S7-1500H冗余系统支持采用系统冗余 R1 的 IO 设备。 系统冗余 R1 通过两个接口模块连接 IO 设备，每个接口模块都支持一个 AR以连接到冗余 系统中的 IO 控制器。IO 设备可通过两个接口模块基于两个独立的 PROFINET 网络（子 网）进行通信。使用系统冗余 R1 的 IO 设备可在以下情况下与 S7-1500H 冗余系统进行不间断的过程数据 交换： • CPU 故障 •PROFINET 环网或线形拓扑中断 • 接口模块故障 • 子网故障。 与系统冗余 S2 不同，对于两个 AR 中的每一个，系统冗余R1 都有一个单独的接口模块。 由于这些冗余接口模块，可用性高于 S2 设备。 • RUN-Redundant 系统状态下的行为：PROFINET 通信同时在两个系统冗余 AR 上运行，每个 AR 在一个 CPU（IO 控制器）和 R1 设备的接口模块之间。 仅在R1 设备的接口模块发生故障时，AR 才会切换。H-CPU 的角色不会更改但是，如果主 CPU 发生故障或切换到 STOP，则S7-1500H 冗余系统的行为如下： – 之前的备用 CPU 成为新的主 CPU。 – 新的主 CPU 使用 AR 连接 IO设备的其它接口模块，并且仍然可以访问 IO 设备的输 入和控制其输出。 – 之前的主 CPU 和分配的接口模块之间的 AR 断开连接。• RUN-Solo 系统状态下的行为： 只有主 CPU 是 IO 控制器。PROFINET 通信在主 CPU（IO控制器）和分配给主 CPU 的 IO 设备的接口模块之间的 AR 上运行。备用 CPU 将其所有 AR 分开。 在 STEP 7中，通过以下方式组态具有系统冗余 R1 的 IO 设备： • 将 R1 设备的左侧接口模块连接到冗余 ID 为 1 的 H-CPU。• 必须将 R1 设备的右侧接口模块连接到冗余 ID 为 2 的 H-CPU。
交换 S1 设备 自固件版本 V2.8起，S7-1500R/H 冗余系统支持“交换 S1 设备”功能。 通过 CPU 的“交换 S1 设备”功能，可以在S7-1500R/H 冗余系统上操作标准 IO 设备。 标准 IO 设备始终分配给 S7-1500R/H 冗余系统的两个CPU。与使用 S2 系统冗余的 IO 设 备相比，标准 IO 设备仅支持一个 AR。 自固件版本 V3.0 起，S7-1500H的备用 CPU 可与线形拓扑中的 S1 设备建立 AR。然后主 CPU 通过备用 CPU 接收数据。 • RUN-Redundant系统状态下的行为： PROFINET 通信在其中一个 CPU（IO 控制器）和标准 IO 设备之间的 AR 上运行。 如果这是主CPU 并且其发生故障，则冗余 S7-1500R/H 系统行为如下： – 主 CPU 和标准 IO 设备之间的 AR 已断开连接。 –之前的备用 CPU 成为新的主 CPU。 – S7-1500R/H 冗余系统暂时无法访问输入，也无法控制标准 IO 设备的输出。输出组态取决于相应通道的替换值特性。 – 新的主 CPU 再次建立与标准 IO 设备的 AR。 – 新的主 CPU 建立 AR后，S7-1500R/H 冗余系统可再次访问输入并控制标准 IO 设备的输出。 线形拓扑中断时 S7-1500H 中的特殊行为： 说明在主 CPU 和 IO 设备之间出现线路中断的情况下临时断开标准 IO 设备 如果主 CPU 和标准 IO 设备之间的线路中断，则S7-1500H 冗余系统暂时无法访问标准 IO 设备的输入，也无法控制其输出。输出组态取决于相应通道的替换值特性。 备用 CPU为标准 IO 设备建立 AR。备用 CPU 设置了 AR 后，S7-1500H 冗余系统便会再 次访问标准 IO设备的输入和控制其输出。 • RUN-Solo 系统状态下的特性： 只有主 CPU 是 IO 控制器。PROFINET 通信在主CPU（IO 控制器）与标准 IO 设备之间 的 AR 上进行。备用 CPU 与标准 IO 设备之间没有 AR。
在 STEP 7 中，通过将标准 IO设备分配给 S7-1500R/H 冗余系统的两个 CPU，组态通过“交 换 S1 设备”功能连接的 IO 设备。 说明S7-1500R 冗余系统中的标准 IO 设备 标准 IO 设备通常不支持 H-Sync 转发。 为避免 PROFINET环网中断时循环时间增加，请将标准 IO 设备（无 H-Sync 转发）集成在 交换机下游，而不是 PROFINET 环网中。 说明智能设备用作标准 IO 设备 请勿将在 STEP 7 中组态的设备作为智能设备分配给 S7-1500R/H 冗余系统。 要在S7-1500R/H 冗余系统上采用智能设备作为标准 IO 设备，请始终通过 GSD 文件组态 智能设备。 • SIMATIC CPU用作智能设备 – 首先，将 STEP 7 中的 SIMATIC CPU 组态为具有所有传输区域的智能设备。 – 将智能设备导出为GSD 文件。GSD 导出功能位于 PROFINET 接口属性的“操作模式 > 智能设备通信 > 导出通用系统描述文件(GSD)”(Operating mode > I-device communication > ExportGeneric System Description file (GSD)) 下。 – 在 STEP 7 中安装 GSD 文件。MRP互连过程是对 MRP 的增强，可在 PROFINET 网络中实现两个或更多环网与 MRP 的冗 余耦合。MRP 互连（与 MRP一样）在标准 IEC 62439-2（第 3 版）中规定。 MRP 互连可实现对采用环网冗余的更大型拓扑进行监视。采用 MRP互连后，组态冗余网 络拓扑时将不受环网中Zui多 50 台设备的限制。有关 MRP 互连数量结构的信息，请参见 《SCALANCEXM-400/XR-500 基于 Web 的管理 (WBM) 组态手册》。 在固件版本 V2.9 及以上版本中，S7-1500R/HCPU 支持 MRP 互连。请遵循 R/H-CPU 可连 接的Zui大设备数量的规定。更多信息，请参见 R/H CPU 的手册。 使用 4台设备进行 MRP 互连连接 2 个 MRP 互连连接可在 2 个 MRP 环网之间提供冗余耦合。这 2 个连接需要四台设备： • 1个介质冗余互连管理器 (MIM) • 3 个介质冗余互连客户端 (MIC)： – 主 MIC – 主耦合 MIC – 辅耦合MIC只要故障可能导致人身伤害或财产损失，就必须采用特殊标准来确保整个工厂的安全。存在针对工厂安全的特殊、工厂特定规定，操作员在设置控制系统时也必须考虑到这些规 定。对于具有安全责任的电子控制器，必须采取的预防或控制错误的措施基于工厂带来的风险。对于超出特定潜在危险的危险，操作员必须确保为工厂实施额外的措施，例如，通过 使用故障安全自动化系统。 故障安全自动化系统（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。 故障安全 SIMATIC Safety系统可用于在机器和人员保护领域（例如，用于操作机床和加工 机器时的急停设备）和过程工业（例如，用于为 I&C保护设备和燃烧器执行保护功能）中 实现安全概念。 使用 1518HF-4 PN CPU 将 F 功能集成到 S7-1500HF冗余系统中。
SIMATIC SafetyIntegrated 要在工厂中实现故障安全功能，需对 F-CPU 进行编程。可以使用 TIA Portal 的“STEP 7Safety Advanced”实现此目的。与 STEP 7 一起使用时，F-CPU 可将各种故障安全系统完美集成到工程组态环境中；一个控制器、一个通信系统和一个工程组态平台，实现标准和故 障安全自动化： • 集成安全技术 •相关指令已通过德国技术监督组织认证，适用于各种安全应用 • 集成安全功能，安全等级可达 SIL 3 (IEC 61508)、SILCL3 (IEC 62061) 和/或 PL e 和类 别 4 (ISO 13849-1) •标准自动化系统和安全自动化系统采用统一的工程组态方式 • 通过 STEP 7 Safety 中的 F 更改历史来简单记录安全相关的更改• 标准程序变更后，可对安全程序进行验收，也可对安全程序进行非更新性验收。优点和客户收益 SIMATIC SafetyIntegrated 可提供以下优势： • 在 STEP 7 中使用 SIMATIC STEP 7 Safety Advanced进行工程组态，标准和故障安全自 动化任务使用的工程组态和运行概念相同。 •在安全程序的安全系统库中，将经德国技术监督协会认证的说明书用于防护门、紧急 停止、监控反馈回路和用户确认等；可节省时间并降低错误率 •通过 PROFINET 即可连接 PROFIsafe 设备 • 为 F-CPU 和安全程序提供额外的密码保护以确保 IT 信息安全。• 集成系统诊断中的集成。带急停按钮的行李输送系统示例 自动化任务机场使用行李传送带分发行李。传送带和轨道开关将行李运送到不同的终端。如果出现危险情况或者行李在轨道开关位置或转运设施中卡住，工作人员需能立即停止传送带运行。需要 1518HF-4 PNCPU。利用集成的故障安全功能，通过 PROFIsafe 启用急停按钮。 解决方法 如果其中一个 CPU发生故障（冗余丢失），S7-1500HF 冗余系统会由 RUN-Redundant 系 统状态切换为 RUN-Solo 系统状态。HF系统降低了 CPU 发生故障时触发 F-STOP 的可能 性。 通过 ET 200SP 分布式 I/O系统中的故障安全模块启用规定开关位置和转运设施处的急停 按钮。如果发生危险或者行李卡住，员工需按下急停按钮。 结果：冗余系统通过PROFIsafe 立即将传送带关停。