標準 CPU 與 S7-1500R/H 冗余系統進行S7通信

1、簡介

S7-1500R/H 冗余系統的基本通信功能與 S7-1500 標準系統的大致相同，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,在通信中作為服務器
? HMI 通信和 PG 通信

S7-1500R/H 冗余系統通信的限制條件

? 開放式用戶通信：
– 不支持所組態的連接
– 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 冗余系統的系統 IP 地址

除了各 CPU 的設備 IP 地址之外，S7-1500R/H 冗余系統分配以下系統 IP 地址：
? 兩個 CPU 的 X1 PROFINET 接口的系統 IP 地址（系統 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 IP 地址（系統 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 IP 地址（系統 IP 地址 X3），適用于 CPU 1518HF-4PN

通過系統 IP 地址，可與其它設備（例如，HMI 設備、CPU 和 PC）通信。這些設備通過系統 IP 地址始終與冗余系統的主 CPU 進行數據通信。
這樣，可確保在冗余操作中原來的主 CPU 發生故障后，通信伙伴可在 RUN-Solo 系統狀態下與新的主 CPU（之前的備用 CPU )進行數據通信。

與設備 IP 地址相比，系統 IP 地址的優勢

? 通信伙伴專與主 CPU 進行通信。
? 即使主 CPU 故障發生主備切換，仍可通過系統 IP 地址與 S7-1500R/H 冗余系統進行數據通信。

應用

系統 IP 地址適用于以下應用中：
? 與 S7-1500R/H 冗余系統進行 HMI 通信，可以使用 HMI 設備控制或監視冗余 S7-1500R/H 系統上的過程
? 與 S7-1500R/H 冗余系統進行開放式用戶通信：
– 另一個 CPU 或某 PC 中應用程序訪問 S7-1500R/H 冗余系統的數據
– S7-1500R/H 冗余系統訪問一個不同的設備
可建立 TCP、UDP 和 ISO-on-TCP 連接
? 與 S7-1500R/H 冗余系統進行S7通信
– 另一個 CPU 應用程序訪問 S7-1500R/H 冗余系統的數據(作為服務器)

2、示例說明

示例中一個標準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絡中，標準CPU(CPU1513-1PN) 通過兩個 CPU1515R-2PN 的 X2 PROFINET 接口的系統 IP 地址與 S7-1500R/H 冗余系統進行S7通信，使用指令“PUT”將DB1中10個字節的數據寫入到 CPU1515R-2PN 的DB1中。

圖 1 示例：S7 1500R/H 冗余系統通過系統 IP 地址 X2 進行通信

示例中使用的軟硬件環境

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、組態和配置過程

根據文檔開始的介紹，S7-1500R/H 冗余系統在 S7 通信中只能作為服務器，不能主動建立S7連接也沒有用于S7通信的指令。因此，需要在標準 CPU 側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 PROFINET 接口的系統 IP 地址。同時只能在標準 CPU 中使用指令“PUT”，將數據寫入S7-1500R/H 冗余系統的 CPU 中，使用指令“GET”從冗余 CPU 中讀取數據。PUT 和 GET 指令是單向指令，只需在標準CPU中有該指令即可。

3.1 配置S7-1500R/H站

使用 STEP7 V17 創建一個新項目，并通過“添加新設備”組態 S7-1500R/H站，選擇對應型號 CPU1515R-2PN。創建PN/IE_2子網，將兩個CPU的PROFINET X2接口連入子網。分別設置兩個CPU的X2接口的設備 IP 地址。

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

圖 2 設置X2接口的系統IP地址

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



圖 3 激活連接機制

CPU1515R-2PN中新建一個數據塊_1[DB1]存放接收的數據，注意，要去掉DB塊屬性中的“優化的塊訪問” ，見圖4，圖5。

圖 4 創建數據塊

圖 5 設置數據塊屬性

3.2 配置CPU1513-1PN

“添加新設備”組態 CPU1513-1PN，將CPU的PROFINET X1接口連入PN/IE_2子網，設置 IP 地址，如圖 6 所示。

圖 6 在項目中配置 CPU1513-1PN

在網絡視圖左上角，點擊“連接”，右側的下拉框中選擇“S7連接”。鼠標右鍵單擊 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”里填入連接伙伴的 IP 地址，注意此處一定要填寫前面 CPU1515R-2PN 設置的 X2 接口的系統 IP 地址（圖2 中），如圖 9 所示。
在“地址詳細信息”中，將伙伴下面的插槽號設置為“1”，見圖 10 所示。

圖 9 填入 CPU1515R-2PN 的系統 IP 地址

圖 10 設置伙伴插槽

新建發送數據塊，長度和結構與之前在 CPU1515R-2PN 中建立的接收數據塊一致，同樣要去掉“優化的塊訪問”，如圖 11 所示。

圖 11 建立發送數據塊

S7通信需要使用專門的指令發送接收數據，指令位于“指令列表—通信—S7 通信”文件夾下。示例中是 CPU1513-1PN 發送數據到 CPU1515R-2PN，需要使用“PUT”，如圖 12。

圖 12 調用指令“PUT”

在指令屬性界面“連接參數”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

填寫指令的相關參數，如圖 14。參數說明見圖 15，更多關于指令的相關信息可以參考指令的幫助文件！

圖 14 填寫指令參數

圖 15 指令參數說明

4、結果測試

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

圖 16 監控CPU之間的數據傳遞

5、標準 CPU 與S7-1500R/H 冗余 CPU 不在一個項目中的情況

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

審核編輯：劉清