西门子1515R冗余CPU与西门子ET200S CPU组态S2通信实操

1、硬件主要配置如下：

    冗余控制器：      6ES7 515-2RN03-0AB0

    主控IP站：          6ES7 155-6AU30-0CN0

    主控站交换机：   6GK5 208-0BA00-2AC2

    子站1控制器：     6ES7 510-1DJ01-0AB0（ET200S CPU 1510S）

    子站2控制器：     6ES7 510-1DJ01-0AB0（ET200S CPU 1510S）

    子站3控制器：     6ES7 510-1DJ01-0AB0（ET200S CPU 1510S）

    子站4控制器：     6ES7 510-1DJ01-0AB0（ET200S CPU 1510S）

    子站5控制器：     6ES7 510-1DJ01-0AB0（ET200S CPU 1510S）

    各子站交换机：    6GK5 208-0BA00-2AC2

     硬件配置因设计原因存在一些问题：

    （1）、交换机虽然支持S2，但不是光纤交换机，原业主处所布置网络为使用磨砂交换机组成的冗余环网，最初想法借用磨砂环网组态西门子S2通信网络，后以失败告终，各交换机P1和P2同时接入环网后，会导致原环网瘫痪，只能通过新增光电转换，借用光纤形成西门子自己的S2环网，最后再接入磨砂交换机环网中。

    （2）、各子站CPU 1510S不支持S2环网，没办法直接组成S2环网。

    以下为西门子S2环网的几个典型组网方式：

    依据自2024年11月西门子官网资料：

    注意：组态S2环网时，环网中设备最好支持H-Sync功能，否则在②断开以后会导致环网循环时间增加。在以上的典型组网架构中，②这一条链路中两个 CPU 之间必须通过 PROFINET 电缆直接互连，不能有其他设备。下图中，需要另外接入一个IO设备。

说明：

    如果直接连接 S7-1500R 冗余系统两个 CPU 的 PROFINET 电缆不太可能发生故障，则可在S7‑1500R 冗余系统的 PROFINET 环网中使用不具备 H‑Sync 转发功能的 PROFINET 设备。示例：S7-1500R/H 冗余系统的两个 CPU 在控制柜中并排放置。在这种情况下，PROFINET电缆不太可能发生故障。

 

2、组态方式

    1. 在 STEP 7 中创建新项目。为项目命名。

    2. 从网络视图硬件目录中的硬件配置中选择 CPU 1515R-2 PN。
    3. 将 CPU 拖放到网络视图的任务窗口中。

    4、分配IP，STEP 7 会自动为 CPU 的每个 PROFINET 接口分配一个 IP 地址。用户也可手动分配 IP 地址。对于各 CPU 的 PROFINET 接口 X1，IP 地址必须位于同一个子网中。IP 地址将显示在 CPU 属性中“IP 协议”(IP protocol) 部分的“PROFINET 接口 [X1]”(PROFINETinterface [X1]) 区域内。

    5、除了各 CPU 的设备 IP 地址之外，还可为 S7‑1500R/H 冗余系统分配系统 IP 地址。通过系统 IP 地址，可与其它设备（如，HMI 设备、CPU、PG/PC）进行通信。这些设备通常基于系统 IP 地址与冗余系统的主 CPU 进行数据通信。这样，可确保在冗余操作中原来的主 CPU发生故障后，通信伙伴可在 RUN-Solo 系统状态下与新的主 CPU（之前的备用 CPU）进行数据通信。按以下步骤激活两个 CPU 的 PROFINET 接口 X1 的系统 IP 地址：
 （1）. 在网络视图中，选择一个 CPU。在巡视窗口中，选择“属性”(Properties) 选项卡。
 （2） 在区域导航中，选择区域“PROFINET 接口 [X1]”(PROFINET interface [X1]) 和“切换通信的系统 IP 地址”(System IP address for switched communication) 部分。
 （3）. 请确保接口 X1 选中复选框“启用切换通信的系统 IP 地址”(Enable the system IP address forswitched communication)。在“IP 地址”(IP address) 字段中，应用或分配系统 IP 地址。子网掩码不能修改，且与设备 IP 地址的子网掩码相对应。

 （4）. 为系统 IP 地址应用或分配虚拟 MAC 地址。虚拟 MAC 地址的长度为 6 个字节。字节分配采用十六进制。

 

 （5）.要将 IO 设备分配给冗余系统，应将每个 IO 设备连接到各 CPU。为此，请执行以下步骤： 在 IM 155‑5 PN HF 的 PROFINET 接口与左侧 CPU 的 PROFINET 接口 X1 之间拖放一条连线。 在 IM 155‑5 PN HF 的 PROFINET 接口与右侧 CPU 的 PROFINET 接口 X1 之间拖放一条连线。 以同样的方法将第二个 IO 设备 (IM 155‑6 PN HF) 分配给两个 CPU。为第二个 IO 设备设置看门狗定时器。

（6）.定义冗余系统 CPU 和 IO 设备的 MRP 角色在 STEP 7 中创建了 S7-1500R/H 冗余系统后，STEP 7 将自动为两个 CPU 的 PROFINET 接口 X1分配 MRP 角色。默认设置取决于拓扑： PROFINET 环网“管理器（自动）” 线型拓扑“非环网中的设备”必要时，需要更改 CPU 的 MRP 角色。为此，请执行以下步骤：1. 在 STEP 7 的网络视图中，选择冗余系统内其中一个 CPU 的 PROFINET 接口 X1。2. 在巡视窗口中，浏览到“属性 > 常规 > 高级选项 > 介质冗余”(Properties > General >Advanced options > Media redundancy)。

 

    (7).在巡视窗口中，STEP 7 将显示该 CPU 的 PROFINET 接口 X1 所在 MRP 域的特性。 为 CPU 的 PROFINET 接口 X1 沿用或设置合适的介质冗余角色。 单击“域设置”(Domain settings) 按钮。 在“设备”(Devices) 表的“MRP 角色”(MRP role) 列中，按照拓扑为所有 IO 设备分配 MRP 角色：– PROFINET 环网“客户端”中的所有设备– 线型拓扑“非环网中的设备”中的所有设备下例显示了为 PROFINET 环网设置 MRP 角色。

3、原通信想法：

    原在当前硬件的情况下，使用交换机和主控CPU之间组成S2环网，将各个子站1510S CPU接入交换机，与主控CPU之间进行S7通信。S7-1500R/H 冗余系统在 S7 通信中只能作为服务器，不能主动建立S7连接也没有用于S7通信的指令。因此，需要在标准 CPU 侧建立一个未指定的单向S7连接，在伙伴地址处填写S7-1500R/H 冗余系统 PROFINET 接口的系统 IP 地址。同时只能在标准 CPU 中使用指令“PUT”，将数据写入S7-1500R/H 冗余系统的 CPU 中，使用指令“GET”从冗余 CPU 中读取数据。PUT 和 GET 指令是单向指令，只需在标准CPU中有该指令即可。

    （1）在CPU1515R-2PN 属性“防护与安全”中激活“允许来自远程对象的PUT/GET通信访问。

    （2）点击“连接”，右侧的下拉框中选择“S7连接”。鼠标右键单击 CPU1513-1PN，在弹出的对话框中选择“添加新连接”。随后点击“添加”按钮，添加一个新的S7连接 

    （3）在刚刚建立的 S7 连接属性界面中的“常规”里填入连接伙伴的 IP 地址，注意此处一定要填写前面 CPU1515R-2PN 设置的 系统 IP 地址。在“地址详细信息”中，将伙伴下面的插槽号设置为“1。

 

    （4）新建发送数据块，长度和结构与之前在 CPU1515R-2PN 中建立的接收数据块一致，同样要去掉“优化的块访问”。

 

 

 4、后更改方案，加入PNPN耦合器

    后新增硬件pnpn耦合器：6ES7 158-3AD10-0XA0，使用耦合器与各个子站之间进行数据交换，设置方式如下：

    (1).将耦合器拉入项目之中；

    (2).将PN/PN Coupler的两个网口X1/X2分别接入PN/IE_1和PN/IE_2。

 

(3).分配控制器，鼠标右键点击PN/PN Coupler左半部分，在弹出菜单中选择“分配给新的DP主站/IO控制器”，接下来在弹出的IO控制器列表中，选择两个CPU1517H之后点击“确定”按钮，介质冗余中将角色设置为“客户端”。

    （4）.重复以上步骤，完成右半部分的设置，将PN/PN Coupler的X2接口分配给两个CPU1515R，设置PROFINET接口X2的IP地址、设备名称和介质冗余角色。

     (5).网络配置完成后，进入“模块参数/转换映射”创建传输区。两个系统在一个项目中，在X1侧创建传输区后，自动在X2侧生成对应的地址区,设置看门狗时间大于111。

（6）.分配设备名称，将计算机的网线插到PN/PN Coupler的PROFINET接口X1网络的网口上，为PN/PN Coupler的X1部分分配设备名称。鼠标右键点击左半部分，弹出菜单选择“分配设备名称”，右侧分配方式一致。

    （7）.最后分别下载程序即可。