S7-1500R/H Redundant Systems Siemens 2019 … · 2019. 5. 5. · Unrestricted Siemens 2019 Page 10...

S7-1500R/HRedundant Systems

http://www.siemens.com/S7-1500© Siemens 2019

Unrestricted © Siemens 2019TIAnD 2019.04Page 2 DI FA AS

Redundant systemsPříklady realizací

Airport Logistics Tunnel

HVAC Water and Wastewater


Redundant systemsMotivace (k jejich nasazení)

Úspory na údržběSystémy jsou často velice komplikovanéa sofistikované, tudíž obtížné na údržbu

Předcházet prostojům, poruchámVysoce dostupné systémyCesta jak zabránit ztrátám ve výrobě

Redundantní systémy snižují náklady a zvyšují spolehlivost

Předcházet ztrátám data zdlouhavým nájezdům technologiepo poruše

Předcházet poškozeníZabránit nechtěným odstávkám,kdy hrozí nevratné poškozenízpracovávaného produktu

Lokální provozy bez dohledu člověkaZásahy a výjezdy údržby nemusíbýt tak urgentní, lze je lépe plánovata optimalizovat


Kritická otázka:Je nutný provoz v režimu 24/7/365?

Parní kotel Pasterizace

Chladiče

Distribuce energie

Ovládání pece

Řízení čerpadel

Čistírna odpadních vod

Chladící systémy

Generátor

Když ne,J

Redundant systemsPříklady dalších realizací


PříkladŘízení kotle


PříkladČerpací stanice teplé vody


PříkladČerpací stanice – pohonné látky


PříkladFermentace, kvašení


PříkladChladící systém


SIMATIC S7-1500R/Hnejednodušší způsob jak vyřešit redundanci.

Založeny na běžných S7-1500 CPUs a Profinetu

ProgramováníVývojové prostředí TIA Portal od V15.1• Redundantní CPUs integrována v TIA Portal• Zacházení jako s běžnými S7-1500• Žádné speciální znalosti redundance nejsou třeba

Lze si vybrat – máme různé stupňě• Různé časy přepnutí na záložní systém• Různá uspořádání (s optikou nebo bez)• Různá CPU dle výkonu (1513 à 1517)

PROFINET jako moderní Fieldbus System• Založeno na PROFINET System Redundancy Standardu• PROFIBUS se neplánuje!


Redundant systemsa jejich začlenění do portfólia současných PLC

Efficientengineering

InnovativeDesign

ReliableDiagnostics

SafetyIntegrated

SecurityIntegrated

TechnologyIntegrated

Basic ControllersSIMATIC S7-1200

Advanced ControllerSIMATIC S7-1500

Software ControllersSIMATIC S7-1500

Distributed ControllersSIMATIC ET 200 CPU

Engineered with TIA Portal

Complexity of application

Syst

em p

erfo

rman

ce

CPU1513R-1CPU1515R-2CPU1517H-3

New


SIMATIC S7-1500 Redundant systemsTechnické údaje / přehled S7-1500 CPUs

Compact Standard Technology MFP Redundant/ Highavailable

CPU types1511C-1

PN1512C-1

PN1511F-1

PN1513F-1

PN1515F-2

PN1516F-3PN/DP

1517F-3PN/DP

1518F-4PN/DP

1511TF-1 PN

1515TF-2 PN

1516TF-3 PN/DP

1517TF-3 PN/DP

1518F-4PN/DPMFP

1513R-1PN

1515R-2PN

1517H-3PN

Interfaces

Work Memory 175 KB 250 KB 150/225KB300/450

KB500/750

KB 1/1,5 MB 2/3 MB 4/6 MB225/225

KB750/750

KB1,5/1,5

MB 3/3 MB 4/6 MB 300 KB 500 KB 2 MB

Datamemory(MB) 1 1 1 1,5 3 5 8 20 1 3 5 8 20 1,8 3,5 8

50/500MB1)

Bit-Performance(ns) 60 48 60 40 30 10 2 1 60 30 10 2 1 40 30 2

Connectionsmax. 96 128 96 128 192 256 320 384 96 192 256 320 384 128 192 320

Positioningaxes- typical2) 5 5 5 5 7 7 70 128 5 7 55 70 128 5 7 70

- maximum3) 10 10 10 10 30 30 128 128 10 30 80 128 128 10 30 128

Width (mm) 85 110 35 35 70 70 175 175 35 70 175 175 175 35 70 175

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

2 1

1

2

31

1

2 4

3

1

1

2

3

1

1

2 1

1

2

3

1

1

2

3

1

1

1

1

2 4

3

1

1

1

1

2 1

1

2 3

3

1) additional 50 MB memory for C/C++ functions (ODK) / 500 MB for applications (Runtime, API)2) at 4ms Servo/IPO clock pulse3) no use of further TOs


SIMATIC S7-1500R/HObjednací údaje – PLC Hardware (1. vlna)

CPU 1513R-1 6ES7513-1RL00-0AB0

CPU 1515R-2 6ES7515-2RM00-0AB0

CPU 1517H-3 6ES7517-3HP00-0AB0

Synchronization-Module 6ES7960-1CB00-0AA5 (up to 10 m)6ES7960-1FB00-0AA5 (up to 10 km)

FO-cable6ES7960-1BB00-5AA5 (1 m)6ES7960-1BC00-5AA5 (2 m)6ES7960-1CB00-5AA5 (10 m)

S7-1500H Bundle 6ES7500-0HP00-0AB011.540€

5.100€

2.650€

1.750€


6ES7513-1AL02-0AB0

6ES7515-2AM01-0AB0

6ES7517-3AP00-0AB0

CPU 1513R-16ES7513-1RL00-0AB0

CPU 1515R-26ES7515-2RM00-0AB0

CPU 1517H-36ES7517-3HP00-0AB0

5.100 €*)

2.650 €*)

1.750 €*)+314 €

1.436 €*)

2.143 €*)

4.488 €*)

*) katalog cena 2019.04

+507 €

+612 €CPU 1517-3PN/DP

CPU 1515-2 PN

CPU 1513-1 PN

CPU315-2 PN/DP, 384 KB; 2.253,00 €*)6ES7315-2EH14-0AB0

SIMATIC S7-1500R/HObjednací údaje – PLC Hardware (1. vlna)


SIMATIC S7-1500R/HObjednací údaje – zařízení s podporou PN NAP S2*)

ET 200SP – IM155-6PN HF (FW>=4.2) 6ES7155-6AU01-0CN06ES7155-6AU30-0CN0

ET 200MP – IM155-5PN HF (FW>=4.2) 6ES7155-5AA00-0AC0

PN/PN-Coupler 6ES7158-3AD10-0XA0

S120, CU310-2PN (FW ≥5.2) 6SL3040-1LA01-0AA0

S120, CU320-2PN (FW ≥5.2) 6SL3040-1MA01-0AA0

Drives

I/O-systems

*) Network Access Points


SIMATIC S7-1500R/HObjednací údaje – zařízení s podporou PN NAP S2*)

SCALANCE XF204-2BA 6GK5204-2AA00-2GF2

SCALANCE XP-200 series Several order numbers

SCALANCE XC-200 series Several order numbers

Network switches

*) Network Access Points


Restrictions of the configuration for S7-1500R/H S7-1500R/H

S7-1500

S7-400H

Single PLC projectable (H/R CPUs as redundantent System only) no yes yes

Central periphery or central CPs / CMs projectable no yes yes

Configure System-PS no yes yes

Only MRP-Ring PN-Networks are supported (no „open Ring“ like in 400H) yes no no

Only PN System Redundancy S2 Devices are supported (V1.11) yes no S1 + S2

Shared Device no yes no

I-Device no yes no

(1500R) MRP I/O Ring and Scalance with newest FW recommended (Prior. Sync-Telegram)

SIMATIC S7-1500R/H (1. vlna)Současná omezení

Kompletní výčet omezení na stránkách technické podporySIOS page: https://support.industry.siemens.com/cs/ww/en/view/109761646


Functional restrictions for S7-1500R/H S7-1500R/H

S7-1500

S7-400H

S7-Com, E-Mail, FDL, ISO, (OUC with dynamic connections is supported) no yes yes

OPC UA no yes no

System-supported H-communication (but communication over the System IP address) no no yes

Webserver no yes no

System-supported redundant I/Os no no yes

PROFIsafe no F-CPU yes

Technology objects no yes no

Support for MRPD, clock synchrony and IRT no yes no

CiR and firmware update in run is supported no no yes

Direct migration through hardware replacement (Import of user programs via Copy/Paste) no n.a. no

PLCsim and PLCsim advanced are supported no yes yes

SIMATIC S7-1500R/H (1. vlna)Současná omezení


SIMATIC S7-1500R/H (1. vlna)Současná omezení + výhled do budoucna

Remaining restrictions for S7-1500R/H compared to S7-1500 S7-1500 S7-1500R/H

Use of additional CMs/CPs Yes > V16

OPC UA Yes > V16

SIMATIC PLCsim and PLCsim advanced Yes > V16

Safety Integrated Yes > V16for S7-1500H

Webserver Yes > V16

S7-Com, E-Mail, FDL, ISO Yes> V16

(but OUC with dynamicconnections)


SIMATIC S7-1500R/HSystem overview

Sync

Primary

ET 200SP ET 200MP

1-Ring

CPU 1513R/CPU 1515R

via PROFINET Ring (MRP)

200 – 500 ms

ET 200SP and ET 200MP

Single IM (PN-Redundancy S2)

CPU 1517H

via Sync-Module


R/H PROFINET Network configuration –1513R/1515R Length of the synchronization connection

Sync

Primary Backup

ET 200SP ET 200MP

Single MRP Ring

Direct link up to 100 m

Fiber optic link(media converter) up to 3 km

≤100 m

≤3 km


R/H PROFINET Network configuration –1517H Length of the synchronization connection

Short distance Syncmodules up to 10 m (LED) ≤10 m

The sync cables are redundant.The loss of one fiber optic cable has no impact on the runtime behavior.

Single MRP Ring

Primary Backup

ET 200SP ET 200MP

Long distance Syncmodules up to 10 km ≤10 km


SIMATIC S7-1500 –nejednodušší způsob jak vyřešit redundanci

SIMATIC S7-1500R/H

• Chcete zajistit vyšší dostupnost vašich systémůdíky redundantním PLC?

• Chcete si být jisti, že nedojde ke ztrátám důležitýchprocesních dat?

• Nechcete se starat o data, jejich konzistencia synchronizaci?


System IP adresa

Inženýring stejný jako pro klasické,běžné CPU

2 synchronizované jednotky CPUPropojení na periferie přesPROFINET-Ring

SIMATIC S7-1500R/HIntegrace funkcí znamená úsporu v inženýringu (i na lidské zdroje)

VýhodyFunkce/Vlastnosti

Automatická synchronizace dat Není nutná žádná konfigurace.Všechna data jsou vždy aktuální.

HMI a SCADA lze připojit stejně jakou běžného CPU.Není třeba zvláštních znalostí anižádné „speciální“ principy

Snadné proniknutí do problematiky,nejsou zapotřebí vysoké nároky

Automatická synchronizaceprogramu

Programové změny jsousynchronizovány, např. pokud jdeo přepnutí nebo výměnu jednohoz CPU

Umožňují dosáhnout vyššídostupnosti řízené technologienebo sytému (oproti single CPU)


Konfigurace systému S7-1500RH

Ukázka

Konfigurace systémuS7-1500RH


R/H PROFINET – Konfigurace sítě

Redundant 1500R High Available 1500HPožadavky na konfiguraciPROFINET sítě

• MRP Ring (ve výchozím nastavení)• PN IO pouze na rozhraní X1• PLCs musí být součástí kruhu• 1500R à žádné další zařízení ve

spojení mezi PLCs• PN Devices musí podporovat

PN System redundancyNAP S2 (V1.11)

Sync

Primary Backup

ET 200SP ET 200MP

Single MRP Ring

H-Sync

Primary Backup

Single MRP Ring

ET 200SP ET 200MP


R/H PROFINET Network configuration –MRP – Media Redundant Protocol

Advantages• Increased system machine availability• Fast network diagnosis during grid disturbances

without breakdown• Maintenance work without system failure• Reduced costs in the case of errors due to prevented

production downtimes

Requirements and restrictions• Reconfiguration time 200 ms• Up to 50 participants in the MRP-Ring• Connections only via configured ports• All devices must belong to the same redundancy domain

Link (SIOS)https://support.industry.siemens.com/cs/ww/en/view/109739614

PROFINETdevice

PROFINETdevice

MRP-Manager

MRP-Client

Testtelegrams

PROFINETdevice

PROFINETdevice

MRP-Manager(Auto)

MRP-Client MRP-Client

MRP-Manager(Auto)

MRP-Manager(Auto)

MRP-Client MRP-Client

MRP-Manager(Auto)

S7-1500R/H S7-1500R/H

MRP-Client

MRP-Client


R/H PROFINET Network configuration –Quantity structure

S7-1500RCPU 1513R-1 PNCPU 1515R-2 PN

S7-1500HCPU 1517H-3 PN

In the PROFINET ringmax. PROFINET- devices(inclusive H/R-CPUs)

16 50

In the PROFINET ring anddecoupled by Switches (Line)(inclusive H/R-CPUs)

66 258


PI Association*) - PROFINET System redundancy

PROFINETSystem Redundancy

• A System with redundantPN controllers and singleor redundant PN devices

• 3 Level• PN Controller• PROFINET Network• PN-device

• Redundancy at onelevel is independentof redundancy ateach other level

PN Controller

PROFINETNetwork

PN Controller

PN Device

2 or 4 connections

*) PROFIBUS & PROFINET International (PI)


PNO PROFINET System redundancy

S1 Mode

NAP S1 DeviceSà Single NAP1à One connection

(AR) to one PLC

S2 Mode

NAP S2 DeviceSà Single NAP2à Can switch

between twoAR’s (ApplicationRelations)

H-PLC

H-PLC

PROFINET IO Network

IM IO

R1 Mode

NAP R1 DeviceRà Redundant NAP1à Each NAP has one

connection (AR) toone PLC

H-PLC

H-PLC

PROFINET IO Network

IM IOIM

Standard PLC For R/H Release1 The next step

PLC

PROFINET IO Network

IM IO


R/H PROFINET Network configuration –PROFINET Devices – NAP S2

PN-Devices NAP S2

S7-1200

S7-300

PN-Controller

S7-1500

S7-400

ET 200M/MP

DP/DP ET 200S/SP

DP-Slaves

DP Slave

Standard PN-Device

ET 200M/MP

ET 200S/SP

PN-Device

Only NAP S2 devicesare supported in the ring

ET 200MP HF

PN/PN ET 200SP HF

H-Sync

Primary Backup


R/H PROFINET Network configuration –PROFINET Devices – PN Controller

ET 200M/MP DP Slave

Standard PN-Device

ET 200M/MP

ET 200S/SP

PN-Device

PN-Devices NAP S2

PN-Controller DP-Slaves

DP/DP ET 200S/SP

PN/PN coupler for network separation

H-Sync

Primary Backup

S7-1500S7-1200

S7-300 S7-400


R/H PROFINET Network configuration –PROFINET Devices – Standard Devices

ET 200M/MP

DP/DP ET 200S/SP

DP Slave

PN-Devices NAP S2 Standard PN-Device


NAP S1 Devices in subordinated PN Network

ET 200M/MP

ET 200S/SP

PN-DeviceH-Sync

Primary Backup


R/H PROFINET Network configuration –PROFINET Devices – DP Slaves

PN-Devices NAP S2 Standard PN-Device


ET 200M/MP

DP/DP ET 200S/SP

DP Slave

H-Sync

Primary Backup

DP Slaves via DP Master of Sub-Controller


ET 200SP ConnectivityModule func. PtP Connections Bus systems

3 Port IM Module IO-Link Master AS-I Master

Motorstarter PtP / Modbus RTU New:• DALI (Q2/2019)• CAN (Q3/2019)ET200AL System HART

R/H PROFINET Network configuration –Connectivity ET200 Stations

H-Sync

Primary BackupConnectivity ET 200SP

IO-Link Master

PtP / Modbus RTU

Connectivity ET 200MP

ET200AL


R/H PROFINET Network configuration –PROFINET Devices – NAP S2

ET 200MP HF

PN/PN ET 200SP HF

S7-1500F

PN-F-Device

H-Sync

Primary Backup

ET200S/SP F

ET200M/MP F

SINAMICS F

PN-Devices NAP S2

PN-F-Controller

Only NAP S2 devices are supported in the ring


R/H PROFINET Network configuration –PROFINET Devices – PN F-Controller

PN-F-Device

ET200S/SP F

ET200M/MP F

SINAMICS F

PN-Devices NAP S2

PN-F-Controller

H-Sync

Primary Backup

S7-1500F

PN/PN coupler fornetwork separation


MRP Ring

R/H PROFINET Network configuration –PROFINET Devices – Safety Devices

PN-Devices NAP S2

PN-F-DevicePN-F-Controller

H-Sync

Primary Backup

ET200S/SP F

SINAMICS F

ET200M/MP F


R/H PROFINET Network configuration –PROFINET Devices – Safety Devices

PN-Devices NAP S2

PN-F-DevicePN-F-Controller

H-Sync

Primary Backup

MRP Ring

Reduce SPoF(Single Point Of Failure)

Devices in subordinatedPN network


R/H PROFINET Network configuration –Network connections

H-Sync

Primary Backup

Integrated with anexternal switch intothe ring

As part of the ring


R/H PROFINET Network configuration –PROFINET Devices … a zařízení bez podpory NAP S2

Only NAP S2 devices are supported in the ring


R/H PROFINET –Multiple assignment

Assign periphery to both PLCs

• NAP S2 devices can be assignedto more than one controller

• The primary is the activecommunication partner ofthe periphery

• Multiple assignments allowyou to change the primary


MRP Settings Devices

Ring participants – Parameters

• Devices in the MRP ring arenot initially a ring participant

• The devices must be definedas client in the ring

• The response monitoring time ofthe 1500R/H must be adjusted

> .

+ 1

> . +1 = +

àWatchdog min 112 @ 2ms


MRP Settings PLC

Ring participants – Parameters

• Both CPUs can be MRP managers• The MRP role “Manager (auto)”

is assigned to both CPUs• During runtime, only one CPU

MRP Ring Manager is used


Nastavení MRP Domény S7-1500RH

Configuration of a Ring Topology Based on “MRP”Use of the ring redundancy protocol MRP (“Media Redun-dancy Protocol”) for setting up a redundant PROFINETcommunication with SIMATIC S7 and SCALANCE X.https://support.industry.siemens.com/cs/ww/en/view/109739614

Diagnostics of the operating state of an S7-1500R/H system usinga function blockVarious operating states of an S7-1500R/H system can be readout in the user program by a diagnostics block and made available.https://support.industry.siemens.com/cs/ww/en/view/109763768

Ukázka

Detekce Topologiea konfigurace MRP Domény


Connection HMI

H-Sync H-Sync

Communication between S7-1500H/R and … withSystem-IP [one HMI-Connection]without

System-IP [two HMI-Connection]

WinCC Comfort [Comfort Panels] [V15.1]

WinCC Advanced [RT Advanced] [V15.1]yes yes (Script)

WinCC Basic [Basic Panels] [V15.1] yes no

WinCC Professional [V15.1] yes no

WinCC V7.x [V7.5] yes no

WinCC OA [V3.15] yes yes (Option „Redundant connection“ )


Communication Type X1 X2 (without 1513R) System-IP

PN IO X --- ---

MRP X --- ---

PG-Communication X X ---

HMI-Communication X X X

Open User Communication• TCP• ISO-on-TCP• UDP• Modbus TCP

X X X

HTTP(S) --- --- ---

Timesynchronisation X X ---

S7-Client --- --- ---

S7-Server X X X

Modbus RTU via PtP on ET200SP

Overview Communication


Komunikace a spojení –System IP

S7-151xR/H System

Industrial Ethernet

System: IP3

X2: IP1 X2: IP2

Basic/Comfort PanelSCADA System

Možnost použití System IPnamísto PLC interface IP

• Transparentní komunikace mezistandardním PLC nebo HMIa R/H-Systémem

• Komunikační partner je automatickypřipojen k primárnímu PLC

Standard Controller


Komunikace a spojení –System IP a HMI-Communication

System IP address for switched communication

HMI spojení na 1500R/H system

Option 1: Komunikace na R/H systemR/H je přístupný přes system IP (Y-address)a vždy se spojí s primárním CPU

Option 2: Komunikace na jednotlivá CPUR/H systém je přístupný přes primární (primary)a záložní (backup) CPU


Komunikace a spojení –System IP a HMI-Communication

Ukázka

Integrace HMI Panelupomocí System IP

HMI Template Suite for HMI devicesWith the "HMI Template Suite", Siemens provides you anattractive template to visualize your plant. By using SiVArc, youcan generate standard elements and adjust the visualization toyour system.https://support.industry.siemens.com/cs/ww/en/view/91174767


SIMATIC S7-1500R/H –Nejjednodušší způsob jak řešit redundanci

Víceúrovňové uspořádáníAplikační program lzelibovolně strukturovata využívat TIA Portalknihovny

System-IPJednoduché připojení jinýchzařízením (např. HMI,SCADA) přes Ethernet,stejně jako u systémůs jedním CPU

Efektivní inženýringIntegrace komponentv TIA Portal a jednoduchýdohled nad nimi jak jsmezvyklí (PLC, HMI …)

Automatická synchronizaceprogramu i datZjednodušuje konfiguracia práci s oběma CPUs

Vysoká spolehlivostRedundance CPU výraznězvyšuje spolehlivostsystému ve srovnánís klasickými single-CPU

Plynulé automaticképřepnutíPřepnutí nemá žádnýnegativní dopad nařízený proces

Unrestricted © Siemens 2019TIAnD 2019.04Page 52 DI FA AS02.05.2019Page 52

» S7-1500RH je nejednoduššízpůsob jak vyřešit redundanci. «


Dotazy / Diskuze…

Technická podpora:

Česká republikahttp://www.siemens.cz/[email protected].: 800 122 552

Celosvětově (německy/anglicky)[email protected]://support.industry.siemens.com/Tel.: +49 180 5050 222

Date post:	03-Feb-2021
Category:	Documents
Upload:	others
View:	3 times
Download:	0 times

S7-1500R/H Redundant Systems Siemens 2019 … · 2019. 5. 5. · Unrestricted Siemens 2019 Page 10...

Documents