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西门子S7-1500H冗余系统硬件及网络结构

发布时间:2019-08-24 来源:众智博远

1.1 软件及硬件要求

SIMATIC S7-1500 R/H冗余PLC的冗余功能集成在冗余PLC操作系统中,不需要安装额外的冗余包。软件要求为STEP7 Professional V15.1。

S7-1500H只有一个CPU型号,CPU1517H-3PN,冗余PLC的组成为:

 2个CPU1517H-3PN;

 2个同步模块

 同步光纤

在S7-1500冗余PLC中,不支持本地机架模块的扩展组态,包括电源模块、通信模块、IO模块、工艺模块。对于电源模块因为本地机架没有扩展模块,不需要PS电源扩展背板电源,可以安装PM电源为PLC供电,但不能在博途项目中组态。

S7-1500冗余PLC可通过PROFINET扩展支持PROFINET 系统冗余(SR) NAP S2冗余协议的IO设备,NAP S2原理如下图所示:

image.png

一个支持NAP S2冗余协议的PROFINET IO设备可以同时与两个PROFINET IO控制器建立通信关系(AR),区分主AP和备AR,同时只有主AR与IO设备进行正常的IO数据交换,当主AR因故障断开后备AR切换为主AR开始与IO设备进行正常的数据交换。

目前西门子支持NAP S2的分布式IO设备如下所示:

 ET 200SP IM 155-6 PN HF (6ES7155-6AU00-0CN0), 固件版本≥ V4.2

 ET 200SP IM 155-6 PN/2 HF (6ES7155-6AU01-0CN0), 固件版本≥ V4.2

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

 ET 200MP IM 155-5 PN HF (6ES7155-5AA00-0AC0), 固件版本≥ V4.2

如果要与其它PROFINET IO控制器实现PROFINET通信,可通过下面支持NAP S2的PNPN Coupler实现IO 控制器-IO控制器之间的通信:

 PN/PN Coupler (6ES7158-3AD10-0XA0), 固件版本≥ V4.2

1.2 网络结构

在S7-1500H冗余系统中,冗余PLC必须安装在MRP冗余环网中,这是实现冗余PLC 主备之间实现组态和程序同步的必要条件。网络结构示意如下图所示:

image.png

上面章节所提到的支持NAP S2的西门子分布式IO 设备同时也支持MRP(作为客户端)。冗余PLC通过PROFINET X1接口的两个端口连接在MRP环网中,环网中除了可以连接ET200MP和ET200SP,还可以连接交换机,分配给S7-1500H系统的PROFINET IO也可不连接在环网中,而是通过连接环网中的交换机与冗余PLC通信,如图中交换机Switch1。目前西门子支持NAP S2和MRP冗余协议的交换机有以下类型:

 SCALANCE XC-200,固件版本≥ V4.0

 SCALANCE XP-200,固件版本≥ V4.0

 SCALANCE XF-200BA,固件版本≥ V4.0

上图中通过交换机Switch2连接冗余PLC的X2接口,PC、HMI以及标准PLC可实现与冗余PLC的通信,也可通过交换机Switch1实现与冗余PLC的通信。