• • • 模块的诊断和过程监控

      SIMATIC S7-400 的众多输入/输出模块具有智能功能：

      • 监控信号采集（诊断）
      • 监控来自过程的信号（硬件中断）

      诊断

      智能诊断系统可用来确定模块的信号采集（对于数字量模块）或者模拟量处理（对于模拟量模块）是否正常工作。在诊断分析中，必须区分可参数化和不可参数化的诊断消息：

      • 可参数化的诊断消息：
        仅当通过适当参数设置启用之后，才会发送诊断消息。
      • 不可参数化的诊断消息：
        这些消息是自动发送的，即与参数设置无关。

      如果某个诊断消息处于激活状态（例如，“无传感器输入”），则该模块会触发一个诊断中断（如果已为该诊断消息设置了参数，则仅在相应的参数设置之后才会触发中断）。CPU 将中断用户程序或低优先级任务的处理，并处理相关诊断错误中断块 (OB 82)。通过硬件中断可以监控过程信号，并且可以触发对信号变化的响应。

      根据模块类型，可以使用不同的诊断消息：

      数字量输入/输出模块
      诊断消息	可能的故障原因
      无传感器电源	传感器电源过载 传感器电源对 M 短路
      无外部辅助电压	模块无电源电压 L+
      无内部辅助电压	模块无电源电压 L+ 内部模块熔断器有故障
      熔断器烧断	内部模块熔断器有故障
      模块中的参数不正确	传输到模块的参数不正确
      时间看门够脱落	定期出现高电磁干扰 模块有故障
      EPROM 故障	定期出现高电磁干扰 模块有故障
      RAM 故障	定期出现高电磁干扰 模块有故障
      硬件中断丢失	硬件中断到来的速度超过 CPU 的处理能力

      
      
      

      模拟量输入模块
      诊断消息	可能的故障原因
      无外部负载电压	模块无负载电压 L+
      组态/参数设置错误	传输到模块的参数不正确
      共模错误	输入 (M-) 和测量电路的参考电位 (MANA) 之间的电位差 UCM 过高
      断线	传感器电路的电阻过高 模块和传感器之间的线路中断 通道未切换（断开）
      低于量程下限	输入值低于前量程值，此故障的可能原因是 量程 4 - 20 mA、1 - 5 V： 传感器极性接反； 选择的量程不正确 其它量程： 选择的量程不正确
      高于量程上限	输入值超出过量程值

      
      
      

      模拟量输出模块
      诊断消息	可能的故障原因
      无外部负载电压	模块无负载电压 L+
      组态/参数设置错误	传输到模块的参数不正确
      对 M 短路	输出过载 输出 QV 对 MANA 短路
      断线	执行器电阻过高 模块和执行器之间的线路中断 通道未使用（断开）

      
      
      

      硬件中断

      可以监控过程信号，并且可通过过程中断触发对信号变化的响应。

      • 数字量输入模块：
        根据具体参数设置，该模块可在信号状态变化的上升沿、下降沿或上升沿和下降沿上为每个通道组触发硬件中断。CPU 中断用户程序或低优先级任务的处理，并处理相关过程中断块（例如，OB 40）。信号模块可以每个通道缓冲一个中断。
      • 模拟量输入模块：
        通过设置上限值和下限值，可以定义工作范围。模块将数字化测量值与这些限值进行比较。若测量值违反其中任何一个限值，就会触发硬件中断。CPU 中断用户程序或低优先级任务的处理，并处理相关过程中断块（例如，OB 40）。若限值高于/低于过量程/欠量程值，则不进行进行比较。

      S7-400H

      容错通信

      进行高可用性通信时，SIMATIC 将提供以下功能：

      • 更高可用性：
        发生故障时，通信可通过最多 4 个冗余连接继续进行。
      • 操作简便；
        高可用性对用户来说并不是透明的。可以并经过任何改动而采用标准通信的用户程序。冗余功能仅在参数设置阶段进行定义。

      S7-400H（冗余和非冗余组态）和 PC 目前支持容错通信。在 PC 上，需要 Redconnect 软件包（参见“SIMATIC NET 通信系统”）。

      根据具体可用性要求，可使用不同组态选项：

      • 单一总线或冗余总线。
      • 总线型拓扑或环型拓扑总线。

      操作模式

      CPU 417-5H/416‑5H/414‑5H/412‑5H 的操作系统自主执行 S7-400H 的所有必要补充功能：

      • 数据交换
      • 故障响应（故障转移至备用设备）
      • 两个子单元的同步
      • 自检

      冗余原理

      S7-400H 按“热备份”模式下的主动冗余原理工作（发生故障时执行无反应的自动切换）。根据该原理，在无故障运行期间，两个子单元都处于激活状态。发生故障时，未发生故障的设备独自接管过程控制。

      为确保平稳接管，必须通过中央控制器链路实现高速、可靠的数据交换。

      在故障转移期间，设备会自动保留：

      • 相同的用户程序
      • 相同的数据块
      • 相同的过程映像内容
      • 相同的内部数据，如定时器、计数器、位存储器等

      这意味着，这两个设备始终保持在最新状态，并且可以在出现故障时独立地继续执行控制。

      采用冗余 I/O 操作时，这会带来以下结果：

      • 在无故障的运行期间，两个模块均处于激活状态，例如在采用冗余输入时，将通过两个模块读取共用传感器（也可以是两个传感器）的信号，对结果进行比较并提供给用户以作为用于进一步处理的统一值。采用冗余输出时，由用户程序计算的值通过两个模块进行输出。
      • 发生故障时（例如，两个输入模块之一出现故障），不再对有故障的模块寻址，发生故障信号，仅未受影响的模块继续运行。在线进行修复之后，将再次对两个模块寻址。

      同步

      为了实现无反应切换，需要对两个子单元进行同步。

      S7-400H 遵循“时间驱动的同步”工作原理。

      每当子单元中发生可能导致不同内部状态的事件时，都会执行同步操作，例如在发生以下事件时：

      • 直接访问 I/O
      • 中断、报警
      • 更新用户时间
      • 通过通信功能修改数据

      同步是通过操作系统自动进行的，可在编程阶段将其忽略。

      自检

      S7-400H 可执行大量自检。自检涉及以下方面：

      • 中央控制器的连接
      • 中央处理单元
      • 处理器/ASIC