SIMATIC S7-1500 R/H резервируемая система

Технический обзор

Резервируемые системы сокращают расходы

Сокращение простоев оборудования

Высокая эксплуатационная готовность при текущей работе, предотвращение простоев

Предотвращение сбоев

Предотвращение незапланированных остановок производства, которые могли бы привести к необратимым повреждениям изготовляемого продукта

Сокращение затрат на обслуживание

Большинство прикладных решений характеризуется высокой сложностью в реализации и обслуживании

Предотвращение потерь данных

Данные сохраняется, что позволяет минимизировать время перезапуска после сбоев

Эксплуатация без локального персонала

Улучшенное планирование для полевого сервисного обслуживания

Резервируемые системы SIMATIC S7-1500 R/H

Использование стандартных процессоров стандартные CPU/F-CPU S7-1500 CPU и PROFINET
Стандартный и доступный инструментарий проектирования/программирования, включая все языки программирования
- Полная интеграция в TIA Portal
- Не требуется глубоких знаний в области технологии резервирования
- Простой переход Standard -> R/H
Масштабирование времени переключения, архитектуры резервирования, производительности от CPU 1513 до 1517
Поэтапный выход на рынок: первая версия с базовыми функциями резервирования и постепенное добавление новых функций на более поздних этапах

Обзор системы SIMATIC S7-1500 R/H

Аппаратная часть PLC

Используемый оптоволоконный кабель

X1: PROFINET IO контроллер, поддержка RT, MRP, транспортный протокол TCP/IP, Open User Communication
X2: PROFINET базовые службы, транспортный протокол TCP/IP, Open User Communication

PROFINET системное резервирование

Концепция

PROFINET SR

Единая система, состоящая из резервируемых PN контроллеров и одиночных или резервируемых PN устройств

3 уровня:

PN контроллер
PROFINET шина
PN устройство

Резервирование одного уровня не зависит от других уровней

Режимы резервирования

Режим S1

Устройство S1

S -> Один интерфейс

1 -> Одно соединение с одним PLC

Режим S2

Устройство S2

S -> Один интерфейс

2 -> Возможность переключения между двумя соединениями

Режим R1

Устройство R1

R -> Резервированный интерфейс

1 -> Каждый интерфейс имеет одно соединение с одним PLC

Siemens PN IO устройства с поддержкой PN S2

Системы ввода-вывода

Приводная техника

Коммутаторы

Конфигурация сети с S7-1500R/H

Требования к конфигурации сети PROFINET

Кольцевой протокол MRP
PN IO только на интерфейсе X1
Контроллеры должны быть частью кольца
Для S7-1500R:
-> Отсутствие устройств на линии между двумя контроллерами
-> PN устройства должны поддерживать системное резервирование NAP S2 (V1.11) Подключение устройств S1 через коммутатор

Конфигурация системы

Кольцевая структура MRP должна подключаться к интерфейсу X1
Синхронизация через кольцевую структуру PN – отсутствие узлов в этом сегменте
Устройства S1 должны подключаться к кольцу через коммутатор (Причина: S1 устройства не перенаправляют телеграммы H-Sync на этапе переконфигурирования MRP. Это привело бы в случае
прерывания сегмента 2 к увеличению времени цикла CPU.
См. раздел „H-Sync Forwarding“ в справочнике по системе S7-1500R/H)
S2 устройства могут быть интегрированы в кольцо или подключены через коммутатор

Длина линии синхронизации

Оптоволоконная линия (медиаконвертер) до 3 км

Пример конфигурации SIMATIC S7-1500R (CPU 1515R)

Пример конфигурации для S7-1500H

Длина линии синхронизации

Синхромодули ближнего действия до 10 м (светодиодные)

Синхромодули дальнего действия до 10 км

! Линии синхронизации дублируются !! Отказ одной из линий не влияет на работоспособность системы !

Конфигурация системы

Кольцевая структура MRP должна подключаться к интерфейсу X1
PN устройства могут устанавливаться „между“ PLC
S1 и S2 устройства могут быть интегрированы непосредственно в кольцо

Пример конфигурации SIMATIC S7-1500H (CPU 1517H)

Конфигурация сети с S7-1500R/H

Подключение устройств PROFINET

Поддерживаются устройства S2 и S1

Подключение подчиненного контроллера

Новая функция в V16: возможность подключения без модуля PN/PN Coupler

Подключение ведомых устройств PROFIBUS DP

Новая функция в V16: возможность подключения без модуля PN/PN Coupler

Примечание: IE/PB Link и IE/PB LINK HA сейчас не поддерживаются
1) Не рекомендуется для S7-1500R – см. Рекомендуемые конфигурации для CPU 1515R-2 PN

Интеграция в сеть

Сценарии отказа для S7-1500R/H

Отказ основного или резервного CPU

Отказ IO устройства в кольце PROFINET

Обрыв PROFINET кабеля в кольце PROFINET

Отказ коммутатора в кольце PROFINET (с линейной топологией)

Отказ IO устройства в кольце PROFINET И основного CPU

Специфические сценарии отказа для S7-1500R

Отказ прямой резервной линии

Отказ прямой резервной линии и обрыв кабеля PROFINET в кольце PROFINET

Специфические сценарии отказа для S7-1500H

Отказ одной резервной линии синхронизации

Отказ обеих резервных линий синхронизации

Отказ одной резервной линии и основного CPU

Отказ обеих резервных линий и обрыв кабеля PROFINET в кольце PROFINET

Коммуникация

Коммуникация между резервированной системой PLC и стандартной системой

Системный IP-адрес

Коммуникация с R/H системами с использованием “системного IP-адреса”

Использование системного IP вместо IP интерфейса контроллера

Прозрачная коммуникация между стандартным PLC и R/H системой
Стандартный партнер автоматически подключается к основному PLC

Системный IP-адрес – Переключение основного устройства

Устройства безопасности

Подключение устройств безопасности через подчиненный F-контроллер

Подключение устройств безопасности через подчиненный F-контроллер с модулем PN/PN Coupler

Подключение HMI через 1 сеть (кольцевая или магистральная структура)

через 1 сеть (кольцевая или магистральная структура)

через резервированную сеть

Резервируемые системы SIMATIC S7-1500. Новые функции в V16 с версией системного ПО CPU 2.8

Резервный CPU для загрузки может оставаться в состоянии “Run-резерв”

Могут использоваться и PN устройства без системного резервирования (S1)

Режим работы „Коммутируемое устройство S1“.

Сравнение с системным резервированием S2

Отображение режима резервирования в TIA Portal

Сообщения пользователя и диагностика процесса

Поддержка сообщений для программ и ProDiag

Функция

Контроль машины или установки с возможностью вмешательства или отправки сообщений при неполадке.
Контрольные сообщения содержат информацию о типе контроля, а также месте возникновения и причине неисправности.

Преимущество функции

Возможность вывода инструкций по устранению для обнаруженных неисправностей.
Возможность опережающей идентификации возможной неполадки для принятия контрмер.

Идентичные программирование и обработка сообщений пользователя и сообщений поддержки диагностики процесса для стандартных и S7-1500R/H CPU

Поддержка STEP 7 Graph

Функция

Начало использования STEP 7 Graph как графического языка программирования для резервируемых S7-1500 контроллеров

Преимущество функции

Графический язык программирования для разработки циклового программного управления и последовательных процессов
Идентичные возможности для выбора используемых редакторов и языков программирования для S7-1500 R/H CPU и „стандартных“ CPU
Возможность выбора наиболее подходящего в конкретной ситуации языка программирования

Идентичные языки программирования для стандартных и S7-1500R/H CPU

Поддержка дополнительных блоков