工厂组件与自动化层级以下示意图显示了冗余系统中从管理层级到控制层级和现场层级的主要组件。位于管理层级的主 PC 访问位于控制层级和现场层级的各种设备。主PC 通过工业以太网 连接到 CPU。 处于控制层级的 R-CPU 采用冗余设计。处于现场层级的 IO 设备连接至 PROFINET环网内 的 R-CPU。 冗余 S7-1500R 系统通过 PN/PN 耦合器与另一 PROFINET IO 系统循环交换 IO数据。PN/PN 耦合器的左侧分配给 S7-1500R 冗余系统。PN/PN 耦合器的右侧分配给 CPU 1516-3 PN/DP（IO 控制器）。 该组态允许一个 CPU 发生故障或 PROFINET 环网中断。主 CPU 和备用 CPU 并行执行用户程序。如果一个 CPU 发生故障，另一个 CPU 将接管过程控制。 如果 PROFINET 环网中断（例如因电缆断开或 IO设备故障），环网不再冗余。但未发生 故障的 IO 设备会继续运行并可被访问。MRP 互连 MRP 互连可在 PROFINET网络中实现两个或更多环网与 MRP 的冗余耦合。采用 MRP 互连后，设置冗余网络拓扑时将不受环网中Zui多设备数量的限制。更多信息，请参见“冗余 (页 63)”部分。 S7-1500R 通过 CPUS7-1515R-2 PN 的 X2 PROFINET 接口或使用额外的交换机将 CPU 连接至工业以 太网。 S7-1500R支持的 PROFINET 设备（交换机、S7-1500R CPU、S7-1500 CPU（V2.5 或更高 版本）、HMI 设备和IO 设备，如 ET 200MP 和 ET 200SP）数目如下：Zui多 50 个（建议 值：Zui多 16 个）（在 PROFINET环网中） S7-1500R 在 R CPU 上支持以下数量的 IO 设备：在 PROFINET 环网中Zui多 64 个，通过交换机（附加线形拓扑）分隔开说明 针对 S7-1500R 的建议：PROFINET 环网中Zui多运行 16 个 PROFINET设备（包括 RCPU）。 PROFINET 环网中的设备数量会影响 S7-1500R 系统的可用性。因此在 PROFINET 环网中运行的 PROFINET 设备（包括 R-CPU）数量不应超过 16 个。如果 PROFINET 环网中运行的设备数量显著高于该限值，则会降低 IO 设备与 R-CPU 的可用性。 本文档中的技术规范基于环网中建议的 S7-1500R 可连接PROFINET 设备Zui大数量，16 个。工作原理 与 S7-1500R 中不同，S7-1500H 中的 PROFINET环网（PROFINET 网络）与冗余连接是分 开的。两个冗余连接使用光纤电缆经由同步模块将 CPU 直接连接在一起。在冗余系统中，两个CPU 中的一个将作为主 CPU 角色。另一个 CPU 将作为跟随 CPU（备 用 CPU）。在操作过程中，各 CPU 的角色可变更。由于主 CPU 与备用 CPU 间进行同步，因此可确保主 CPU 发生故障时可在 CPU 间快速切 换。如果主 CPU发生故障，则备用 CPU 将作为新的主 CPU 继续进行过程控制。 H-CPU 的同步不会影响 PROFINET 上的带宽。 参考有关 S7-1500H 冗余系统的更多信息和组态变型（例如组合拓扑），请参见“S7-1500H 冗余系统的特定组态变型。S7-1500R 与 S7-1500H 的区别 硬件 • CPU 在设计方面与相应的标准型S7-1500 完全相同。 • CPU 同步在 PROFINET 环网中进行。 • 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 HSync 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。 • PROFINET 电缆的部分带宽用于同步 CPU。因此，可用于 PROFINET IO 通信的带宽较少。 • 每个 CPU 都配有 2 个光纤接口。 • CPU 的同步通过光纤独立于 PROFINET 网络工作。 •PROFINET 电缆的全部带宽均可用于 PROFINET IO 通信。 范围 • 两个 R-CPU 之间的距离： –不带介质转换器时，Zui长 100 m – 有介质转换器时数千米（取决于所用介 质转换器） • 两个 H-CPU 之间的距离： – Zui长40 km（取决于所用的同步模块） S7-1500R 与 S7-1500H 的系统差异 S7-1500R S7-1500HCPU 1513R-1 PN CPU 1515R-2 PN CPU 1517H-3 PN CPU 1518HF-4 PN 性能 •数据传输率为 100 Mbps（用于同步和 通信） • 数据工作存储器： – CPU 1513R-1 PN：Zui大 2.5 MB –CPU 1515R-2 PN：Zui大 4.5 MB • 代码工作存储器： – CPU 1513R-1 PN：Zui大 600 KB –CPU 1515R-2 PN：Zui大 1 MB • 与 S7-1500R 相比，性能得到显著提 升，原因如下： –通过光缆建立的单独冗余连接 – 计算能力强 • 数据传输率为 1 Gbps（用于同步） • 数据工作存储器： – CPU1517H-3 PN：Zui大为 8 MB – CPU 1518HF-4 PN：Zui大 60 MB • 代码工作存储器： – CPU1517H-3 PN：Zui大为 2 MB – CPU 1518HF-4 PN：Zui大 9 MB组态版本 包含 S2 设备、开关型 S1设备的 PROFINET 环网 • 包含 S2 设备、开关型 S1 设备的 PROFINET 网络 • 包含 R1 设备的PROFINET 网络 • 组合拓扑中包含 R1 设备、S2 设备、开 关型 S1 设备的 PROFINET 网络 •不含附加设备的组态 组态限值 • 在 PROFINET 环网中：Zui多 50 个 PROFINET 设备，包括 R-CPU（建议Zui多16 个 PROFINET 设备） • 在 PROFINET 环网中，通过交换机（附 加线形拓扑）分隔开：Zui多 64 个 IO 设 备• PROFINET 环网：Zui多 50 个 PROFINET 设备（包括 H-CPU） • PROFINET 网络（环网、线形或组合拓扑）：Zui多 256 个 IO 设备 S7-1500 标准系统与 S7-1500R/H 对比 下表列出了 S7-1500 自动化系统与S7-1500R/H 冗余系统的类似 CPU 的主要特点。
S7-1500H 通过PROFINET 接口或使用额外的交换机将 CPU 连接至工业以太网。 S7-1500H 支持的 PROFINET设备（交换机、S7-1500H CPU、S7-1500 CPU（V2.5 或更高 版本）、HMI 设备和 IO 设备，如 ET200MP 和 ET 200SP）数目如下：Zui多 50 个（在 PROFINET 环网中） S7-1500H 在 H-CPU上支持以下数量的 IO 设备：Zui多 256 个（在 PROFINET 网络中） （环网、线形或组合拓扑） S7-1500H中的冗余连接是两根双工光纤电缆，通过同步模块将 CPU 直接连接在一起。S7-1500R 冗余系统的结构 组态 S7-1500R冗余系统包含以下组件： • 两个 R-CPU • 两个 SIMATIC 存储卡 • PROFINET 电缆（冗余连接，PROFINET环网） • IO 设备 • 负载电流电源（可选） 冗余系统 S7-1500R 可安装在一个公共安装导轨，也可分别安装在 2个单独的安装导轨 上。将 PROFINET 电缆连接至 CPU 的 PROFINET 接口 X1 P2R 上会直接连接两个 CPU。利用 CPU 的 PROFINET 接口 X1 P1R，建立通过 IO 设备从第一个 CPU 连接到第二个 CPU 的 PROFINET环网。S7-1500H 冗余系统包含以下组件： • 两个 H-CPU • 两个 SIMATIC 存储卡 • 四个同步模块（每个H-CPU 中两个同步模块） • 两个冗余连接（两根双工光纤电缆） • IO 设备（如适用） • 负载电流电源（可选）S7-1500H 冗余系统应安装在共用安装导轨或两个单独的安装导轨上。通过光纤电缆，可 将两个 CPU 连接到各 CPU中的两个同步模块。通过 CPU 的 PROFINET 接口 X1 P1R 和 X1 P2R 建立 PROFINET 网络。采用SIMATIC S7-1500HF 的故障安全系统的组态 组态 故障安全自动化系统（F 系统）用于具有较高安全要求的系统。F系统用于控制过程，确 保中断后这些过程可立即处于安全状态。也就是说，F 系统用于控制过程，在这些过程中发生即时中断不会危害人身或环境。1518HF-4 PN CPU 是一种集成了故障安全功能的高性 能 H-CPU (HF-CPU)。HF 系统由以下组件组成： • 两个 HF-CPU • 两个 SIMATIC 存储卡 • 四个同步模块（每个 HF-CPU有两个同步模块） • 两个冗余连接（两根双工光纤电缆） • 使用故障安全模块的 IO 设备 • 负载电流电源（可选） 可以在 IO设备中混合使用故障安全 I/O 模块和非故障安全 I/O 模块。HF 系统（采用 1518HF-4 PN CPU）执行以下数据交换：• 与 IO 设备的故障安全模块交换安全相关数据 • 与 IO 设备的非故障安全模块交换非安全相关数据② 冗余连接（光纤电缆） ③ET 200SP IO 设备 ④ PROFINET 电缆（PROFINET 环网） ⑤ 含故障安全模块和非故障安全模块的 ET200MP IO 设备 ⑥ 含故障安全模块和非故障安全模块的 ET 200SP IO 设备 PROFINET环网中使用两个 1518HF-4 PN CPU 的冗余系统的组态示例 说明 1518HF-4 PN CPU 固件版本 V3.0及更高版本的其它组态变型 自固件版本 V3.0 起，HF 系统支持其它功能和组态变型： • 系统冗余 R1 • HF CPU 不必是PROFINET 环网或 MRP 域的一部分。 这样便可实现其它拓扑变型，例如线型拓扑、组合拓扑或无需额外设备的设置。