使用冗余自动化系统是为了实现更高的可用性。在冗余操作的系统中，个别自动化组件的故障不会妨碍工厂运营。 S7-1500R/H 冗余系统 S7-1500R/H 冗余系统包含 2 个 CPU，即冗余。两个CPU 将并行处理相同的项目数据和 相同的用户程序。两个 CPU 通过冗余连接进行同步。如果一个 CPU 出现故障，另一个 CPU会接替它对过程进行控制。 需要的基本知识 本入门指南通过一个具体示例，指导用户完成 S7-1500H 冗余系统的组态和编程。要理解本入门指南中的内容，需要具备以下知识： ● 有关自动化技术的基本知识 ● 了解自动化系统高可用性的需求。 ● 了解工程组态系统STEP 7 V15.1根据相关的应用领域，工厂或系统中的 S7-1500 组件需遵守特定的标准和规定。请遵循适用的安全和事故预防规定，例如 IEC 60204-1（通用机器安全要求）。 本入门指南中的示例介绍了 S7-1500H冗余系统的组态和编程。但不保证该示例总是能 够在各种不同的情况中正常运行。因此在执行该示例前，强烈建议您查阅Zui新版本的系统手册“SIMATIC S7-1500R/H 冗余系统”和所用模块的设备手册。必须始终注意以上手册中包含的警告和其它信息，即使它们未重复出现在本入门指南中。如果不遵循这些规定，可能会造成严重的人身伤害并可能损坏机器和设施。
安全信息 Siemens为其产品及解决方案提供了工业安全功能，以支持工厂、系统、机器和网络的 安全运行。为了防止工厂、系统、机器和网络受到网络攻击，需要实施并持续维护先进且全面的工业 安全保护机制。Siemens的产品和解决方案仅构成此类概念的其中一个要素。 客户负责防止其工厂、系统、机器和网络受到未经授权的访问。只有在必要时并采取适当安全措施（例如，使用防火墙和/或网络分段）的情况下，才能将系统、机器和组件连接 到企业网络或 Internet。此外，需遵循西门子发布的有关安全措施指南。更多关于可执行的工业安全措施的信息， 请 访问 。西门子不断对产品和解决方案进行开发和完善以tigao安全性。Siemens 强烈建议您及时更新产品并始终使用Zui新产品版本。如果所用的产品版本不再支持，或未更新到到Zui新版 本，则会增加客户遭受网络攻击的风险。
示例的结构和任务隧道中的照明灯和风扇控制的自动化 交通liuliang的持续增长以及越来越严格的安全要求都需要先进的隧道系统提供保障。与此同时，这些设施对设备的要求也在不断tigao，尤其在安全性和可用性至关重要时。 以下示例包含三个子任务： ●根据隧道内的空气污染等级控制安全通风 ● 根据隧道中的空气污染等级控制交通信号灯和障碍物 ●根据隧道外光线的光照强度控制隧道中的照明根据隧道内的空气污染等级控制安全通风 为了排出有害废气并供应新鲜空气，在隧道中安装了风扇。通风系统需确保不间断操作，从而保持污染物浓度低于设定水平。为此，通风系统需确保始终可用，以从容应对自动化组件故障事件（如，因隧道内起火）。配有两个冗余 HCPU 的 S7-1500H冗余系统用于确保风扇可用性。使用三个风扇对隧道进行通风。 根据隧道中的空气污染等级控制交通信号灯和障碍物隧道入口通过两个交通信号灯控制。出于安全原因，交通信号灯控制也需要更高的可用 性。 如果隧道段中的污染物浓度超过Zui大限值达 2分钟以上，则会封闭隧道。 根据隧道外光线的光照强度控制隧道中的照明隧道入口的光照强度反差通过不同隧道段的隧道照明调节。通过两个光传感器测量隧道外 的光照强度。隧道入口照明灯的光照强度被相应控制。隧道内照明灯根据白天/夜晚时间来控制。示例的自动化组件 组态包括： 2 个 S7-1500 H-CPU ● 冗余操作中如果一个 CPU出现故障，另一个 CPU 会接替它对隧道操作进行控制。 3 个 ET 200SP 用作 PROFINET 环网中的 IO 设备每个隧道段（1 至 3）配备一个 ET 200SP（IO 设备）分布式 IO 系统。传感器和执行器 连接到每个 IO设备，用于以下任务： ● 污染物浓度的测量，并发挥以下作用： – 控制风扇速度和气流 – 控制交通信号灯和障碍物 ● 测量隧道外光线：– 控制入口照明灯 ● 根据白天/夜间时间控制隧道内照明灯。 2 个精智面板操作员将精智面板用作监控隧道运行的控制中心。风扇速度控制以及交通信号灯和障碍物控制 每台风扇： ●具有两种速度（阶段），可根据测得的污染物浓度选择打开或关闭。 ● 支持 2种旋转方向。根据是否测量到污染物，风扇选择是排气模式还是进气模式。 H-CPU通过模拟量输入模块和空气质量传感器测量隧道中的污染物浓度。 如果污染物浓度超过Zui大限值，H-CPU 会通过数字量输出模块在 ET200SP 中响应如 下： ● tigao风扇电机的速度 ● 两分钟后将交通信号灯切换为红色 ●两分钟后关闭障碍物如果污染物浓度低于平均限值，H-CPU 会通过数字量输出模块在 ET 200SP 中响应如 下： ●将通风电机切换到停止模式 ● 将交通信号灯切换为绿色 ● 打开障碍物 控制隧道中的照明 H-CPU使用模拟量输入模块测量隧道内外的光照强度。根据隧道外照明，数字量输出模块可将隧道入口照明灯的亮度调节为zuijia的能见度。数字量输出模块还会根据白天/夜间 时间控制隧道内照明灯。 CPU中的用户程序会指定限值，并控制 ET 200SP 的输入和输出模块。 精智面板在 HMI 画面中显示 S7-1500H冗余系统。如果需要，操作员可以通过 HMI 画面 切换到手动操作并更改限值。S7-1500H 和 S7-1500R 对比 作为S7-1500H 的替代方案，可以使用 S7-1500R 冗余系统实现此自动化任务。在本例 中，使用 S7-1500H冗余系统，因为它在隧道自动化任务中具有以下优势： ● 性能优于 S7-1500R，具体体现在： – 通过光缆建立的单独冗余连接 –计算能力强 – 可以使用更多的 PROFINET 设备 ● 两个 H CPU 之间的距离Zui长 10 km 该解决方案的优势 ●系统的可用性高：如果某个 H-CPU 出现故障或正在维护，则照明和风扇控制可继续 运行。不需要封闭隧道。 ● 可靠地监视和控制两个H-CPU 之间长达 10 km 的隧道设施 ● 实时监控系统和操作工程师的目标信息 ● 信号可直接在隧道中的 ET 200SP分布式 I/O 系统中记录并输出。无需长距离传输。1 在 STEP 7 中进行硬件组态： 使用 2 个 H-CPU、3 个 ET200SP 站及其 I/O 模 块和 2 个精智面板组态系统。 4 调试示例： • 在 H-CPU 中插入 SIMATIC存储卡。 • 接通负载电流和 CPU。 • 调试时在组态中为 CPU 分配冗余 ID。 • 将用户程序（硬件配置和用户程序）加载到CPU。 • 检查 LED 并评估 CPU 显示屏上的信息。 • 测试该示例的工作原理。 部分 2 在 STEP 7 中创建用户程序：• 在组织块中编写用户程序。 • 创建 HMI 画面。 “编程 (页 35)” 部分 3 安装模块并连接各组件： • 安装全部模块。• 连接负载电源、PROFINET 环网中的模块、冗 余连接和精智面板。硬件/软件要求 硬件/软件 模块/版本 2H-CPU，带有同步 模块和 SIMATIC 存 储卡 • 2 个相同的 1517H-3 PNCPU，订货号、功能版本和固件版本完全相同 • 4 个同步模块，适用于长达 10 km 的光纤电缆(6ES7960-1FB00-0AA5) • 2 个 SIMATIC 存储卡，容量为 256 Mb(6ES7954-8LL02-0AA0) 3 个 ET 200SP 分布 式 I/O 系统 隧道第 1 段和第 3 段的 2 个 ET200SP，其中分别包含： • 1 个接口模块 IM 155-6 PN HF (6ES7155-6AU01-0CN0)，固件版本V4.2 或更 高版本（系统冗余 S2） • 4 个数字量输出模块： – 2 个 D/2A ST，分别带有一个浅色BaseUnit，BU 型号 A0：BU15- P16+A0+2D – 1 个 D/2A ST，带有一个深色BaseUnit，BU 型号 A0：BU15- P16+A0+2B – 1 个 D/2AHF，带有一个浅色 BaseUnit，BU 型号 U0：BU20- P16+A0+2D • 1 个模拟量输入模块： – AI4xU/I 2 线制 ST，带有一个深色 BaseUnit，BU 型号 A0：BU15-P16+A0+2B • 1 个服务模块 隧道第2 段的 1 个 ET 200SP，包含： • 1 个接口模块 IM 155-6 PN HF(6ES7155-6AU01-0CN0)，固件版本 V4.2 或更高版本（系统冗余 S2） • 2 个数字量输出模块： – 1 个D/2A ST，带有一个浅色 BaseUnit，BU 型号 A0：BU15- P16+A0+2D – 1 个 D/2A HF，带有一个浅色 BaseUnit，BU 型号 U0：BU20- P16+A0+2D • 1个模拟量输入模块： – AI 4xU/I 2 线制 ST，带有一个深色 BaseUnit，BU 型号A0：BU15-P16+A0+2B • 1 个服务模块隧道段的接线图 简介 下图显示了隧道段 1 或 3 内 ET 200SP 分布式I/O 系统的 I/O 模块的布线。 对隧道第 2 段进行布线时，不对交通信号灯控制和障碍物控制的数字量输出模块进行布线，也不对模拟量输入模块上的隧道外光传感器进行布线。
连接电源电压、PROFINET 电缆并接地下图显示了 ET 200SP 的电源电压、PROFINET 电缆和接地的布线。① 接口模块 IM 155-6 PNHF（6ES7155-6AU01-0CN0 固件版本 V4.2 及更高版本） ② 交通信号灯控件：D/2A ST数字量输出模块，带有一个浅色 BaseUnit BU15- P16+A0+2D（BU 型号 A0） ③ 障碍物控件：D/2A ST 数字量输出模块，带有一个深色 BaseUnit BU15-P16+A0+2B （BU 型号 A0） ④测量光照强度和空气污染等级：4xU/I 2-wire ST 模拟量输入模块，带有一个深色 BaseUnit BU15-P16+A0+2B（BU 型号 A0） ⑤ 风扇控制系统：D/2A ST 数字量输出模块，带有一个浅色BaseUnit BU15-P16+A0+2D （BU 型号 A0） ⑥ 照明控制系统：D/2A HF数字量输出模块，带有一个浅色 BaseUnit BU20- P16+A0+2D（BU 型号 U0） ⑦ 服务模块 ⑧ 安装导轨在 PE处接地 ⑨ 24 V DC 输出电压的负载电流（具有安全电气隔离） ⑩ 用于 PROFINET 环网的 PROFINET电缆。