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1 方案背景與目標

使用冗余自動化系統(tǒng)是為了實現(xiàn)更高的可用性，降低生產(chǎn)故障機率。例如，在流程行業(yè)、能源、供水系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)等領域，能夠有效避免控制器故障引起重大經(jīng)濟損失或者事故；在行李處理、高架倉庫、跟蹤和追溯等領域，能夠避免因工廠故障造成數(shù)據(jù)丟失而導致的高昂重啟成本；在污水處理廠、隧道、船閘、等領域，即使沒有監(jiān)督和維修人員也能保障正常運行。

2 方案詳細介紹

西門子S7-1500R/H系統(tǒng)基于CPU1513R、CPU1515R和CPU1517H三種控制器提供小型應用到大型應用的覆蓋。CPU1513R和CPU1515R適合中小型項目應用。如果一個CPU失效，備用CPU將自動接管程序控制工作，程序可以快速恢復運行，以防止數(shù)據(jù)丟失。具有相似的功能特性的CPU1517H性能更強，適合大型項目應用。該系列CPU帶有專門的光纖同步模塊，可以實現(xiàn)快速、平滑的切換。

S7-1500R冗余系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)

S7-1500R冗余系統(tǒng)包含以下組件： 

● 兩個S7-1500R CPU① 

● 采用介質(zhì)冗余協(xié)議PROFINET環(huán)網(wǎng)② 

● I/O設備③ 

● 交換機④（如果需要） 

S7-1500R冗余系統(tǒng)中兩個CPU通過PROFINET電纜互連實現(xiàn)同步，一個CPU發(fā)生故障，另外一個CPU自動切換，整個過程是無擾動的。PROFINET環(huán)網(wǎng)中的設備支持介質(zhì)冗余 (MRP)， 即使發(fā)生環(huán)網(wǎng)中斷，所有節(jié)點仍繼續(xù)相互通信。支持PROFINET冗余功能的現(xiàn)場設備（例如ET 200SP/MP）通過PROFINET連接到冗余CPU，從而構(gòu)成PROFINET冗余通訊，即使發(fā)生網(wǎng)絡中斷，現(xiàn)場設備也能繼續(xù)工作。

S7-1500H冗余系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)

S7-1500H冗余系統(tǒng)中包含下列組件： 

● 兩個CPU S7-1500H① 

● 采用介質(zhì)冗余協(xié)議PROFINET環(huán)網(wǎng)② 

● 兩個冗余連接③ 

● I/O設備④ 

● 交換機⑤（如果需要） 

S7-1500H中的PROFINET環(huán)網(wǎng)與冗余連接是分開的。兩個冗余連接使用光纖電纜③經(jīng)由同步模塊將CPU直接連接在一起。 

在冗余系統(tǒng)中，兩個CPU中的一個將作為主CPU角色。另一個CPU將作為跟隨CPU（備用 CPU）。在操作過程中，各CPU的角色可變更。 

由于主CPU與備用CPU間進行同步，因此可確保主CPU發(fā)生故障時可在CPU間快速切換。如果主CPU發(fā)生故障，則備用CPU將作為新的主CPU繼續(xù)進行過程控制。

 3 代表性及推廣價值：

 在冗余操作的系統(tǒng)中，個別自動化組件的故障不得妨礙工廠運營。S7-1500R/H冗余系統(tǒng)用于以下領域，如： 

• 高速公路隧道/城市綜合管廊 

• 機場（例如行李傳送帶） 

• 地鐵BAS系統(tǒng) 

• 自來水/廢水處理廠 

• 數(shù)據(jù)中心/空調(diào)環(huán)境控制系統(tǒng) 

基于CPU1513R、CPU1515R和CPU1517H CPU和ET 200SP/MP IO構(gòu)建的冗余解決方案可以滿足多種應用場合，提供了具有高性價比的冗余系統(tǒng)解決方案。