S7-1500R/H冗余系统是西门子自动化解决方案中的重要组成部分，它们为关键应用提供了高可靠性和系统可用性。以下是对S7-1500R/H冗余系统的详细探秘：
一、系统概述
·定义：S7-1500R/H冗余系统均包含两个冗余的CPU，这两个CPU并行处理相同的项目数据和用户程序，并通过两条冗余连接进行同步。当其中一个CPU出现故障时，另一个CPU会立即接管控制任务。
·类型：S7-1500R冗余系统适用于中小型控制系统，而S7-1500H冗余系统则适用于大型控制系统。
二、系统组件
·S7-1500R冗余系统：
o 2个R-CPU
o 2张SIMATIC存储卡
o PROFINET电缆（用于冗余连接，构成PROFINET环网）
o IO设备（如适用）
o 可选负载电流电源、系统电源、通信处理器CP1543-1等
·S7-1500H冗余系统：
o 2个H-CPU
o 2张SIMATIC存储卡
o 4个同步模块（每个H-CPU中两个）
o 2个冗余连接（两根双工光纤电缆）
o IO设备（如适用）
o 可选负载电流电源、系统电源、通信处理器CP1543-1等
三、工作原理
·硬件冗余：除了双 CPU 冗余外，还可配置电源冗余、通信模块冗余等。电源冗余通过多个电源模块实现，一个故障时自动切换到另一个。通信模块冗余确保在主通信模块故障时，能切换到备通信模块2。
·软件冗余：通过冗余逻辑和冗余数据处理实现。冗余逻辑即在程序中设计逻辑，确保组件故障时能自动切换到备份组件。冗余数据处理则是利用数据镜像技术，在主备系统中同步存储关键数据2。
·网络冗余：主要通过 Profinet 网络实现。S7-1500R 需采用 PROFINET MRP 环网，切换时间为 300ms 之内；S7-1500H 通过冗余模块同步，对网络架构无特殊要求，切换时间为 50ms1。
四、系统特点
·基于标准的S7-1500 CPU和PROFINET协议：冗余系统的硬件基于标准CPU/故障安全CPU，与普通CPU的安装和使用方法大体一致。同时，它支持PROFINET系统冗余，自动同步和切换，无需额外编程。
·透明编程：使用TIA Portal软件进行程序开发，冗余功能完全集成在TIA Portal中。这使得从标准系统迁移到冗余系统变得非常容易，无需深入了解冗余专有知识。
·灵活扩展：冗余系统具有灵活的冗余架构和网络拓扑结构，支持多种CPU可选。
五、应用场景
·能源供应领域：在电力或天然气供应系统中，可确保关键控制过程的连续性，避免供应中断。
·水处理领域：在水处理和分配系统中，能保障水质监测和处理过程的稳定性，确保公共安全。
·交通运输领域：在机场助航照明系统中，可保障助航照明系统的可靠性，确保飞机起降安全。在铁路编组站系统中，能保证编组作业的准确和高效进行。
·其他工业领域：在制药工业的药品混合、灌装、包装等关键生产过程，以及安全控制系统如紧急停车系统中，都能确保生产安全和过程不中断2。
六、软件要求
·编程软件：通常使用 Step7 Professional V15.1 及以上版本，提供全面的工程组态和编程功能，包括硬件配置、网络设置、程序编写、调试和维护等，且针对S7-1500R/H 冗余系统进行了优化。
·编程语言：支持结构化文本（SCL）、梯形图（LAD）、功能块图（FBD）和图形编程语言（GRAPH）等多种编程语言，满足不同工程师的编程习惯和项目需求。
七、区别与选择
·同步链路：S7-1500R通过集成PROFINET X1接口进行同步，而S7-1500H通过同步模块+光纤电缆进行同步。
·切换时间：由于同步链路带宽和设备性能的差异，S7-1500H的切换时间更短。
·选择建议：根据应用规模和控制要求选择合适的冗余系统。对于中小型控制系统，S7-1500R是一个经济有效的选择；而对于大型控制系统或需要更高可靠性的应用，S7-1500H则更为合适。
综上所述，S7-1500R/H冗余系统为关键应用提供了高可靠性和系统可用性，是西门子自动化解决方案中的重要组成部分。在选择和使用时，应根据具体的应用场景和控制要求进行合理配置和编程。