s7—400冗余cpu故障处理（s7300双cpu冗余）

用于与S7-1500R/H 冗余系统进行S7 通信的标准CPU

1 简介

S7-1500R/H冗余系统的基本通信功能与S7-1500标准系统大致相同，但在具体使用上有一些特殊限制。

S7-1500R/H冗余系统的通讯方式

? 通过TCP/IP、UDP、ISO on-TCP 和Modbus/TCP 进行开放式用户通信

? S7 通信作为通信中的服务器

? HMI通讯和PG通讯

与S7-1500R/H 冗余系统通信的限制

? 开放的用户沟通：

不支持配置的连接

不支持开放用户安全通信

电子邮件：S7-1500R/H CPU 在V5.0 之前的版本中支持“TMAIL_C”指令。不支持从V5.0 开始的版本。

不支持“TCON_Param”的连接描述

? 不支持OPC UA

? 不支持作为S7 通信中的客户端

? 不支持网络服务器

? PG 通信：无法同时访问两个CPU。可以访问主CPU或备用CPU。

? S7-1500R/H 的CPU 不支持集中插入的通信模块。

S7-1500R/H 冗余系统的系统IP 地址

除了各个CPU 的设备IP 地址之外，还为S7-1500R/H 冗余系统分配以下系统IP 地址：

? CPU 1513R-1PN、CPU 1515R-2PN、CPU 1517H-3PN 和CPU 1518HF-4PN 的两个CPU 的X1 PROFINET 接口的系统IP 地址（系统IP 地址X1）

? CPU 1515R-2PN、CPU 1517H-3PN 和CPU 1518HF-4PN 的两个CPU 的X2 PROFINET 接口的系统IP 地址（系统IP 地址X2）

? CPU 1518HF-4PN 的两个CPU 的X3 PROFINET 接口的系统IP 地址（系统IP 地址X3）

系统IP 地址支持与其他设备（例如HMI 设备、CPU 和PC）进行通信。这些设备始终通过系统IP 地址与冗余系统的主CPU 进行通信。

这确保了在冗余操作中原主CPU 发生故障时，通信伙伴可以在RUN-Solo 系统状态下与新主CPU（之前的备用CPU）进行通信。

系统IP地址与设备IP地址相比的优势

? 通信伙伴仅与主CPU 通信。

? 即使主CPU 发生故障、发生主备切换，仍可以通过系统IP 地址与S7-1500R/H 冗余系统进行数据通信。

应用

系统IP地址适用于以下应用：

? HMI 与S7-1500R/H 冗余系统进行通信，可以使用HMI 设备来控制或监视冗余S7-1500R/H 系统上的过程

? 与S7-1500R/H 冗余系统的开放式用户通信：

PC 中的另一个CPU 或应用程序访问S7-1500R/H 冗余系统的数据

访问不同设备的S7-1500R/H 冗余系统

可以建立TCP、UDP 和ISO-on-TCP 连接

? 与S7-1500R/H 冗余系统的S7 通信

另一个CPU 应用程序访问S7-1500R/H 冗余系统（作为服务器）的数据

2. 示例说明

在示例中，标准CPU (CPU1513-1PN) 的PROFINET X1 接口和两个冗余CPU (CPU1515R-2PN) 的PROFINET X2 接口连接到同一网络。标准CPU（CPU1513-1PN）连接PROFINET X2 PROFINET接口的系统IP地址与S7-1500R/H冗余系统进行S7通讯，使用命令“PUT”向DB1写入10字节数据至CPU1515R-2PN 的DB1。

图1 示例：S7 1500R/H 冗余系统通过系统IP 地址X2 进行通信

示例中使用的软硬件环境

硬件：

CPU1515R-2PN 6ES7 515-2RM00-0AB0，V2.9.2

CPU1515R-2PN 6ES7 515-2RM00-0AB0，V2.9.2

CPU1513-1PN6ES7 513-1AL02-0AB0，V2.9.2

软件：

STEP7 Professional V17 更新2

3.配置及配置流程

根据文档开头的介绍，S7-1500R/H冗余系统在S7通信中只能作为服务器。它无法主动建立S7连接，并且没有S7通信的指令。因此，需要在标准CPU侧建立未指定的单向S7连接，并在伙伴地址中填写S7-1500R/H冗余系统的PROFINET接口的系统IP地址。同时，只能使用标准CPU中的“PUT”指令向S7-1500R/H冗余系统的CPU写入数据，而使用“GET”指令从冗余CPU中读取数据。 PUT 和GET 指令是单向指令，只需存在于标准CPU 中。

3.1 组态S7-1500R/H 站

使用STEP7 V17新建项目，通过“添加新设备”配置S7-1500R/H站，并选择对应型号CPU1515R-2PN。创建PN/IE_2 子网并将两个CPU 的PROFINET X2 接口连接到该子网。分别设置两个CPU的X2接口的设备IP地址。

在CPU1515R-2PN PFORINET X2接口的属性中激活“启用用于切换通信的系统IP地址”，并设置X2接口的系统IP地址，如图2所示。

图2 设置X2接口的系统IP地址

在CPU1515R-2PN的属性“保护和安全”中激活“允许从远程对象进行PUT/GET通信访问”，如图3所示。

图3 激活连接机制

在CPU1515R-2PN中新建数据块_1[DB1]，用于存储接收到的数据。注意，DB块属性中的“优化块访问”必须删除，见图4和图5。

图4 创建数据块

图5 设置数据块属性

3.2 配置CPU1513-1PN

“添加新设备”配置CPU1513-1PN，将CPU的PROFINET X1接口连接到PN/IE_2子网，并设置IP地址，如图6所示。

图6 在项目中配置CPU1513-1PN

在网络视图的左上角，单击“连接”，在右侧的下拉框中选择“S7连接”。右键单击CPU1513-1PN，在弹出的对话框中选择“添加新连接”，如图7所示。

然后单击“添加”按钮添加新的S7连接，如图8所示。

图7 进入添加新连接界面

图8 添加新连接

在刚刚创建的S7连接属性界面的“常规”中填写连接伙伴的IP地址。注意这里必须填写CPU1515R-2PN之前设置的X2接口的系统IP地址（图2中间），如图9所示。

在“地址详细信息”中，将“合作伙伴”下的插槽编号设置为“1”，如图10 所示。

图9 填写CPU1515R-2PN的系统IP地址

图10 设置合作伙伴插槽

创建一个新的发送数据块，其长度和结构与之前在CPU1515R-2PN 中创建的接收数据块相同。同时删除“优化块访问”，如图11 所示。

图11 创建发送数据块

S7通信需要特殊指令来发送和接收数据。这些指令位于“指令列表—通讯—S7 通讯”文件夹中。本例中CPU1513-1PN向CPU1515R-2PN发送数据，需要使用“PUT”，如图12所示。

图12 调用命令“PUT”

在命令属性界面的“连接参数”中，选择上一步建立的S7连接，如图13所示。

图13 命令“PUT”选择连接

填写命令相关参数，如图14所示。参数说明如图15所示。关于该命令的更多信息请参考该命令的帮助文件！

图14 填写命令参数

图15 指令参数说明

4、结果测试

工程正常编译后，下载到各自的CPU上，使用监控表测试数据传输情况。设置CPU1513-1PN程序中指令“PUT”的参数“REQ”地址变量M100.0，接收器CPU1515R-2PN接收到来自数据块的值，说明数据交换正常，见图16。

图16 监控CPU 之间的数据传输

5. 当标准CPU 和S7-1500R/H 冗余CPU 不在同一项目中时

当标准CPU 和S7-1500 R/H 冗余CPU 不在同一个TIA Portal 项目中时，通信配置和配置是分开进行的，操作方法完全相同（唯一的区别是配置标准CPU 时CPU，S7-1500R/H 站不包含在第3.2 章步骤1 的图片中。

审稿人：刘庆