淺析標(biāo)準(zhǔn)CPU與S7-1500R/H冗余系統(tǒng)進(jìn)行S7通信

標(biāo)準(zhǔn) CPU 與 S7-1500R/H 冗余系統(tǒng)進(jìn)行S7通信

1、簡介

S7-1500R/H 冗余系統(tǒng)的基本通信功能與 S7-1500 標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)的大致相同，但在具體使用時有一些特殊的限制條件。

S7-1500R/H 冗余系統(tǒng)的通信方式

? 通過 TCP/IP、UDP、ISO on-TCP 和 Modbus/TCP 建立開放式用戶通信
? S7 通信,在通信中作為服務(wù)器
? HMI 通信和 PG 通信

S7-1500R/H 冗余系統(tǒng)通信的限制條件

? 開放式用戶通信：
– 不支持所組態(tài)的連接
– 不支持開放式用戶安全通信
– 電子郵件：S7-1500R/H CPU 支持版本低于 V5.0 的“TMAIL_C”指令。不支持自 V5.0 起的版本。
– 不支持“TCON_Param”的連接描述
? 不支持 OPC UA
? 不支持在 S7 通信中作為客戶端
? 不支持 Web 服務(wù)器
? PG 通信：不能同時訪問兩個 CPU。可訪問主 CPU 或備份 CPU。
? S7-1500R/H 的 CPU 不支持集中插入的通信模塊。

S7-1500R/H 冗余系統(tǒng)的系統(tǒng) IP 地址

除了各 CPU 的設(shè)備 IP 地址之外，S7-1500R/H 冗余系統(tǒng)分配以下系統(tǒng) IP 地址：
? 兩個 CPU 的 X1 PROFINET 接口的系統(tǒng) IP 地址（系統(tǒng) IP 地址 X1），適用于 CPU 1513R-1PN、CPU 1515R-2PN、CPU 1517H-3PN 和 CPU 1518HF-4PN
? 兩個 CPU 的 X2 PROFINET 接口的系統(tǒng) IP 地址（系統(tǒng) IP 地址 X2），適用于 CPU 1515R-2PN、CPU 1517H-3PN 和 CPU 1518HF-4PN
? 兩個 CPU 的 X3 PROFINET 接口的系統(tǒng) IP 地址（系統(tǒng) IP 地址 X3），適用于 CPU 1518HF-4PN

通過系統(tǒng) IP 地址，可與其它設(shè)備（例如，HMI 設(shè)備、CPU 和 PC）通信。這些設(shè)備通過系統(tǒng) IP 地址始終與冗余系統(tǒng)的主 CPU 進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
這樣，可確保在冗余操作中原來的主 CPU 發(fā)生故障后，通信伙伴可在 RUN-Solo 系統(tǒng)狀態(tài)下與新的主 CPU（之前的備用 CPU )進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

與設(shè)備 IP 地址相比，系統(tǒng) IP 地址的優(yōu)勢

? 通信伙伴專與主 CPU 進(jìn)行通信。
? 即使主 CPU 故障發(fā)生主備切換，仍可通過系統(tǒng) IP 地址與 S7-1500R/H 冗余系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

應(yīng)用

系統(tǒng) IP 地址適用于以下應(yīng)用中：
? 與 S7-1500R/H 冗余系統(tǒng)進(jìn)行 HMI 通信，可以使用 HMI 設(shè)備控制或監(jiān)視冗余 S7-1500R/H 系統(tǒng)上的過程
? 與 S7-1500R/H 冗余系統(tǒng)進(jìn)行開放式用戶通信：
– 另一個 CPU 或某 PC 中應(yīng)用程序訪問 S7-1500R/H 冗余系統(tǒng)的數(shù)據(jù)
– S7-1500R/H 冗余系統(tǒng)訪問一個不同的設(shè)備
可建立 TCP、UDP 和 ISO-on-TCP 連接
? 與 S7-1500R/H 冗余系統(tǒng)進(jìn)行S7通信
– 另一個 CPU 應(yīng)用程序訪問 S7-1500R/H 冗余系統(tǒng)的數(shù)據(jù)(作為服務(wù)器)

2、示例說明

示例中一個標(biāo)準(zhǔn)CPU(CPU1513-1PN) 的PROFINET X1接口與兩個冗余CPU（CPU1515R-2PN）的PROFINET X2接口連接到同一個網(wǎng)絡(luò)中，標(biāo)準(zhǔn)CPU(CPU1513-1PN) 通過兩個 CPU1515R-2PN 的 X2 PROFINET 接口的系統(tǒng) IP 地址與 S7-1500R/H 冗余系統(tǒng)進(jìn)行S7通信，使用指令“PUT”將DB1中10個字節(jié)的數(shù)據(jù)寫入到 CPU1515R-2PN 的DB1中。

圖 1 示例：S7 1500R/H 冗余系統(tǒng)通過系統(tǒng) IP 地址 X2 進(jìn)行通信

示例中使用的軟硬件環(huán)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

軟件：

STEP7 Professional V17 Update 2

3、組態(tài)和配置過程

根據(jù)文檔開始的介紹，S7-1500R/H 冗余系統(tǒng)在 S7 通信中只能作為服務(wù)器，不能主動建立S7連接也沒有用于S7通信的指令。因此，需要在標(biāo)準(zhǔn) CPU 側(cè)建立一個未指定的單向S7連接，在伙伴地址處填寫S7-1500R/H 冗余系統(tǒng) PROFINET 接口的系統(tǒng) IP 地址。同時只能在標(biāo)準(zhǔn) CPU 中使用指令“PUT”，將數(shù)據(jù)寫入S7-1500R/H 冗余系統(tǒng)的 CPU 中，使用指令“GET”從冗余 CPU 中讀取數(shù)據(jù)。PUT 和 GET 指令是單向指令，只需在標(biāo)準(zhǔn)CPU中有該指令即可。

3.1 配置S7-1500R/H站

使用 STEP7 V17 創(chuàng)建一個新項目，并通過“添加新設(shè)備”組態(tài) S7-1500R/H站，選擇對應(yīng)型號 CPU1515R-2PN。創(chuàng)建PN/IE_2子網(wǎng)，將兩個CPU的PROFINET X2接口連入子網(wǎng)。分別設(shè)置兩個CPU的X2接口的設(shè)備 IP 地址。

激活CPU1515R-2PN PFORINET X2接口屬性中的“啟用切換通信的系統(tǒng)IP地址”并設(shè)置 X2 接口的系統(tǒng) IP 地址，如圖 2 所示。

圖 2 設(shè)置X2接口的系統(tǒng)IP地址

在CPU1515R-2PN 屬性“防護(hù)與安全”中激活“允許來自遠(yuǎn)程對象的PUT/GET通信訪問”，如圖 3 所示。



圖 3 激活連接機(jī)制

CPU1515R-2PN中新建一個數(shù)據(jù)塊_1[DB1]存放接收的數(shù)據(jù)，注意，要去掉DB塊屬性中的“優(yōu)化的塊訪問” ，見圖4，圖5。

圖 4 創(chuàng)建數(shù)據(jù)塊

圖 5 設(shè)置數(shù)據(jù)塊屬性

3.2 配置CPU1513-1PN

“添加新設(shè)備”組態(tài) CPU1513-1PN，將CPU的PROFINET X1接口連入PN/IE_2子網(wǎng)，設(shè)置 IP 地址，如圖 6 所示。

圖 6 在項目中配置 CPU1513-1PN

在網(wǎng)絡(luò)視圖左上角，點擊“連接”，右側(cè)的下拉框中選擇“S7連接”。鼠標(biāo)右鍵單擊 CPU1513-1PN，在彈出的對話框中選擇“添加新連接”，如圖 7 所示。
隨后點擊“添加”按鈕，添加一個新的S7連接，如圖 8 所示。

圖 7 進(jìn)入添加新連接界面

圖 8 添加新連接

在剛剛建立的 S7 連接屬性界面中的“常規(guī)”里填入連接伙伴的 IP 地址，注意此處一定要填寫前面 CPU1515R-2PN 設(shè)置的 X2 接口的系統(tǒng) IP 地址（圖2 中），如圖 9 所示。
在“地址詳細(xì)信息”中，將伙伴下面的插槽號設(shè)置為“1”，見圖 10 所示。

圖 9 填入 CPU1515R-2PN 的系統(tǒng) IP 地址

圖 10 設(shè)置伙伴插槽

新建發(fā)送數(shù)據(jù)塊，長度和結(jié)構(gòu)與之前在 CPU1515R-2PN 中建立的接收數(shù)據(jù)塊一致，同樣要去掉“優(yōu)化的塊訪問”，如圖 11 所示。

圖 11 建立發(fā)送數(shù)據(jù)塊

S7通信需要使用專門的指令發(fā)送接收數(shù)據(jù)，指令位于“指令列表—通信—S7 通信”文件夾下。示例中是 CPU1513-1PN 發(fā)送數(shù)據(jù)到 CPU1515R-2PN，需要使用“PUT”，如圖 12。

圖 12 調(diào)用指令“PUT”

在指令屬性界面“連接參數(shù)”中，選擇之前步驟建立的S7連接，如圖 13。

圖 13 指令“PUT”選擇連接

填寫指令的相關(guān)參數(shù)，如圖 14。參數(shù)說明見圖 15，更多關(guān)于指令的相關(guān)信息可以參考指令的幫助文件！

圖 14 填寫指令參數(shù)

圖 15 指令參數(shù)說明

4、結(jié)果測試

將項目編譯正常后下載到各自CPU中，使用監(jiān)控表對數(shù)據(jù)傳遞進(jìn)行測試。在 CPU1513-1PN 程序中置位指令“PUT”的參數(shù)“REQ”地址變量M100.0，接收方 CPU1515R-2PN 接收數(shù)據(jù)塊收到數(shù)值，說明數(shù)據(jù)交換正常，見圖 16。

圖 16 監(jiān)控CPU之間的數(shù)據(jù)傳遞

5、標(biāo)準(zhǔn) CPU 與S7-1500R/H 冗余 CPU 不在一個項目中的情況

標(biāo)準(zhǔn) CPU 和S7-1500 R/H 冗余 CPU 不在同一個TIA Portal 項目的情況下，通信的組態(tài)和配置是分開進(jìn)行的，操作方法是完全相同的（唯一不同就是組態(tài)標(biāo)準(zhǔn) CPU 時，在3.2章節(jié)步驟1中的圖片中沒有S7-1500R/H 站）。

審核編輯：劉清