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 西门子全新Simatic S7-1500 冗余控制器以高可用性为工厂保驾护航

凭借高可用性防止数据丢失，避免停机

采用透明化编程的PROFINET冗余控制系统

Simatic 诞生60周年进一步丰富全集成自动化产品家族

尽可能地降低工厂出现故障或意外停机的可能性，以提高工厂效率，已经成为生产企业的主要诉求。为此，西门子开发出全新Simatic S7-1500 R/H系列冗余控制系统。基于标准型 Simatic S7-1500 CPU，Simatic S7-1500 R/H采用透明化编程方式，使用TIA Portal STEP 7 编程语言进行编程，把程序从标准系统迁移到冗余系统，无需额外工作。Simatic S7-1500 R/H凭借其高可用性，能够有效防止数据丢失以及避免停机。此外，该系列控制系统采用PROFINET系统冗余的方式，可以充分利用PROFINET的高效、灵活、高性能的特点。

全新Simatic S7-1500 冗余控制器涵盖三种CPU，分别为CPU1513R、 CPU1515R和CPU1517H。其中，CPU1513R 和 CPU1515R适合中小型项目应用。如果一个CPU失效 ，备用CPU将自动接管程序控制工作，程序可以快速恢复运行，以防止数据丢失。此外，基于PROFINET系统冗余的通讯方式还可以提高设备的可用性。支持Profinet S2冗余功能的现场设备（例如ET 200SP/MP）通过PROFINET连接到冗余CPU，从而构成PROFINET冗余通讯，即使发生网络中断，现场设备也能继续工作。具有相似的功能特性的CPU1517H性能更强，适合大型项目应用。该系列CPU带有专门的光纤同步模块，可以实现快速、平滑的切换。未来，CPU1517H还将开发支持PROFINET冗余网络。

Simatic S7-1500 R/H能够*大限度地降低生产故障机率。例如，在生产、能源、供水系统、环境监控系统、机场助航照明、编组站系统等领域，能够有效避免控制器故障引起的停机；在行李处理、高架仓库、跟踪和追溯等领域，能够避免因工厂故障造成数据丢失而导致的高昂重启成本；在污水处理厂、隧道、船闸、楼宇系统等领域，即使没有监督和维修人员也能保障正常运行。

西门子Simatic系列可编程逻辑控制器（PLC）诞生于1958年，经过60年的发展和创新，从*早的S3系列发展到如今的S7系列，已成为全球工业领域应用非常广泛的可编程控制器。
 

目前PLC生产厂家很多，产品结构也各不相同，图1-7为通用PLC的结构框图，其基本组成部分如图1-8(整体式)～图1-10(组合式)所示。可以看出，PLC采用了典型的计算机结构，主要包括CPU、RAM、ROM和1/O接口电路等。其内部采用总线结构进行数据和指令的传输。如果把PLC看作一个系统，该系统由“输入变量→PLC→输出变量”组成。外部的各种开关信号、模拟信号以及传感器检测的各种信号均可作为PLC的输入变量;它们经PLC 外部输入端子输入到内部寄存器中，经PLC内部逻辑运算或其他各种运算处理后送到输出端子，它们是PLC的输出变量;由这些输出变量对外围设备进行各种控制。因此也可以把PLC看作是一个中间处理器或变换器，它将工业现场的各种输入变量转换为能控制工业现场设备的各种输出变量。

  下面结合图1-8～图1-10，具体介绍各部分的作用。

  图1-7 通用PLC的结构框图

  CPU是PLC的核心部件，整个PLC的工作过程都是在CPU的统一指挥和协调下进行的。它的主要任务是按一定的规律或要求读入被控对象的各种工作状态，然后根据用户所编制的应用程序的要求去处理有关数据，再向被控对象送出相应的控制(驱动)信号。它与被控对象之间的联系是通过各种I/O接口实现的。

  ①中央处理模板PLC中的中央处理模板通常是指PLC中的主控板，它与一般计算机系统中的CPU概念不同，后者常用CPU表示一个中央处理器，即它是一块芯片。事实上，在一个中型或大型PLC的中央处理模板上，不仅有CPU集成芯片(可能还不止一块)，还有一定数量的ROM或EPROM(储存系统的操作系统)和RAM(储存少量的数据或用户程序)。

  ②字处理器和位处理器 在中型或大型规模的PLC中常装有两个中央处理器∶字处理器和位处理器。其中字处理器是主处理器，它完成字节(Byte，B)指令的处理，并实现各种控制作用(包括对位处理器的控制)。而位处理器是辅助处理器，它主要处理位(bit)信息，其主要特点是它在处理位信息时，速度可以很高。在小型PLC中，往只用一个处理器同时完成这两方面的工作。

  ③CPU的主要功能

  a.接收用户从编程器输入的用户程序，并将它们存入用户存储区。

  b. 用扫描方式接收源自被控对象的状态信号，并存入相应的数据区(输入映射区)。

  C. 用户程序的语法错误检查，并给出错误信息。

  D. 系统状态及电源系统的监测。

  e.执行用户程序，完成各种数据的处理、传输和存储等功能。

  E.根据数据处理的结果，刷新输出状态表，以实现对各种外部设备的实时控制和其他辅助工作(如显示和打印等)。

  目前PLC中所用的CPU多为单片机，在高档机中现已采用16位甚至32位的CPU。