S7-1500R/H Redundant Systems.

Transkript

1 S7-500R/H Redundant Systems Siemens 209

2 Redundant systems Příklady realizací Airport Logistics Tunnel HVAC Water and Wastewater Page 2

3 Redundant systems Motivace (k jejich nasazení) Předcházet prostojům, poruchám Vysoce dostupné systémy Cesta jak zabránit ztrátám ve výrobě Předcházet ztrátám dat a zdlouhavým nájezdům technologie po poruše Předcházet poškození Zabránit nechtěným odstávkám, kdy hrozí nevratné poškození zpracovávaného produktu Lokální provozy bez dohledu člověka Zásahy a výjezdy údržby nemusí být tak urgentní, lze je lépe plánovat a optimalizovat Úspory na údržbě Systémy jsou často velice komplikované a sofistikované, tudíž obtížné na údržbu Redundantní systémy snižují náklady a zvyšují spolehlivost Page 3

4 Redundant systems Příklady dalších realizací Čistírna odpadních vod Ovládání pece Generátor Řízení čerpadel Chladiče Chladící systémy Parní kotel Pasterizace Distribuce energie Kritická otázka: Je nutný provoz v režimu 24/7/365? Když ne,j Page 4

5 Příklad Řízení kotle Page 5

6 Příklad Čerpací stanice teplé vody Page 6

7 Příklad Čerpací stanice pohonné látky Page 7

8 Příklad Fermentace, kvašení Page 8

9 Příklad Chladící systém Page 9

10 SIMATIC S7-500R/H nejednodušší způsob jak vyřešit redundanci. Založeny na běžných S7-500 CPUs a Profinetu Programování Vývojové prostředí TIA Portal od V5. Redundantní CPUs integrována v TIA Portal Zacházení jako s běžnými S7-500 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 (53 à 57) PROFINET jako moderní Fieldbus System Založeno na PROFINET System Redundancy Standardu PROFIBUS se neplánuje! Page 0

11 Redundant systems a jejich začlenění do portfólia současných PLC Advanced Controller SIMATIC S7-500 Engineered with TIA Portal Software Controllers SIMATIC S7-500 Efficient engineering Innovative Design System performance Basic Controllers SIMATIC S7-200 Distributed Controllers SIMATIC ET 200 CPU CPU53R- CPU55R-2 CPU57H-3 New Reliable Diagnostics Safety Integrated Security Integrated Complexity of application Technology Integrated Page

12 SIMATIC S7-500 Redundant systems Technické údaje / přehled S7-500 CPUs CPU types Compact Standard Technology MFP Redundant/ High available 5C- PN 52C- PN 5F- PN 53F- PN 55F-2 PN 56F-3 PN/DP 57F-3 PN/DP 58F-4 PN/DP 5TF- PN 55TF- 2 PN 56TF- 3 PN/DP 57TF- 3 PN/DP 58F-4 PN/DP MFP 53R- PN 55R-2 PN 57H-3 PN Interfaces Work Memory 75 KB 250 KB 50/225 KB Data memory(mb) Bit-Performance (ns) Connections max. Positioning axes 300/450 KB 500/750 KB /,5 MB 2/3 MB 4/6 MB 225/225 KB 750/750 KB,5/,5 MB 3/3 MB 4/6 MB 300 KB 500 KB 2 MB, ,8 3, typical 2) maximum 3) Width (mm) /500 MB ) Page 2 ) additional 50 MB memory for C/C++ functions (ODK) / 500 MB for applications (Runtime, API) 2) at 4ms Servo/IPO clock pulse 3) no use of further TOs

13 SIMATIC S7-500R/H Objednací údaje PLC Hardware (. vlna) CPU 53R- 6ES753-RL00-0AB0.750 CPU 55R-2 6ES755-2RM00-0AB CPU 57H-3 Synchronization-Module FO-cable 6ES757-3HP00-0AB0 6ES7960-CB00-0AA5 (up to 0 m) 6ES7960-FB00-0AA5 (up to 0 km) 6ES7960-BB00-5AA5 ( m) 6ES7960-BC00-5AA5 (2 m) 6ES7960-CB00-5AA5 (0 m) 5.00 S7-500H Bundle 6ES7500-0HP00-0AB0.540 Page 3

14 SIMATIC S7-500R/H Objednací údaje PLC Hardware (. vlna).436 *) CPU 53- PN 6ES753-AL02-0AB0 +34 CPU 53R- 6ES753-RL00-0AB0.750 *) 2.43 *) CPU 55-2 PN 6ES755-2AM0-0AB CPU 55R-2 6ES755-2RM00-0AB *) *) CPU 57-3PN/DP 6ES757-3AP00-0AB0 +62 CPU 57H-3 6ES757-3HP00-0AB *) CPU35-2 PN/DP, 384 KB; 2.253,00 *) 6ES735-2EH4-0AB0 Page 4 *) katalog cena

15 SIMATIC S7-500R/H Objednací údaje zařízení s podporou PN NAP S2 *) I/O-systems ET 200SP IM55-6PN HF (FW>=4.2) 6ES755-6AU0-0CN0 6ES755-6AU30-0CN0 ET 200MP IM55-5PN HF (FW>=4.2) 6ES755-5AA00-0AC0 PN/PN-Coupler 6ES758-3AD0-0XA0 Drives S20, CU30-2PN (FW 5.2) 6SL3040-LA0-0AA0 S20, CU320-2PN (FW 5.2) 6SL3040-MA0-0AA0 Unrestricted *) Network Access Siemens Points 209 Page 5

16 SIMATIC S7-500R/H Objednací údaje zařízení s podporou PN NAP S2 *) Network switches SCALANCE XC-200 series Several order numbers SCALANCE XP-200 series Several order numbers SCALANCE XF204-2BA 6GK5204-2AA00-2GF2 Unrestricted *) Network Access Siemens Points 209 Page 6

17 SIMATIC S7-500R/H (. vlna) Současná omezení Kompletní výčet omezení na stránkách technické podpory SIOS page: Restrictions of the configuration for S7-500R/H S7-500R/H 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 S7-500 S7-400H Only PN System Redundancy S2 Devices are supported (V.) yes no S + S2 Shared Device no yes no I-Device no yes no (500R) MRP I/O Ring and Scalance with newest FW recommended (Prior. Sync-Telegram) Page 7

18 SIMATIC S7-500R/H (. vlna) Současná omezení Functional restrictions for S7-500R/H S7-500R/H S7-Com, , 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 S7-500 S7-400H Page 8

19 SIMATIC S7-500R/H (. vlna) Současná omezení + výhled do budoucna Remaining restrictions for S7-500R/H compared to S7-500 S7-500 S7-500R/H Use of additional CMs/CPs Yes > V6 OPC UA Yes > V6 SIMATIC PLCsim and PLCsim advanced Yes > V6 Safety Integrated Yes > V6 for S7-500H Webserver Yes > V6 S7-Com, , FDL, ISO Yes > V6 (but OUC with dynamic connections) Page 9

20 SIMATIC S7-500R/H System overview Redundant S7-500R High Available S7-500H Primary Backup Primary Backup Sync -Ring Univerzální koncept: Identický princip synchronizace Různé možnosti přepnutí pro různé požadavky H-Sync -Ring ET 200SP ET 200MP ET 200SP ET 200MP CPU 53R/CPU 55R via PROFINET Ring (MRP) ms ET 200SP and ET 200MP Single IM (PN-Redundancy S2) Typ CPU Synchronizace Čas přepnutí I/O-Systemy Typ spojení (Interface) CPU 57H via Sync-Module <00 ms ET 200SP and ET 200MP Single IM (PN-Redundancy S2) Page 20

21 R/H PROFINET Network configuration 53R/55R Length of the synchronization connection Primary Backup Direct link up to 00 m 00 m Sync Single MRP Ring ET 200SP ET 200MP Fiber optic link (media converter) up to 3 km 3 km Page 2

22 R/H PROFINET Network configuration 57H Length of the synchronization connection Primary Backup Short distance Sync modules up to 0 m (LED) 0 m Single MRP Ring ET 200SP ET 200MP Long distance Sync modules up to 0 km 0 km The sync cables are redundant. The loss of one fiber optic cable has no impact on the runtime behavior. Page 22

23 SIMATIC S7-500 nejednodušší způsob jak vyřešit redundanci SIMATIC S7-500R/H Chcete zajistit vyšší dostupnost vašich systémů díky redundantním PLC? Chcete si být jisti, že nedojde ke ztrátám důležitých procesních dat? Nechcete se starat o data, jejich konzistenci a synchronizaci? Page 23

24 SIMATIC S7-500R/H Integrace funkcí znamená úsporu v inženýringu (i na lidské zdroje) Funkce/Vlastnosti 2 synchronizované jednotky CPU Propojení na periferie přes PROFINET-Ring Výhody Umožňují dosáhnout vyšší dostupnosti řízené technologie nebo sytému (oproti single CPU) Inženýring stejný jako pro klasické, běžné CPU Snadné proniknutí do problematiky, nejsou zapotřebí vysoké nároky System IP adresa HMI a SCADA lze připojit stejně jako u běžného CPU. Není třeba zvláštních znalostí ani žádné speciální principy Automatická synchronizace dat Není nutná žádná konfigurace. Všechna data jsou vždy aktuální. Page 24 Automatická synchronizace programu Programové změny jsou synchronizovány, např. pokud jde o přepnutí nebo výměnu jednoho z CPU

25 Konfigurace systému S7-500RH Ukázka Konfigurace systému S7-500RH Page 25

26 R/H PROFINET Konfigurace sítě Redundant 500R Primary Backup Sync Single MRP Ring Požadavky na konfiguraci PROFINET sítě MRP Ring (ve výchozím nastavení) PN IO pouze na rozhraní X PLCs musí být součástí kruhu 500R à žádné další zařízení ve spojení mezi PLCs PN Devices musí podporovat PN System redundancy NAP S2 (V.) High Available 500H Primary Backup H-Sync Single MRP Ring ET 200SP ET 200MP ET 200SP ET 200MP Page 26

27 R/H PROFINET Network configuration MRP Media Redundant Protocol Advantages Increased system machine availability Fast network diagnosis during grid disturbances without breakdown MRP-Manager PROFINET device Test telegrams MRP-Client PROFINET device Maintenance work without system failure Reduced costs in the case of errors due to prevented production downtimes PROFINET device MRP-Client PROFINET device MRP-Client 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 MRP-Manager (Auto) S7-500R/H MRP-Manager (Auto) MRP-Manager (Auto) S7-500R/H MRP-Manager (Auto) Link (SIOS) MRP-Client MRP-Client MRP-Client MRP-Client Page 27

28 R/H PROFINET Network configuration Quantity structure S7-500R CPU 53R- PN CPU 55R-2 PN S7-500H CPU 57H-3 PN In the PROFINET ring max. PROFINET- devices (inclusive H/R-CPUs) In the PROFINET ring and decoupled by Switches (Line) (inclusive H/R-CPUs) Page 28

29 PI Association *) - PROFINET System redundancy PROFINET System Redundancy PN Controller PN Controller A System with redundant PN controllers and single or redundant PN devices 3 Level PN Controller PROFINET Network PN-device Redundancy at one level is independent of redundancy at each other level PROFINET Network 2 or 4 connections PN Device *) PROFIBUS & PROFINET International (PI) Page 29

30 PNO PROFINET System redundancy S Mode S2 Mode R Mode PLC H- PLC H- PLC H- PLC H- PLC PROFINET IO Network PROFINET IO Network PROFINET IO Network IM IO IM IO IM IM IO NAP S Device S à Single NAP à One connection (AR) to one PLC NAP S2 Device S à Single NAP 2 à Can switch between two AR s (Application Relations) NAP R Device R à Redundant NAP à Each NAP has one connection (AR) to one PLC Standard PLC For R/H Release The next step Page 30

31 R/H PROFINET Network configuration PROFINET Devices NAP S2 PN-Devices NAP S2 Standard PN-Device ET 200MP HF ET 200M/MP Primary Backup PN-Device H-Sync PN/PN ET 200SP HF ET 200S/SP PN-Controller DP-Slaves S7-200 S7-500 ET 200M/MP DP Slave S7-300 S7-400 DP/DP ET 200S/SP Only NAP S2 devices are supported in the ring Page 3

32 R/H PROFINET Network configuration PROFINET Devices PN Controller PN-Devices NAP S2 Standard PN-Device ET 200M/MP Primary Backup PN-Device H-Sync ET 200S/SP PN-Controller DP-Slaves S7-200 S7-500 ET 200M/MP DP Slave S7-300 S7-400 DP/DP ET 200S/SP PN/PN coupler for network separation Page 32

33 R/H PROFINET Network configuration PROFINET Devices Standard Devices PN-Devices NAP S2 Standard PN-Device ET 200M/MP Primary Backup PN-Device H-Sync ET 200S/SP PN-Controller DP-Slaves ET 200M/MP DP Slave DP/DP ET 200S/SP NAP S Devices in subordinated PN Network Page 33

34 R/H PROFINET Network configuration PROFINET Devices DP Slaves PN-Devices NAP S2 Standard PN-Device DP Slaves via DP Master of Sub-Controller Primary Backup H-Sync PN-Controller DP-Slaves ET 200M/MP DP Slave DP/DP ET 200S/SP Page 34

35 R/H PROFINET Network configuration Connectivity ET200 Stations ET Connectivity 200SP Connectivity ET 200SP Module func. PtP Connections Bus systems Primary H-Sync Backup 3 Port IM Module IO-Link Master AS-I Master Motorstarter PtP / Modbus RTU New: ET200AL System HART DALI (Q2/209) CAN (Q3/209) Connectivity ET 200MP IO-Link Master PtP / Modbus RTU ET200AL Page 35

36 R/H PROFINET Network configuration PROFINET Devices NAP S2 PN-Devices NAP S2 ET 200MP HF Primary Backup H-Sync PN/PN ET 200SP HF PN-F-Controller S7-500F PN-F-Device ET200S/SP F SINAMICS F ET200M/MP F Only NAP S2 devices are supported in the ring Page 36

37 R/H PROFINET Network configuration PROFINET Devices PN F-Controller PN-Devices NAP S2 PN/PN coupler for network separation Primary Backup H-Sync PN-F-Controller S7-500F PN-F-Device ET200S/SP F SINAMICS F ET200M/MP F Page 37

38 R/H PROFINET Network configuration PROFINET Devices Safety Devices PN-Devices NAP S2 Primary Backup H-Sync PN-F-Controller PN-F-Device ET200S/SP F SINAMICS F ET200M/MP F Page 38 MRP Ring

39 R/H PROFINET Network configuration PROFINET Devices Safety Devices PN-Devices NAP S2 Devices in subordinated PN network Primary Backup H-Sync PN-F-Controller PN-F-Device Reduce SPoF (Single Point Of Failure) Page 39 MRP Ring

40 R/H PROFINET Network configuration Network connections Integrated with an external switch into the ring Primary Backup H-Sync As part of the ring Page 40

41 R/H PROFINET Network configuration PROFINET Devices a zařízení bez podpory NAP S2 Only NAP S2 devices are supported in the ring Page 4

42 R/H PROFINET Multiple assignment Assign periphery to both PLCs NAP S2 devices can be assigned to more than one controller The primary is the active communication partner of the periphery Multiple assignments allow you to change the primary Page 42

43 MRP Settings Devices Ring participants Parameters Devices in the MRP ring are not initially a ring participant The devices must be defined as client in the ring The response monitoring time of the 500R/H must be adjusted >. + >. + = + à Watchdog min 2ms Page 43

44 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 Page 44

45 Nastavení MRP Domény S7-500RH Ukázka Configuration of a Ring Topology Based on MRP Use of the ring redundancy protocol MRP ( Media Redundancy Protocol ) for setting up a redundant PROFINET communication with SIMATIC S7 and SCALANCE X. Diagnostics of the operating state of an S7-500R/H system using a function block Various operating states of an S7-500R/H system can be read out in the user program by a diagnostics block and made available. Detekce Topologie a konfigurace MRP Domény Page 45

46 Connection HMI H-Sync H-Sync Communication between S7-500H/R and WinCC Comfort [Comfort Panels] [V5.] WinCC Advanced [RT Advanced] [V5.] WinCC Basic [Basic Panels] [V5.] WinCC Professional [V5.] WinCC V7.x [V7.5] with System-IP [one HMI-Connection] yes yes yes yes yes (Script) no no no without System-IP [two HMI-Connection] WinCC OA [V3.5] yes yes (Option Redundant connection ) Page 46

47 Overview Communication Communication Type X X2 (without 53R) 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 Page 47

48 Komunikace a spojení System IP Možnost použití System IP namísto PLC interface IP Industrial Ethernet Transparentní komunikace mezi standardním PLC nebo HMI a R/H-Systémem System: IP3 X2: IP X2: IP2 Komunikační partner je automaticky připojen k primárnímu PLC Basic/Comfort Panel SCADA System Standard Controller S7-5xR/H System Page 48

49 Komunikace a spojení System IP a HMI-Communication HMI spojení na 500R/H system Option : Komunikace na R/H system R/H je přístupný přes system IP (Y-address) a vždy se spojí s primárním CPU Option 2: Komunikace na jednotlivá CPU R/H systém je přístupný přes primární (primary) a záložní (backup) CPU System IP address for switched communication Page 49

50 Komunikace a spojení System IP a HMI-Communication Ukázka HMI Template Suite for HMI devices With the "HMI Template Suite", Siemens provides you an attractive template to visualize your plant. By using SiVArc, you can generate standard elements and adjust the visualization to your system. Integrace HMI Panelu pomocí System IP Page 50

51 SIMATIC S7-500R/H Nejjednodušší způsob jak řešit redundanci Efektivní inženýring Integrace komponent v TIA Portal a jednoduchý dohled nad nimi jak jsme zvyklí (PLC, HMI ) Víceúrovňové uspořádání Aplikační program lze libovolně strukturovat a využívat TIA Portal knihovny Automatická synchronizace programu i dat Zjednodušuje konfiguraci a práci s oběma CPUs System-IP Jednoduché připojení jiných zařízením (např. HMI, SCADA) přes Ethernet, stejně jako u systémů s jedním CPU Plynulé automatické přepnutí Přepnutí nemá žádný negativní dopad na řízený proces Vysoká spolehlivost Redundance CPU výrazně zvyšuje spolehlivost systému ve srovnání s klasickými single-cpu Page 5

52 » S7-500RH je nejednodušší způsob jak vyřešit redundanci. «Page Page 52

53 Dotazy / Diskuze Technická podpora: Česká republika podpora.industry.cz@siemens.com Tel.: Celosvětově (německy/anglicky) support.automation@siemens.com Tel.: Page 53