在 S7-1500R/H 冗余系統中,CPU 是雙CPU。兩個CPU會并行處理相同的項目數據和相同的用戶程序,如果一個 CPU 出現故障,另一個 CPU 會接替它對過程進行控制。
S7-1500R/H 冗余系統提供了兩種類型的 CPU,是S7-1500R CPU 和 S7-1500H CPU。
⑴、CPU1513R 和 CPU1515R 適合中小型項目應用
⑵、S7-1517H 具有相似的功能特性,但性能更強,適合處理大型任務
⑶、CPU1517H 帶有專門的光纖同步模塊,可以實現快速、平滑的切換
⑷、CPU1518HF 具有更大的內存,更快的速度和更多的通訊接口,并可以應用于對功能安全有要求的領域,功能安全等級可達 SIL 3
S7-1500R CPU 之間是通過集成的 PROFINET X1 接口進行同步的,兩個 CPU 的 PROFINET 接口連接在 MRP 環網上。
S7-1500H CPU 有專門的兩個同步模塊和兩根同步光纖,因此與 S7-1500R 相比性能得到顯著提升,切換時間更短。除了同步的鏈路不同外,這兩種 CPU 在同步的機制和原理上完全相同,沒有區別。
S7-1500R/H 使用的 IO 系統是 PROFINET IO 設備,如 ET200SP 和 ET200MP 分布式 IO 站,推薦使用支持 PROFINET 系統冗余 S2 的設備。S7-1500R/H 冗余系統替代原有的 S7-300/400冗余系統,而且性能還有很大提升和擴展!
2、S7-300/400 軟冗余與 S7-1500R/H 冗余系統的主要區別
⑴、冗余機制不同
S7-300/400 軟冗余是通過軟件冗余包實現的冗余是軟件冗余(software redundancy),是采用編程的方式來實現 PLC 同步和故障切換的。
S7-1500R/H 冗余是硬冗余(hardware redundancy)即采用特殊的硬件模塊在 PLC 中固化的操作系統來實現 PLC 同步和故障切換的。
⑵、待機方式不同
S7-300/400 軟冗余是暖待機(Warm standby),當主 CPU 工作時,備用 CPU 處于熱備用狀態。因此,主備系統之間的切換時間較長。時間是秒級。
S7-1500R/H 冗余是熱待機(hot standby),主 CPU 和備用 CPU 都處于 RUN 模式,兩個 CPU 實時同步數據和事件,同步處理用戶程序,緊密協調。主站發生故障后,備用 CPU 可以立即切換保持系統正常運行,時間為毫秒級。
⑶、同步鏈路冗余
軟冗余 CPU 間的鏈路可以有三種選擇:CPU集成 MPI 接口、PROFIBUS-DP通信模塊和以太網通信模塊。因為兩個 CPU 之間只有一條數據鏈路,所以一旦這條同步鏈路發生中斷,會造成兩個 CPU 無法同步。
在 S7-1500R/H 冗余系統中,兩個 S7-1500R CPU 之間同步數據使用的是 PROFINET 環網,即使 CPU 之間的連接網線斷開,但由于是環網形式,同步數據還是可以從另外一側的網絡進行。而 S7-1500H CPU 是有兩根光纖專門用于同步,本身就是冗余設計,即使一根斷開也不影響兩個 H CPU 之間的同步。
⑷、使用的難易程度
S7-300/400 軟冗余是通過軟件冗余包來實現的兩個 CPU 之間的冗余,因此在使用軟冗余的項目時,首先要安裝軟冗余的程序包。工程師要編寫正常的工藝程序,還要調用專門的冗余程序塊,填寫正確的參數來保證兩個 CPU 能夠進入冗余狀態,就連基本的硬件組態過程都需要在兩個 PLC 的項目里各做一次。同時還要做好程序規劃,考慮哪些數據需要同步以及如何同步等。在項目調試中,如果修改了冗余相關的參數,就需要對整個項目進行完全的下載。因此,使用軟冗余的項目,工程師不僅要熟悉標準的 S7-300/400 系統的編程、調試和操作,還要深刻理解軟冗余的運行機制和特征,才能更好地完成項目。
而對于 S7-1500R/H 冗余系統的使用就簡單多了。首先冗余功能完全集成在 TIA Portal 中,從 15.1 版本開始就支持 S7-1500R/H CPU,不需要單獨安裝任何的軟件包。對于用戶程序的設計和編程,S7-1500R/H 冗余系統所采用的規則與 S7-1500 自動化系統相同。就用戶程序執行而言,S7-1500R/H 冗余系統的特性與 S7-1500 自動化系統也完全相同。兩個 CPU 的同步功能已集成到 CPU 的操作系統中,可在主 CPU 和備用 CPU 之間自動運行,工程師無需深入了解冗余專有知識。編程時不需要額外增加程序,只要基于標準模式進行常規處理就可以。在進行硬件配置、參數設置和程序編寫時只需要當作一個單機 PLC 使用即可。Zui后,我們將兩者之間的區別簡單做了張對比表:
冗余機制 | 軟件冗余 | 硬件冗余 |
待機方式 | 暖待機 | 熱待機 |
同步鏈路冗余 | 無 | MRP環網或2根同步光纖 |
現場總線 | PROFIBUS | PROFINET |
冗余I/O子站 | ET200M(IM53-2) | ET200SP/MP |
切換時間 | 秒 | 毫秒 |
故障安全 | 不支持 | CPU1518HHF |
對工程師的要求 | 高 | 無特殊要求 |
兩種冗余機制對比表
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