组态和操作原理结构S7-1500H 冗余系统中包含下列组件：• 两个 CPU 1517H‑3 PN 型的 CPU• 两个 SIMATIC 存储卡• 四个同步模块（每个 H-CPU 中两个同步模块）• 两个冗余连接（两根双工光纤电缆）• IO 设备• 负载电源（可选）CPU 可安装在一个公共安装导轨，也可分别安装在两个单独的安装导轨上。通过光纤电缆，可将两个 CPU 连接到各 CPU 中的两个同步模块。13产品概述3.2 组态和操作原理CPU 1517H-3 PN (6ES7517-3HP00-0AB0)设备手册, 11/2022, A5E42013070-AD通过 CPU 的 PROFINET 接口 X1 P1R 和 X1 P2R 建立 PROFINET 环网或 PROFINET 网络（自版本V3.0 起：例如线型拓扑或混合型拓扑） 负载电流电源，可选② 第一个 CPU③ 集成有 DIN 导轨规约的安装导轨④ 第二个 CPU⑤ 同步模块的位置（图中不可见）⑥ 冗余连接（光纤电缆）⑦ PROFINET 电缆（PROFINET 环网）图 3-1 S7‑1500H 组态示例（使用 PROFINET 环网）说明标准导轨适配器使用标准导轨适配器将 CPU 安装在标准 35 mm 导轨上。有关安装标准导轨适配器的信息，请参见《S7‑1500R/H 冗余系统工作原理冗余系统内两个 CPU 中的一个将执行过程控制角色（主 CPU）。另一个 CPU 将作为跟随CPU（备用 CPU）。在操作过程中，各 CPU 的角色可能变更。所有相关数据都通过冗余连接的光缆从主 CPU 同步到备用 CPU。由于主 CPU 与备用 CPU 间进行同步，因此可确保主 CPU 发生故障时可在 CPU 间快速切换。如果主 CPU 发生故障，则备用 CPU 将在中断处作为新的主 CPU继续过程控制。14CPU 1517H-3 PN (6ES7517-3HP00-0AB0)设备手册, 11/2022, A5E42013070-AD产品概述3.2 组态和操作原理使用两根光缆通过直插式同步模块将两个 CPU 直接连接在一起，即可构成冗余连接。更多信息有关 S7‑1500H 冗余系统操作与设计的详细说明，请参见系统手册《S7-1500R/H 冗余系统硬件特性订货号6ES7517-3HP00-0AB0模块视图下图显示了 CPU 1517H‑3 PN。图 3-2 CPU 1517H‑3 PN说明保护膜请注意，CPU 在交付时显示屏上贴有可移除的保护膜。15产品概述3.3 硬件特性CPU 1517H-3 PN (6ES7517-3HP00-0AB0)设备手册, 11/2022, A5E42013070-AD特性CPU 1517H‑3 PN 具有以下技术特性：特性 说明 更多信息CPU 显示屏 S7 1500R/H 冗余系统中的所有 CPU 均配有纯文本信息显示屏。通过显示屏上，可显示诊断消息以及 CPU 的订货号、固件版本和序列号等信息。此外，在显示屏上还可查看和分配 CPU 的 IP 地址、PROFINET 设备名称和冗余 ID。系统 IP 地址不在显示屏中显示，可通过 STEP 7 进行查看。除了上述功能之外，显示屏还支持其它诸多功能。有关显示屏的更多功能，请参见《SIMATIC S7 1500 显示屏仿真器》。
电源电压 CPU 正面的一个 4 针插头可提供 24 V DC 的电源电压。PROFINET IO 接口（X1 P1R和 X1 P2R）该 CPU 的 X1 接口配有两个端口（X1 P1R 和 X1 P2R）。• PROFINET IO 接口 X1（默认 P1 R）用于连接两个 CPU和 IO 设备，构建 PROFINET 环网或 PROFINET 设备（例如线型拓扑、混合型拓扑）。• 该接口支持 PROFINET IO RT（实时）和 PROFINET 基本功能。PROFINET 的基本功能包括：– HMI 通信– 与组态系统通信– 与上位网络（骨干网、路由器、Internet）进行通信– 与其它机器或自动化单元通信PROFINET 接口 (X2 P1) 该 CPU 配有一个单端口的 X2 接口 (X2 P1)。该接口支持 PROFINET 的基本功能。H‑Sync 接口（X3 P1 和X4 P1）该 CPU 配有一个单端口的 X3 接口 (X3 P1) 和一个单端口的 X4 接口 (X4 P1)。X3 接口和 X4 接口用于同步两个 CPU。同步模块 使用光纤电缆可通过同步模块在两个 CPU 间建立冗余连接。只需在 X3 和 X4 接口各插入一个同步模块即可。光纤电缆 通过光纤电缆，可将两个同步模块配对连接到各 CPU中。CPU 作为 IO 控制器时的操作IO 控制器：作为 IO 控制器时，CPU 将寻址以下组态的 IO 设备：• 采用系统冗余 S2 的 IO 设备• 采用系统冗余 R1 的 IO 设备（自固件版本 V3.0 起）• 标准 IO 设备（交换 S1 设备）• 《S7‑1500R/H 冗余系统》系统手册• 《PROFINET 功能手册》附件有关“附件/备件”主题的更多信息，请参见系统手册《S7‑1500R/H 冗余系统CPU 冗余 两个相同的 CPU 使用两根全双工光纤电缆进行数据同步：CPU 通过直插式同步模块直接互连。如果一个 CPU发生故障，则另一个 CPU 将继续过程控制。集成系统诊断 系统将自动生成系统诊断消息，并通过 PG/PC、HMI 设备或集成的显示屏进行输出。即使 CPU 处于操作状态 STOP时，也会报告系统诊断信息。集成跟踪功能 跟踪功能适用于排除用户程序中的错误和/或优化。使用跟踪和逻辑分析器功能，可记录设备变量并对记录进行评估。如，CPU 中驱动参数变量、系统变量和用户变量。跟踪和逻辑分析器功能尤其适用于高动态过程的操作监视。注：请注意，S7-1500R/H 冗余系统虽然可记录测量结果，但无法将测量结果保存到 SIMATIC 存储卡中。系统冗余 R1 采用 R1 系统冗余的 IO 设备配备了两个接口模块，而 S2仅配备了 1 个接口模块。如果一个接口模块发生故障，H-CPU 仍然可以通过第二个接口模块访问 R1 设备。这意味着，相对于 S2 设备而言，R1 设备的可用性更高。交换 S1 设备 通过 CPU 的交换 S1 设备功能，可以在 S7‑1500R/H 冗余系统上操作标准 IO 设备。RT（实时） 与标准帧不同，RT 优先处理 PROFINET IO 帧。这样，可确保自动化技术中所要求的确定性。在此过程中，数据将通过已优先的以太网帧进行传输。MRP（介质冗余协议） 介质冗余协议可用于冗余网络的组态。冗余传输链路（环形拓扑结构）可确保一条传输链路发生故障时另一条通信路径可用。在 PROFINET 环网中，进行相应的项目组态后，H-CPU 将作为 MRP 管理员角色，而环网中其它所有设备将作为MRP 客户端角色。MRP 互连 MRP 互连过程是对 MRP 的增强，可在 PROFINET 网络中实现两个或更多环网与 MRP 的冗余耦合。MRP 互连（与MRP 一样）在标准 IEC 62439-2（第 3 版）中规定。PROFIenergy PROFIenergy 是一种基于 PROFINET 的数据接口，用于统一关闭耗电设备，并在暂停期间进行充分协调，而不考虑制造商或设备的类型。由于在该过程中，只需提供真正所需的电力即可。因此，该过程可节约大量电能。而且PROFINET 设备自身功率较小，因而可具有较大的节能潜力。集成闭环控制功能 • PID Compact（PID 连续控制器）• PID 3Step（步进控制器，用于集成执行器）• PID Temp（温度控制器，通过两个单独的执行器进行加热和冷却）控制、测量和位置检测 • TO_BasicPos（控制 SINAMICS 驱动器）• SSI_Absolute_Encoder（控制 TM PosInput 工艺模块的位置检测和测量功能）专有技术保护 专有技术保护用于保护用户块，防止未经授权的访问和修改。访问保护 可使用认证级别为各用户组分配不同的权限。访问保护 可使用认证级别为各用户组分配不同的权限。完整性保护 默认情况下，CPU 具有完整性保护功能。这可帮助检测在SIMATIC 存储卡上或在 TIA Portal 和 CPU 之间进行数据传输期间可能对工程组态数据进行的篡改，以及检查从SIMATIC HMI 系统到 CPU 之间的通信中可能存在的工程组态数据篡改。如果完整性保护检测出工程组态数据篡改，用户将收到相应的消息。《S7‑1500R/H 冗余系统》(https://support.industry.siemens.com/cs/ww/zh/view/109754833)系统手册密码提供程序 除了手动输入密码，也可在 STEP 7 中关联一个密码提供程序。密码提供程序具有以下优势：• 密码处理更为方便快捷。STEP 7 可自动导入各块的密码，从而节省大量时间。• 即使用户也不知道实际的密码，因此可从而实现zuijia块保护。