摘要本文介紹了 S7-1500冗余PLC S7-1500R的基本組態(tài)及使用方法。

關(guān)鍵詞冗余 PLC，S7-1500R,1513R，1515R

Key WordsRedundant PLC,S7-1500R,1513R，1515R

盡可能地降低工廠出現(xiàn)故障或意外停機(jī)的可能性，以提高工廠效率，已經(jīng)成為生產(chǎn)企業(yè)的主

要訴求。為此，西門子開發(fā)出全新SIMATICS7-1500R/H系列冗余控制系統(tǒng)?；跇?biāo)準(zhǔn)型

SIMATIC S7-1500CPU，SIMATICS7-1500R/H采用透明化編程方式，使用TIA Portal STEP7

編程語言進(jìn)行編程，把程序從標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)遷移到冗余系統(tǒng)，無需額外工作。SIMATICS7-1500R/H

憑借其高可用性，能夠有效防止數(shù)據(jù)丟失以及避免停機(jī)。此外，該系列控制系統(tǒng)采用PROFINET 系

統(tǒng)冗余的方式，可以充分利用PROFINET 的高效、靈活、高性能的特點。

SIMATIC S7-1500R/H能夠最大限度地降低生產(chǎn)故障機(jī)率。例如，在生產(chǎn)、能源、供水系

統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、機(jī)場助航照明、編組站系統(tǒng)等領(lǐng)域，能夠有效避免控制器故障引起的停機(jī):

在行李處理、高架倉庫、跟蹤和追溯等領(lǐng)域，能夠避免因工廠故障造成數(shù)據(jù)丟失而導(dǎo)致的高昂重

啟成本:在污水處理廠、隧道、船閘、樓宇系統(tǒng)等領(lǐng)域，即使沒有監(jiān)督和維修人員也能保障正常

運行。

1 S7-1500R 冗余系統(tǒng)組態(tài)

1.1軟件及硬件要求

SIMATIC S7-1500 R/H冗余 PLC的冗余功能集成在冗余PLC操作系統(tǒng)中，不需要安裝額外

的冗余包。軟件要求為STEP7 Professional V15.1.

S7-1500R 有兩個 CPU型號，CPU1513R-1PN和CPU1515R-2PN。S7-1500R冗余 PLC

是通過電氣接口 PROFINET X1接口實現(xiàn)同步的，不需要額外的同步模塊。

1.1軟件及硬件要求

SIMATIC S7-1500 R/H 冗余 PLC的冗余功能集成在冗余PLC操作系統(tǒng)中，不需要安裝額外

的冗余包。軟件要求為STEP7 Professional V15.1。

S7-1500R有兩個CPU型號，CPU1513R-1PN和CPU1515R-2PN。S7-1500R冗余 PLC

是通過電氣接口 PROFINET X1接口實現(xiàn)同步的，不需要額外的同步模塊。

在S7-1500冗余 PLC中，不支持本地機(jī)架模塊的擴(kuò)展組態(tài)，包括電源模塊、通信模塊、IO

模塊、工藝模塊。對于電源模塊因為本地機(jī)架沒有擴(kuò)展模塊，不需要PS電源擴(kuò)展背板電源，可

以安裝 PM 電源為PLC供電，但不能在博途項目中組態(tài)。

S7-1500冗余 PLC可通過PROFINET擴(kuò)展支持 PROFINET系統(tǒng)冗余(SR) NAP S2冗余協(xié)

議的IO 設(shè)備，NAP S2原理

一個支持 NAP S2冗余協(xié)議的PROFINET IO 設(shè)備可以同時與兩個PROFINETIO控制器建

立通信關(guān)系(AR),區(qū)分主AP 和備AR，同時只有主AR與IO設(shè)備進(jìn)行正常的IO數(shù)據(jù)交換，當(dāng)主

AR因故障斷開后備AR切換為主AR開始與IO設(shè)備進(jìn)行正常的數(shù)據(jù)交換。

目前西門子支持NAPS2的分布式IO設(shè)備如下所示:

·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

如果要與其它 PROFINET IO控制器實現(xiàn)PROFINET 通信，可通過下面支持 NAP S2的

PN\PN Coupler 實現(xiàn)IO控制器-IO控制器之間的通信:

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

1.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

在S7-1500R冗余系統(tǒng)中，冗余PLC必須安裝在MRP冗余環(huán)網(wǎng)中，這是實現(xiàn)冗余PLC 主

備之間實現(xiàn)組態(tài)和程序同步的必要條件。以CPU1515R為例網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖2 S7-1500R 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

CPU1513R冗余 PLC只有PROFINET X1接口，可將上圖中連接交換機(jī)Switch2的 PC、

Panel、Standard PLC連接到交換機(jī)Switch1實現(xiàn)與冗余PLC的通信。對于S7-1500R冗余系統(tǒng)

除了 PROFINET分布式IO設(shè)備要支持NAP S2冗余協(xié)議之外，包括MRP環(huán)網(wǎng)中的其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)

備(如交換機(jī))還需要支持MRP 和H-sync 轉(zhuǎn)發(fā)，H-sync轉(zhuǎn)發(fā)功能用于在MRP環(huán)網(wǎng)內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)S7-

1500R 主備 PLC之間的同步數(shù)據(jù)。

上面章節(jié)所提到的支持NAPS2的西門子分布式IO設(shè)備同時也支持MRP(作為客戶端)和

H-sync轉(zhuǎn)發(fā)。冗余PLC通過PROFINET X1接口的兩個端口連接在MRP環(huán)網(wǎng)中，環(huán)網(wǎng)中除了可

以連接 ET200MP 和 ET200SP，還可以連接交換機(jī)，分配給S7-1500R系統(tǒng)的 PROFINET IO 也

可不連接在環(huán)網(wǎng)中，而是通過連接環(huán)網(wǎng)中的交換機(jī)與冗余PLC通信，如圖中交換機(jī) Switch1.

PC、HMI 以及標(biāo)準(zhǔn) PLC可通過連接交換機(jī)實現(xiàn)與冗余PLC的通信。

目前西門子支持NAP S2、MRP、H-sync的交換機(jī)有以下類型:

SCALANCE XC-200，固件版本zV4.0

SCALANCE XP-200，固件版本≥V4.0

·SCALANCE XF-200BA，固件版本zV4.0

注意:為了保障 S7-1500R冗余PLC之間的同步性能，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中要確保兩個冗余PLC

有端口直接連接。而在實際組態(tài)中必須組態(tài)兩個R PLC之間的端口互聯(lián)，默認(rèn)情況下兩個S7-

1500R 的 PROFINET X1接口的端口P2組態(tài)了端口互聯(lián)