the 他nd 17Word 17Input status wordl1 = Bnolc