西门子S7-1500冗余PLC 1500R使用入门指导

摘要本文介绍了 S7-1500冗余PLC S7-1500R的基本组态及使用方法。

关键词冗余 PLC，S7-1500R,1513R，1515R

Key WordsRedundant PLC,S7-1500R,1513R，1515R

尽可能地降低工厂出现故障或意外停机的可能性，以提高工厂效率，已经成为生产企业的主

要诉求。为此，西门子开发出全新SIMATICS7-1500R/H系列冗余控制系统。基于标准型

SIMATIC S7-1500CPU，SIMATICS7-1500R/H采用透明化编程方式，使用TIA Portal STEP7

编程语言进行编程，把程序从标准系统迁移到冗余系统，无需额外工作。SIMATICS7-1500R/H

凭借其高可用性，能够有效防止数据丢失以及避免停机。此外，该系列控制系统采用PROFINET 系

统冗余的方式，可以充分利用PROFINET 的高效、灵活、高性能的特点。

SIMATIC S7-1500R/H能够最大限度地降低生产故障机率。例如，在生产、能源、供水系

统、环境监控系统、机场助航照明、编组站系统等领域，能够有效避免控制器故障引起的停机:

在行李处理、高架仓库、跟踪和追溯等领域，能够避免因工厂故障造成数据丢失而导致的高昂重

启成本:在污水处理厂、隧道、船闸、楼宇系统等领域，即使没有监督和维修人员也能保障正常

运行。

1 S7-1500R 冗余系统组态

1.1软件及硬件要求

SIMATIC S7-1500 R/H冗余 PLC的冗余功能集成在冗余PLC操作系统中，不需要安装额外

的冗余包。软件要求为STEP7 Professional V15.1.

S7-1500R 有两个 CPU型号，CPU1513R-1PN和CPU1515R-2PN。S7-1500R冗余 PLC

是通过电气接口 PROFINET X1接口实现同步的，不需要额外的同步模块。

1.1软件及硬件要求

SIMATIC S7-1500 R/H 冗余 PLC的冗余功能集成在冗余PLC操作系统中，不需要安装额外

的冗余包。软件要求为STEP7 Professional V15.1。

S7-1500R有两个CPU型号，CPU1513R-1PN和CPU1515R-2PN。S7-1500R冗余 PLC

是通过电气接口 PROFINET X1接口实现同步的，不需要额外的同步模块。

在S7-1500冗余 PLC中，不支持本地机架模块的扩展组态，包括电源模块、通信模块、IO

模块、工艺模块。对于电源模块因为本地机架没有扩展模块，不需要PS电源扩展背板电源，可

以安装 PM 电源为PLC供电，但不能在博途项目中组态。

S7-1500冗余 PLC可通过PROFINET扩展支持 PROFINET系统冗余(SR) NAP S2冗余协

议的IO 设备，NAP S2原理

一个支持 NAP S2冗余协议的PROFINET IO 设备可以同时与两个PROFINETIO控制器建

立通信关系(AR),区分主AP 和备AR，同时只有主AR与IO设备进行正常的IO数据交换，当主

AR因故障断开后备AR切换为主AR开始与IO设备进行正常的数据交换。

目前西门子支持NAPS2的分布式IO设备如下所示:

·ET 200SP IM 155-6 PN HF(6ES7155-6AU00-0CN0),固件版本≥V4.2

·ET 200SP IM 155-6 PN/2 HF(6ES7155-6AU01-0CN0),固件版本≥ V4.2

·ET 200SP IM 155-6 PN/3 HF(6ES7155-6AU30-0CN0),固件版本≥V4.2

·ET 200MP IM 155-5 PN HF(6ES7155-5AA00-0AC0),固件版本≥ V4.2

如果要与其它 PROFINET IO控制器实现PROFINET 通信，可通过下面支持 NAP S2的

PN\PN Coupler 实现IO控制器-IO控制器之间的通信:

·PN/PN Coupler(6ES7158-3AD10-0XA0),固件版本≥V4.2

1.2 网络结构

在S7-1500R冗余系统中，冗余PLC必须安装在MRP冗余环网中，这是实现冗余PLC 主

备之间实现组态和程序同步的必要条件。以CPU1515R为例网络结构

图2 S7-1500R 网络结构示意图

CPU1513R冗余 PLC只有PROFINET X1接口，可将上图中连接交换机Switch2的 PC、

Panel、Standard PLC连接到交换机Switch1实现与冗余PLC的通信。对于S7-1500R冗余系统

除了 PROFINET分布式IO设备要支持NAP S2冗余协议之外，包括MRP环网中的其它网络设

备(如交换机)还需要支持MRP 和H-sync 转发，H-sync转发功能用于在MRP环网内转发S7-

1500R 主备 PLC之间的同步数据。

上面章节所提到的支持NAPS2的西门子分布式IO设备同时也支持MRP(作为客户端)和

H-sync转发。冗余PLC通过PROFINET X1接口的两个端口连接在MRP环网中，环网中除了可

以连接 ET200MP 和 ET200SP，还可以连接交换机，分配给S7-1500R系统的 PROFINET IO 也

可不连接在环网中，而是通过连接环网中的交换机与冗余PLC通信，如图中交换机 Switch1.

PC、HMI 以及标准 PLC可通过连接交换机实现与冗余PLC的通信。

目前西门子支持NAP S2、MRP、H-sync的交换机有以下类型:

SCALANCE XC-200，固件版本zV4.0

SCALANCE XP-200，固件版本≥V4.0

·SCALANCE XF-200BA，固件版本zV4.0

注意:为了保障 S7-1500R冗余PLC之间的同步性能，在网络结构中要确保两个冗余PLC

有端口直接连接。而在实际组态中必须组态两个R PLC之间的端口互联，默认情况下两个S7-

1500R 的 PROFINET X1接口的端口P2组态了端口互联