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​SIMATIC S7‑1500R/H​ 冗余系统6--应用规划

 AllenLI123 2021-06-20

应用规划

要求

与 S7-1500 自动化系统相比存在的限制条件

组态版本

冗余案例

故障案例

硬件配置

使用 HMI 设备

要求

简介

请注意以下针对 S7-1500R/H 冗余系统使用的要求:

硬件要求

硬件要求

特性

要求

S7-1500R/H CPU

  • 冗余系统中有 2 个相同的 R-CPU 或 H-CPU

  • 两个 CPU 的订货号和固件版本完全相同

  • R/H-CPU 的固件版本:固件版本 V2.6 及更高版本

PROFINET 环网

在所有组态方式的 S7-1500R/H 冗余系统中都必须使用 PROFINET 环网。

PROFINET 设备

  • 介质冗余 (MRP)

    • PROFINET 环网中的所有 PROFINET 设备都支持功能介质冗余。

    • 两个 CPU 的介质冗余角色为“管理器(自动)”。PROFINET 环网中其它所有设备的介质冗余角色为“客户端”。

  • H-Sync 转发 - 用于包含 S7-1500R 的 PROFINET 环网中的 PROFINET 设备:

    • 如果在 R 系统的 PROFINET 环网中使用具有两个以上端口的 PROFINET 设备(如交换机),这些设备必须支持 H-Sync 转发功能。

    • 如果要在 R 系统的 PROFINET 环网中使用仅具有 2 个端口的 PROFINET 设备,则建议为 PROFINET 环网中的所有设备使用 H-Sync 转发功能。

  • 冗余:

    • 通过交换 S1 设备功能,可以在 S7-1500R/H 冗余系统上操作任何标准 IO 设备。

    • IO 设备必须支持 S2 系统冗余,以便在主 CPU 发生故障时不间断地交换过程数据(主-备份切换)。

  • 以下 SIMATIC PROFINET IO 设备支持系统冗余 S2、介质冗余和 H-Sync 转发功能:

    • ET 200SP IM 155-6 PN HF (6ES7155-6AU00-0CN0),固件版本 V4.2 或更高版本

    • ET 200SP IM 155-6 PN/2 HF (6ES7155-6AU01-0CN0),固件版本 V4.2 或更高版本

    • ET 200SP IM 155-6 PN/3 HF (6ES7155-6AU30-0CN0),固件版本 V4.2 或更高版本

    • ET 200MP (6ES7155-5AA00-0AC0),固件版本 V4.2 或更高版本

    • PN/PN 耦合器 (6ES7158-3AD10-0XA0),固件版本 V4.2 或更高版本

    • PN/MF 耦合器 (6ES7158-3MU10-0XA0),固件版本为 V5.0 或更高版本

  • XC-200、XP-200 和 XF-200BA 系列的交换机支持系统冗余 S2、介质冗余和 H-Sync 转发,例如 SCALANCE XC208 (6GK5208-0BA00-2AC2),固件版本 V4.0 或更高版本。

  • S7-1500 CPU:固件版本 V2.5 或更高版本
    冗余系统在计算 PROFINET 环网内外的最大 IO 设备数量时不会识别 S7-1500 CPU。如果使用 S7-1500 CPU,需要自行检查最大设备数量。

  • SINAMICS S120 PROFINET 控制单元(CU310-2 PN 或 CU320-2 PN)支持系统冗余 S2 和介质冗余,固件版本 V5.2 或更高版本。

负载电流电源 PM

R/H CPU 的负载电流电源 PM

可选用 PM。

适用的负载电流电源:

  • PM 70 W 120/230 V AC

  • PM 190 W 120/230 V AC

1) 如果使用的 PROFINET 设备不支持在 S7-1500R 中进行 H-Sync 转发,则在 RUN-Redundant 系统状态下可能会导致循环时间额外增加。如果循环程序超过循环监视时间,则启动时间错误 OB (OB 80)。更多信息,请参见“事件与 OB”部分。

特例:单独操作 R/H CPU

可将 R/H CPU 作为单独 CPU 进行操作。操作时请注意以下事项:

  • 即使仅设置一个 CPU,也需要为 S7-1500R/H 组态 2 个 R-CPU 或 H-CPU。

  • CPU 上的 MAINT LED 指示灯始终黄色点亮(要求维护):

    • R/H 系统处于非冗余模式。

    • 未发现伙伴 CPU。

软件要求

软件要求

功能

要求

STEP 7

  • CPU 1513R-1 PN、CPU 1515R-2 PN、CPU 1517H-3 PN:SIMATIC STEP 7 Professional V15.1 或更高版本

  • CPU 1518HF-4 PN:SIMATIC STEP 7 Professional V17 或更高版本

与 S7-1500 自动化系统相比存在的限制条件

简介

请注意,使用 S7-1500R/H 冗余系统时,与使用 S7-1500 自动化系统相比,存在以下限制条件。

硬件限制

硬件限制

特性

限制

故障安全模块

CPU 1513R-1 PN、1515R-2 PN 和 1517H-3 PN 不支持故障安全模块。只有 HF-CPU 支持故障安全模块。

系列机器项目,组态控制(选项处理)

不支持

中央 I/O

S7-1500R/H 冗余系统的硬件配置不支持中央 I/O 模块。

循环和响应时间

循环与响应时间较长:更多信息,请参见功能手册《循环与响应时间》。

软件限制

软件限制

功能

限制

指令

特定指令限制:更多信息,请参见“限制”部分。

显示:“模块”(Modules) 菜单命令

不支持

固件更新

不支持通过可访问设备进行固件更新。

在 STEP 7 中进行硬件检测(读取组态)

不支持

HMI 变量

仅可在 RUN-Solo 系统状态下在 HMI 设备上直接输入变量。

智能设备

S7-1500R/H 冗余系统无法用作智能设备。

IRT

不支持

校准模拟量模块

只能在 RUN-Solo 系统状态下校准 IO 设备的模拟量模块。

  1. 将冗余 ID 为 1 的 CPU 切换至 STOP 工作状态。

  2. 使用 STEP 7 与待校准的模拟量模块建立在线连接。

  3. 使用 STEP 7 对模拟量模块进行校准。有关该主题的更多信息,请参见 STEP 7 在线帮助。

  4. 然后启动冗余 ID 为 1 的 CPU。

已组态连接

连接类型不支持用于通信连接。仅支持已编程连接。

运动控制

CPU 中不支持运动控制功能。

MRPD

不支持

多用户工程组态

不支持调试模式(在线联合调试项目)。

在线功能

不支持 SIMATIC Automation Tool (SAT-Tool)。在 RUN-Redundant 系统状态下,只能在线连接 STEP 7。在 RUN-Solo 系统状态下,可以同时建立多个在线连接。

OPC UA

不支持 OPC UA(服务器和客户端)

安全 OUC

不支持,因为 R/H CPU 无法进行证书管理:

如果已启用安全 OUC,可编译和下载用户程序,但不能向 R/H CPU 添加证书。

PROFINET 发送时钟

仅 1 ms

共享设备

不支持

系统电源

以下参数无关紧要:
“系统电源 > 常规 > 连接到电源电压 L+/未连接到电源电压 L+”(System power supply > General > Connection to supply voltage L+/No connection to supply voltage L+)

等时同步模式

不支持等时同步模式

使用断点进行测试

只能在 STARTUP(启动 OB)或 RUN-Solo 系统状态下使用断点进行测试。

跟踪

不支持在 SIMATIC 存储卡中存储测量值(设备中的测量值)。

Web 服务器

不支持

组态版本

简介

可组态不同版本的 S7-1500R/H 冗余系统。在所有组态方式中都必须使用 PROFINET 环网。

在 S7-1500R/H 系统的各种组态方式中,以下组件可进行冗余:

  • R/H-CPU

  • 同步接口

  • PROFINET 环网中的介质

在本章节中,将介绍可使用的组态方式及其优势。

以下约定适用:

图片

绿色交通信号灯

PROFINET 环网中连接了 IO 设备的 S7-1500R/H 组态

简介

以下章节介绍了 PROFINET 环网中连接了 IO 设备的 S7-1500R/H 冗余系统的组态。

优势

  • 使用 S2 系统冗余的 IO 设备可在 CPU 出现故障时与 S7-1500R/H 冗余系统进行不间断的过程数据交换。

  • PROFINET 环网中的任何位置出现电缆中断的情况,冗余系统仍可继续运行。

S7-1500R 组态

图片

CPU 1

CPU 2

PROFINET 电缆(冗余连接,PROFINET 环网)

IO 设备 ET 200MP(使用系统冗余 S2)

IO 设备 ET 200SP(使用系统冗余 S2)

PROFINET 环网中连接了 IO 设备的 S7-1500R 组态

S7-1500H 组态

图片

CPU 1

CPU 2

两根光纤电缆(冗余连接)

IO 设备 ET 200SP(使用系统冗余 S2)

IO 设备 ET 200MP(使用系统冗余 S2)

标准 IO 设备 ET 200SP

标准 IO 设备 ET 200MP

PROFINET 电缆(PROFINET 环网)

PROFINET 环网中连接了 IO 设备的 S7-1500H 组态

采用交换机和线性拓扑的 S7-1500R/H 组态

简介

以下章节介绍了采用交换机和线性拓扑的 S7-1500R/H 冗余系统的组态。

优势

  • 可使用交换机将其它线性拓扑添加到 PROFINET 环网。与 PROFINET 环网不同,线性拓扑不是冗余的。

  • PROFINET IO 设备可位于 PROFINET 环网中,也可通过交换机分开。

S7-1500R 组态

图片

CPU 1

CPU 2

PROFINET 电缆(冗余连接,PROFINET 环网)

IO 设备 ET 200SP(使用系统冗余 S2)

IO 设备 ET 200MP(使用系统冗余 S2)

交换机

标准 IO 设备 ET 200SP

HMI 设备

采用交换机和线性拓扑的 S7-1500R 组态

S7-1500H 组态

图片

CPU 1

CPU 2

两根光纤电缆(冗余连接)

IO 设备 ET 200MP(使用系统冗余 S2)

IO 设备 ET 200SP(使用系统冗余 S2)

标准 IO 设备 ET 200MP

标准 IO 设备 ET 200SP

PROFINET 电缆(PROFINET 环网)

交换机

HMI 设备

采用交换机和线性拓扑的 S7-1500H 组态

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