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http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/66644434 Applikationsbeschreibung 02/2014 Konfigurationsbeispiele für die S7-400H mit PROFINET SIMATIC S7-400H ab V6.0

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Applikationsbeschreibung 02/2014

Konfigurationsbeispiele für die S7-400H mit PROFINET SIMATIC S7-400H ab V6.0

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Gewährleistung und Haftung

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Gewährleistung und Haftung

Hinweis Die Applikationsbeispiele sind unverbindlich und erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit hinsichtlich Konfiguration und Ausstattung sowie jeglicher Eventualitäten. Die Applikationsbeispiele stellen keine kundenspezifischen Lösungen dar, sondern sollen lediglich Hilfestellung bieten bei typischen Aufgabenstellungen. Sie sind für den sachgemäßen Betrieb der beschriebenen Produkte selbst verantwortlich. Diese Applikationsbeispiele entheben Sie nicht der Verpflichtung zu sicherem Umgang bei Anwendung, Installation, Betrieb und Wartung. Durch Nutzung dieser Applikationsbeispiele erkennen Sie an, dass wir über die beschriebene Haftungsregelung hinaus nicht für etwaige Schäden haftbar gemacht werden können. Wir behalten uns das Recht vor, Änderungen an diesen Applikationsbeispielen jederzeit ohne Ankündigung durchzuführen. Bei Abweichungen zwischen den Vorschlägen in diesem Applikationsbeispiel und anderen Siemens Publikationen, wie z.B. Katalogen, hat der Inhalt der anderen Dokumentation Vorrang.

Für die in diesem Dokument enthaltenen Informationen übernehmen wir keine Gewähr. Unsere Haftung, gleich aus welchem Rechtsgrund, für durch die Verwendung der in diesem Applikationsbeispiel beschriebenen Beispiele, Hinweise, Programme, Projektierungs- und Leistungsdaten usw. verursachte Schäden ist ausgeschlossen, soweit nicht z.B. nach dem Produkthaftungsgesetz in Fällen des Vorsatzes, der groben Fahrlässigkeit, wegen der Verletzung des Lebens, des Körpers oder der Gesundheit, wegen einer Übernahme der Garantie für die Beschaffenheit einer Sache, wegen des arglistigen Verschweigens eines Mangels oder wegen Verletzung wesentlicher Vertragspflichten zwingend gehaftet wird. Der Schadens-ersatz wegen Verletzung wesentlicher Vertragspflichten ist jedoch auf den vertragstypischen, vorhersehbaren Schaden begrenzt, soweit nicht Vorsatz oder grobe Fahrlässigkeit vorliegt oder wegen der Verletzung des Lebens, des Körpers oder der Gesundheit zwingend gehaftet wird. Eine Änderung der Beweislast zu Ihrem Nachteil ist hiermit nicht verbunden. Weitergabe oder Vervielfältigung dieser Applikationsbeispiele oder Auszüge daraus sind nicht gestattet, soweit nicht ausdrücklich von Siemens Industry Sector zugestanden.

Security-hinweise

Siemens bietet Produkte und Lösungen mit Industrial Security-Funktionen an, die den sicheren Betrieb von Anlagen, Lösungen, Maschinen, Geräten und/oder Netzwerken unterstützen. Sie sind wichtige Komponenten in einem ganzheitlichen Industrial Security-Konzept. Die Produkte und Lösungen von Siemens werden unter diesem Gesichtspunkt ständig weiterentwickelt. Siemens empfiehlt, sich unbedingt regelmäßig über Produkt-Updates zu informieren.

Für den sicheren Betrieb von Produkten und Lösungen von Siemens ist es erforderlich, geeignete Schutzmaßnahmen (z. B. Zellenschutzkonzept) zu ergreifen und jede Komponente in ein ganzheitliches Industrial Security-Konzept zu integrieren, das dem aktuellen Stand der Technik entspricht. Dabei sind auch eingesetzte Produkte von anderen Herstellern zu berücksichtigen. Weitergehende Informationen über Industrial Security finden Sie unter http://www.siemens.com/industrialsecurity.

Um stets über Produkt-Updates informiert zu sein, melden Sie sich für unseren produktspezifischen Newsletter an. Weitere Informationen hierzu finden Sie unter http://support.automation.siemens.com.

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Inhaltsverzeichnis

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Inhaltsverzeichnis Gewährleistung und Haftung ...................................................................................... 2

1 Einleitung ........................................................................................................... 4 2 System- und Medienredundanz ....................................................................... 5

3 Funktionalitäten der H-CPUs ab V6.0 .............................................................. 7

4 Konfigurationsbeispiele .................................................................................... 8

4.1 Kommunikation zwischen H-System und Feldebene über PROFINET ........................................................................................... 9

4.1.1 Standardkonfiguration „offener Ring“ ................................................... 9 4.1.2 Geschaltete PN-Devices in Stern am MRP-Ring ............................... 11 4.1.3 Geschaltete PN-Devices in Stern am MRP-Ring und in der

Ringzuführung .................................................................................... 14 4.1.4 MRP-Ring zur Distanzüberbrückung und im unterlagerten Ring ....... 17 4.1.5 Erhöhung der Verfügbarkeit beim Einsatz einer H-CPU als

Single Controller ................................................................................. 20 4.1.6 Geschaltete PN-Devices über im „offenen Ring“ integriertem

Switch und als Einzelperipherie über denselben Switch in Stern ...... 21 4.2 Kommunikation zwischen H-CPU und Anlagen-PCs ......................... 24 4.2.1 PC-Anbindung an ein H-System über einen einfachen Ring ............. 25 4.2.2 PC-Anbindung an zwei H-Systeme über einen einfachen Ring......... 26 4.2.3 PC-Anbindung an ein H-System über einen Sternpunkt .................... 27 4.2.4 PC-Anbindung an zwei H-Systeme über zwei Sternpunkte ............... 28 4.2.5 PC-Anbindung an H-System über Doppelring ................................... 29 4.3 Schnittstellen des H-Systems zwischen überlagerten PCs und

unterlagerter Feldebene ..................................................................... 31 4.3.1 PC-Anbindung über einfachen Ring und geschaltete PN-

Devices in Stern am MRP-Ring ......................................................... 32 4.3.2 PC-Anbindung an ein H-System über CP 443-1 und

Standardkonfiguration „offener Ring“ ................................................. 34 4.3.3 PC-Anbindung an zwei H-Systeme über CP 443-1 und

Standardkonfiguration „offener Ring“ ................................................. 35 4.3.4 PC-Anbindung über doppelte Linie und Standardkonfiguration

„offener Ring“ ..................................................................................... 36 5 Weiter zu beachtende Punkte ......................................................................... 37

6 Literaturhinweise ............................................................................................. 38

7 Historie.............................................................................................................. 38

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1 Einleitung

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1 Einleitung Ziel dieses Dokuments

Das Thema „Hochverfügbarkeit“ umfasst eine Vielzahl von Anwendungs-möglichkeiten, die sich sowohl auf die Feldebene als auch auf die Anbindung zu den Anlagen-PCs erstrecken. Ab der V6.0 für die H-CPUs lässt sich nun auch PROFINET als Feldbus einsetzen. Damit existieren eine Vielzahl von Verschaltungsmöglichkeiten, die sich bezüglich Komplexität und Anwendungsfall mehr oder weniger stark unterscheiden. Das vorliegende Dokument zeigt eine Reihe solcher Verschaltungsmöglichkeiten; für die Feldebene, für die Anbindung von Anlagen-PCs zu den H-Steuerungen und für die Kombination von beiden. Sie erhalten damit einen Überblick, welche Konfigurationen mit PROFINET realisierbar sind. Zusätzliche Hinweise zu Vorteilen und Auswahlkriterien komplettieren die gemachten Aussagen, um Sie bei der Planung des Einsatzes einer H-CPU bzw. eines H-Systems zu unterstützen.

PROFIBUS/PROFINET In diesem Dokument stehen Konfigurationen mit PROFINET im Fokus. Alle bis-herigen Aussagen zu Konfigurationen mit PROFIBUS bleiben unabhängig von PROFINET weiterhin gültig. PROFIBUS und PROFINET beeinflussen sich gegen-seitig nicht.

Vorkenntnisse Zum Verständnis dieses Dokuments benötigen Sie • allgemeine SIMATIC-Kenntnisse • ein Grundverständnis zu H-Systemen • ein Grundverständnis zum Kommunikationsstandard PROFINET Eine Erläuterung der in diesem Dokument des öfteren verwendeten Begriffe „Systemredundanz“ und „Medienredundanz“ finden Sie im nachfolgenden Kapitel.

Verwendbare H-CPUs Alle Aussagen in diesem Dokument beziehen sich auf H-CPUs ab der Version 6.0.

Abgrenzung Folgende Punkte werden in diesem Dokument nicht behandelt: • Projektierungs-Anleitung • Kommunikation mit PROFIBUS • Kommunikation über Funk

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2 System- und Medienredundanz

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2 System- und Medienredundanz Was steht hier?

In der vorliegenden Dokumentation kommen des öfteren die Begriffe „Systemredundanz“ und „Medienredundanz“ vor. Um auch die Leser anzu-sprechen, die bisher noch keine oder wenig Erfahrung mit dem Einsatz von H-Systemen bzw. PROFINET haben, werden diese Begriffe vorab erläutert, bevor dann im nachfolgenden Kapitel die einzelnen Konfigurationsmöglichkeiten betrachtet werden.

Systemredundanz Voraussetzung für die Realisierung der Systemredundanz ist der Einsatz eines H-Systems. Das H-System besteht aus zwei hochverfügbaren Steuerungen (Master- und Reserve-CPU). Fällt eine H-CPU aus, übernimmt automatisch die andere. Systemredundanz ist dabei eine Anbindung von IO-Devices über PROFINET (PN-Devices), bei der zwischen jedem PN-Device und jeder der beiden H-CPUs eine Kommunikationsverbindung besteht (siehe nachfolgendes Bild).

H-System

PN-Devices

Die IO-Devices müssen die Systemredundanz unterstützen; andernfalls können diese zwar im gleichen Netzwerk betrieben, aber nur einer der beiden H-CPUs zugeordnet werden (einseitige Peripherie). Die verwendete Topologie (Linie, Stern, Ring) spielt für die Systemredundanz keine Rolle. Dies unterscheidet unter anderem die Systemredundanz von der Medienredundanz. Systemredundante Peripherie wird oftmals auch als geschaltete Peripherie bezeichnet. Darunter wird nicht die Hochverfügbarkeit zwischen Peripherie-baugruppen oder -systemen verstanden. Beispiel für geschaltete Peripherie (systemredundante Peripherie) sind PN-Devices, die Systemredundanz unterstützen und einem H-System zugeordnet werden können (z. B. ET 200M). Im Gegensatz dazu ist die ET 200S beispiels-weise nur einseitig einer H-CPU (keinem H-System) zuordenbar.

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2 System- und Medienredundanz

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Medienredundanz Medienredundanz sorgt für die Sicherstellung der Netzverfügbarkeit und trägt damit zur Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit bei. Verwendet wird dabei die Ringtopologie. Das Medienredundanz-Protokoll (MRP) sorgt dafür, dass bei Ausfall einer Übertragungsstrecke ein alternativer Kommunikationsweg zur Verfügung steht. Die im Ring verschalteten Teilnehmer mit PROFINET-Schnittstelle nutzen dabei ab V6.0 MRP, sofern sie MRP-fähig sind. Das MRP ist Bestandteil der PROFINET-Standardisierung nach IEC 61158. Bei Medienredundanz mit MRP ist ein Gerät der Medienredundanz-Manager (MRM), alle anderen Geräte sind Redundanz-Clients. Im Bild unten ist die CPU der MRP-Manager. Der MRM wählt im Falle des Ausfalls einer Verbindung den alternativen Kommunikationsweg aus.

CPU

PN-Devices

Rin

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Zusammenhang System- und Medienredundanz beeinflussen sich gegenseitig nicht.

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3 Funktionalitäten der H-CPUs ab V6.0

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3 Funktionalitäten der H-CPUs ab V6.0 In diesem Kapitel erhalten Sie ergänzend und in kompakter Form Hinweise zu Neuerungen bei den H-CPUs ab V6.0. Diese Informationen sind ein Ausschnitt für einen kurzen Überblick und erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit.

Synchronisationsmodule • Neue Synch-Module, Kabel aber wie bisher (Stecker der HF-Sync-Schnitt-

stellen ist kompatibel zu dem bisherigen) • Die Nah- und Fernkopplung ist am Verriegelungsbügel farblich

gekennzeichnet. – Schwarz entspricht der Nahkopplung (6ES7 960–1AA06–0XA0) – Blau entspricht der Fernkopplung (6ES7 960–1AB06–0XA0)

• Weiterhin Tausch unter Spannung möglich • Zusätzliche Diagnosen der Synch-Module (Temperatur, Alterung, …)

PROFINET- Schnittstelle

• Nutzdatentransfer – Im H-System werden an den beiden integrierten PN-Schnittstellen in

Summe maximal 256 PN-Devices unterstützt. Dabei spielt es keine Rolle, ob diese einseitig oder geschaltet projektiert sind.

• Der Betrieb eines i-Device ist nur einseitig möglich. • Die H-CPU selbst kann nicht als i-Device betrieben werden. • Shared-Device aus IO-Controller-Sicht (nur im Einzelbetrieb) • Medienredundanz (MRP); Umschaltzeit ca. 200ms • Systemredundanz • Uhrzeitsynchronisation

– Die Synchronisation erfolgt über MMS-Uhrzeitnachrichten (Manufacturing Message Specification). Der Vorteil dieses Verfahrens liegt in der im Allgemeinen höheren Genauigkeit als beim NTP-Verfahren.

• Unterstützung Gerätetausch ohne Wechselmedium • Nicht unterstützt werden

– H-CiR für PROFINET – Webserver – CBA

Hinweis Die Anbindung eines externen IO-Controllers (CP) wird in der V6.0 der H-CPU nicht unterstützt.

• Verschiedene Funktionalitäten des CP 443-1 sind auch in der integrierten PROFINET-Schnittstelle vorhanden (S7-Uhrzeitsynchronisation, H-Verbin-dungen,…)

Master-/Reserve-Umschaltung Die Master-/Reserve-Umschaltung (MRU) kann auch programmiert werden (SFC 90 „H-CTRL“).

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4 Konfigurationsbeispiele

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4 Konfigurationsbeispiele Was steht hier?

In diesem Kapitel finden Sie mögliche Konfigurationen, wie Sie eine einzelne H-CPU oder ein H-System in PROFINET-Netzwerken betreiben können. Zur besseren Übersichtlichkeit wird die Anbindung zur Feldebene und die Anbindung zu den Anlagen-PCs zunächst getrennt voneinander dargestellt. Im Anschluss daran werden mögliche Kombinationen beider Anschlussmöglichkeiten aufgezeigt. Das vorliegende Kapitel gliedert sich somit in die nachfolgenden Unterkapitel: • Kap. 4.1: PROFINET-Kommunikation zwischen H-CPU und Feldebene • Kap. 4.2: PROFINET-Kommunikation zwischen H-CPU und Anlagen-PCs • Kap. 4.3: Kombination von Feldebene und Anlagen-PC Sie erhalten in diesen Kapiteln einen Überblick, welche H-Konfigurationen möglich sind und wann Sie den CP 443-1 durch die interne PN-Schnittstelle ersetzen können.

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4 Konfigurationsbeispiele 4.1 Kommunikation zwischen H-System und Feldebene über PROFINET

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4.1 Kommunikation zwischen H-System und Feldebene über PROFINET In diesem Kapitel werden mögliche Konfigurationen zwischen dem H-System und der Feldebene betrachtet und an diesen verschiedene Ausfallszenarien betrachtet. Die Bilder der Ausfallszenarien sind zur besseren Übersicht mit einer Ampel gekennzeichnet. Es gilt folgende Konvention:

Verfügbarkeit kann nicht kompensiert werden

Verfügbarkeit bleibt aufrechterhalten

4.1.1 Standardkonfiguration „offener Ring“

Beschreibung Nachfolgendes Bild zeigt einen systemredundanten Anschluss in einem sogenannten offenen Ring.

H-System

PN-Devices

Bei dem offenen Ring werden die PN-Devices einkanalig aufgebaut. Nachdem das H-System vom Solobetrieb in dem Systemzustand Redundant gewechselt ist, bearbeiten beide H-CPUs synchron das gleiche Programm. Prozessdaten werden aber nur von einer H-CPU mit dem PN-Device ausgetauscht. Die Funktion der Steuerung bleibt bei folgenden Fehlern erhalten: • Ausfall der Master-CPU, da die Reserve-CPU automatisch übernimmt. • Ausfall einer Peripheriestation • Kabelbruch Bei Ausfall einer Peripheriestation oder Kabelbruch werden von beiden H-CPUs die jeweils erreichbaren Peripheriestationen gesteuert (Vorteil gegenüber einem nicht-H-System).

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4 Konfigurationsbeispiele 4.1 Kommunikation zwischen H-System und Feldebene über PROFINET

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Ausfallszenario Nachfolgendes Bild zeigt als Beispiel für ein Ausfallszenario einen Medienausfall durch Kabelbruch.

Master-CPUReserve-CPU

PN-Device kommuniziert mit Master-CPU

PN-Device kommuniziert mit Reserve-CPU

Zur Aufrechterhaltung der Funktionalität durch die Systemredundanz ist es hier unerheblich, welche der drei Verbindungen ausfällt. Beide PN-Devices können mit der entsprechenden Steuerung Prozessdaten austauschen.

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4 Konfigurationsbeispiele 4.1 Kommunikation zwischen H-System und Feldebene über PROFINET

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4.1.2 Geschaltete PN-Devices in Stern am MRP-Ring

Beschreibung Nachfolgendes Bild zeigt den Einsatz eines H-Systems zur Steuerung von PN-Devices der Feldebene. Die PN-Devices sind in Stern-Topologie an einem MRP-Ring angeschlossen.

H-System

SCALANCE-Switches

PN-Devices (Feldebene)

Ringausführung: LWL oder elektrisch

In dieser Konfiguration kann sowohl die System- als auch die Medienredundanz wirksam werden: Durch den Einsatz eines H-Systems kann Systemredundanz verwendet werden. Die Systemredundanz wird durch Medienredundanz ergänzt, die durch Ring-Verschaltung der (externen) SCALANCE-Switches erreicht wird. Durch Kombination von Medien- und Systemredundanz kann ein zusätzlicher Fehler (Ausfall einer H-CPU) zum Medienausfall kompensiert werden. System- und Medienredundanz beeinflussen sich gegenseitig nicht. Alle Ringteilnehmer müssen kompatibel zum Medienredundanz-Protokoll (MRP) sein. Welche Hardwarekomponenten dabei als Medienredundanz-Manager (MRM) einsetzbar sind, können Sie folgendem Beitrag entnehmen: http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/23498599

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4 Konfigurationsbeispiele 4.1 Kommunikation zwischen H-System und Feldebene über PROFINET

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Ausfallszenario 1: Wirken der Medienredundanz Nachfolgende Bilder zeigen die Pfadänderung durch das MRP nach einem Medienausfall.

MR-Manager MR-Manager

Verbindung über die Prozessdaten ausgetauscht werdenVerbindung über die keine Prozessdaten ausgetauscht werden

Die Master-CPU tauscht Prozessdaten mit den PN-Devices (linkes Bild). Beim Ausfall einer Verbindung (Medienausfall) im Ring (rechtes Bild) sorgt der MR-Manager für einen alternativen Weg, um den Datenaustausch mit den PN-Devices weiter zu gewährleisten.

Ausfallszenario 2: Wirken der Systemredundanz Nachfolgende Bilder zeigen die Pfadänderung durch Ausfall der Master-CPU.

Verbindung über die Prozessdaten ausgetauscht werdenVerbindung über die keine Prozessdaten ausgetauscht werden

Der Prozess wird stoßfrei durch die Reserve-CPU aufrechterhalten. Die Medienredundanz wird für dieses Ausfallszenario nicht benötigt.

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4 Konfigurationsbeispiele 4.1 Kommunikation zwischen H-System und Feldebene über PROFINET

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Ausfallszenario 3: Wirken von Medien- und Systemredundanz Nachfolgende Bilder zeigen die Pfadänderung nach einem Ausfall der Master-CPU und einem Medienausfall (im MRP-Ring).

Verbindung über die Prozessdaten ausgetauscht werdenVerbindung über die keine Prozessdaten ausgetauscht werden

MR-Manager

MR-Manager

Durch Medien- und Systemredundanz bleibt die Verfügbarkeit gewahrt. Trotz Aus-fall der Master-CPU und der Ausfall einer Ringverbindung bleibt die geforderte Funktionalität aufrechterhalten.

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4.1.3 Geschaltete PN-Devices in Stern am MRP-Ring und in der Ringzu-führung

Beschreibung Nachfolgendes Bild zeigt den Einsatz eines H-Systems zur Steuerung der PN-Devices der Feldebene. Die PN-Devices sind in Stern-Topologie an den MRP-Ring angeschlossen. Im Unterschied zu Kap. 4.1.2 befindet sich hier zusätzliche Peripherie zwischen den H-CPUs und dem MRP-Ring.

Ringausführung:LWL oder elektrisch

Zusätzliche Peripherie

H-System

SCALANCE-Switches

PN-Devices(Feldebene)

PN-Devices

SCALANCE-Switch im Ring Jeder SCALANCE-Switch befindet sich nach wie vor in nur einem Ring (mehr ist nicht zulässig). Durch die zusätzlich eingebrachte Peripherie entsteht zwar neben dem MRP-Ring noch ein offener Ring, diese Variante ist aber für einen SCALANCE-Switch zulässig um Medienredundanz aufrecht zu erhalten. Ein offener Ring gilt diesbezüglich nicht als Ring.

MRP-Ring

Offener-Ring

Alle Ringteilnehmer müssen kompatibel zum Medienredundanz-Protokoll (MRP) sein. Welche Hardwarekomponenten dabei als Medienredundanz-Manager (MRM) einsetzbar sind, können Sie folgendem Beitrag entnehmen: http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/23498599

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Ausfallszenario: Medienausfall und/oder CPU-Ausfall Nachfolgendes Bild zeigt ein Ausfallszenario, bei dem die Verfügbarkeit des Systems aufrechterhalten bleibt, obwohl es zu mehreren Ausfällen kommt.

Verbindung über die Prozessdaten ausgetauscht werden

Medienausfall und/oder CPU-Ausfall

Bei einem Ausfall der Master-CPU und/oder ein Ausfall der Verbindung von der Master-CPU kann das Gesamtsystem einen weiteren Medienausfall im MRP-Ring tolerieren. Dabei ist es unerheblich, an welcher Stelle der MRP-Ring unterbrochen wird. Für dieses Szenario, das eine Kombination von System- und Medienredundanz zeigt, sind alle intakten Verbindungen für den Austausch von Prozessdaten not-wendig. Generell gilt: In den Systemzuständen Solobetrieb, Ankoppeln oder Aufdaten der S7-400H müssen die Verbindung zwischen dem PN-Devices in der Ringzuführung und dem MRP-Ring vorhanden sein (siehe nächstes Bild). Ein Ausfall dieser Ver-bindungen in den genannten Systemzuständen kann bezüglich der Gesamtverfüg-barkeit nicht kompensiert werden.

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Solobetrieb, Ankoppeln oder Aufdaten

Diese Verbindungen müssen verfügbar sein

Verbindung über die Prozessdaten ausgetauscht werdenVerbindung über die keine Prozessdaten ausgetauscht werden

Diese Verbindung muss verfügbar sein

Welche Hardwarekomponenten dabei als Medienredundanz-Manager (MRM) einsetzbar sind, können Sie folgendem Beitrag entnehmen: http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/23498599

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4.1.4 MRP-Ring zur Distanzüberbrückung und im unterlagerten Ring

Beschreibung Nachfolgendes Bild zeigt den Einsatz eines H-Systems zur Steuerung der geschalteten PN-Devices innerhalb eines unterlagerten MRP-Rings der Feldebene.

Peripherie innerhalb eines unterlagerten

MRP-Rings

H-System

SCALANCE-Switches

PN-Devices

SCALANCE-Switches

MRP-Ringe

MRP-Ring

Ringausführung:LWL oder elektrisch

Jeder H-CPU ist über die PROFINET-Schnittstelle ein MRP-Ring vorgelagert (pro H-CPU zwei SCALANCE-Switches). Dieser dient lediglich der Distanzüber-brückung zum unterlagerten MRP-Ring. Durch den Einsatz eines H-Systems kann Systemredundanz verwendet werden. Die Systemredundanz wird durch Medienredundanz ergänzt, die durch Ring-Verschaltung der (externen) SCALANCE-Switches erreicht wird. Der unterlagerte MRP-Ring muss nicht zwangsläufig über SCALANCE-Switches angeschlossen werden, sondern kann auch direkt an den PN-Devices des unter-lagerten MRP-Rings geschehen; Voraussetzung dazu ist allerdings die Kompa-tibilität der Ringteilnehmer zum Medienredundanz-Protokoll (MRP). Ein Teilnehmer wird dabei als Medienredundanz-Manager eingesetzt (MRM). Welche Hardwarekomponenten dabei als Medienredundanz-Manager (MRM) einsetzbar sind, können Sie folgendem Beitrag entnehmen: http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/23498599

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Ausfallszenario 1: Medienausfall im oberen und im unterlagerten MRP-Ring Nachfolgendes Bild zeigt, welche weiteren Ausfälle nach einem CPU-Ausfall vom Gesamtsystem noch kompensiert werden können.

MRP-Ringe

MRP-Ring

Verbindung über die Prozessdaten ausgetauscht werdenVerbindung über die keine Prozessdaten ausgetauscht werden

Zusätzlich zum Ausfall der Master-CPU darf in der Linie, in der Prozessdaten ausgetauscht werden • eine beliebige Verbindung im oberen MRP-Ring und • eine beliebige Verbindung im unterlagerten MRP-Ring ausfallen. Die Gesamtverfügbarkeit des Systems bleibt trotzdem aufrecht erhalten.

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4 Konfigurationsbeispiele 4.1 Kommunikation zwischen H-System und Feldebene über PROFINET

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Ausfallszenario 2: Ausfall eines SCALANCE-Switch im oberen MRP-Ring Ein Ausfall eines SCALANCE-Switch in jedem der beiden oberen MRP-Ringe kann bezüglich der Gesamtverfügbarkeit nicht kompensiert werden:

MRP-Ringe

MRP-Ring

Ausfallszenario 3: Ausfall eines SCALANCE-Switch im oberen und unterlagerten MRP-Ring

Bei einem Ausfall eines SCALANCE-Switch im oberen und im unterlagerten MRP-Ring kommt es bezüglich der Gesamtverfügbarkeit darauf an, welche SCALANCE-Switches ausfallen.

MRP-Ringe

MRP-Ring

MRP-Ringe

MRP-Ring

Verbindung über die Prozessdaten ausgetauscht werdenVerbindung über die keine Prozessdaten ausgetauscht werden

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4 Konfigurationsbeispiele 4.1 Kommunikation zwischen H-System und Feldebene über PROFINET

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Erhöhung der Verfügbarkeit beim Einsatz einer H-CPU als Single Controller Nachfolgendes Bild zeigt eine H-CPU als Single Controller. Über die interne PN-Schnittstelle werden redundante PN-Devices angeschlossen.

H-CPU

PN-Devices Redundante Peripherie

Single Controller

Bei einem Ausfall der H-CPU (IO-Controller) ist die ganze Prozessperipherie, aufgrund fehlender Systemredundanz, nicht mehr verfügbar. Bei einem Ausfall eines PN-Devices wird die Funktionalität des redundanten PN-Devices nur dann aufrechterhalten, wenn das untere der beiden PN-Devices der Linie ausfällt. Fällt das obere PN-Device aus, wird das untere nicht mehr erreicht. Erhöhung der Verfügbarkeit: Die Verfügbarkeit der PN-Devices kann auf einfache Weise erhöht werden: Durch eine zusätzliche Verbindung kann ein MRP-Ring aufgebaut werden. Voraussetzung ist die MRP-Fähigkeit der Teilnehmer, wobei ein Teilnehmer die Funktion des Medienredundanz-Masters (MRM) ausführt.

H-CPU

PN-Devices

Single Controller

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4 Konfigurationsbeispiele 4.1 Kommunikation zwischen H-System und Feldebene über PROFINET

Konfigurationsbeispiele S7-400H Beitrags-ID: 66644434, V1.2, 02/2014 21

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4.1.5 Geschaltete PN-Devices über im „offenen Ring“ integriertem Switch und als Einzelperipherie über denselben Switch in Stern

Beschreibung Nachfolgendes Bild zeigt eine PN IO-Konfiguration bei dem die Peripherie über einen offenen Ring und SCALANCE-Switch an ein H-System angebunden ist. Zusätzlich sind einzelne PN-Devices über eine Sternkonfiguration angebunden. Beide H-CPUs (IO-Controller) kommunizieren jeweils über die interne PROFINET-Schnittstelle mit den jeweils redundant zugeordneten PN-Devices.

PN-Devices

SCALANCE-Switch

H-System

PN-Devices über im „offenen Ring“integrierten SCALANCE-Switch am H-System

PN-Devices im Stern über integrierten SCALANCE-Switch am H-System

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4 Konfigurationsbeispiele 4.1 Kommunikation zwischen H-System und Feldebene über PROFINET

Konfigurationsbeispiele S7-400H Beitrags-ID: 66644434, V1.2, 02/2014 22

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Ausfallszenario 1: Ausfall des SCALANCE-Switch Nachfolgendes Bild zeigt die Auswirkungen beim Ausfall des SCALANCE-Switch.

PN-Devices im Stern über integrierten SCALANCE-Switch am H-System

PN-Devices über im „offenen Ring“integrierten SCALANCE-Switch am H-System

Verbindung über die Prozessdaten ausgetauscht werdenVerbindung über die keine Prozessdaten ausgetauscht werden

Ein Ausfall des SCALANCE-Switch führt zum Ausfall der im Stern angebundenen PN-Devices. Die PN-Devices im offenen Ring bleiben verfügbar.

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4 Konfigurationsbeispiele 4.1 Kommunikation zwischen H-System und Feldebene über PROFINET

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Ausfallszenario 2: Medienausfall beim im Stern angebundenen PN-Device Nachfolgendes Bild zeigt die Auswirkungen, wenn eine Verbindung vom SCALANCE-Switch zu den im Stern geschalteten PN-Devices ausfällt.

PN-Devices im Stern über integriertem SCALANCE-Switch an H-System

PN-Devices über im „offenen Ring“integriertem SCALANCE-Switch an H-System

Verbindung über die Prozessdaten ausgetauscht werdenVerbindung über die keine Prozessdaten ausgetauscht werden

Im Beispiel fällt der mittlere der im Stern angeschlossenen PN-Switches aus. Die Verfügbarkeit des unteren PN-Switches könnte erhöht werden, indem dieser direkt an den SCALANCE-Switch angeschlossen würde, statt am mittleren PN-Device angeschlossen zu sein. Ansonsten gilt: Bei einem Verbindungsausfall der im Stern angeschlossenen PN-Devices fällt das PN-Device aus, das an der ausgefallenen Verbindung angeschlossen ist. Die PN-Devices des offenen Rings bleiben davon unbeeinflusst und sind weiterhin verfügbar.

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4 Konfigurationsbeispiele 4.2 Kommunikation zwischen H-CPU und Anlagen-PCs

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4.2 Kommunikation zwischen H-CPU und Anlagen-PCs

Allgemeines PCs sind aufgrund ihrer Hard- und Software-Eigenschaften nicht hochverfügbar. Sie können jedoch redundant in einer Anlage angeordnet werden. Die Verfügbar-keit eines solchen PC-Systems und seiner Datenhaltung wird durch geeignete Software wie z. B. WinCC Redundancy gewährleistet. Die Kommunikation erfolgt über hochverfügbare S7-Verbindungen. Zur Kopplung an PC-Stationen über hochverfügbare S7-Verbindungen wird nur Industrial Ethernet unterstützt. Um hochverfügbare S7-Verbindungen zwischen einem hochverfügbaren System und einem PC verwenden zu können, ist auf dem PC das Software-Paket "S7-REDCONNECT" erforderlich. Es erlaubt den Anschluss eines PC an ein Netz mit einem CP oder an ein redundantes Bussystem mit 2 CPs. Verwenden Sie jeweils die neueste Version dieser Software. Die Software ist Bestandteil der SIMATIC NET CD. Ab Version 8.1.2 wird auch die Kommunikation über ISO-on-TCP unterstützt. Welche CPs Sie auf der PC-Seite einsetzen können, finden Sie in der Produkt-information zur SIMATIC NET PC-Software.

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4 Konfigurationsbeispiele 4.2 Kommunikation zwischen H-CPU und Anlagen-PCs

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4.2.1 PC-Anbindung an ein H-System über einen einfachen Ring

Beschreibung Nachfolgendes Bild zeigt den Einsatz eines H-Systems zur Kommunikation mit den Anlagen-PCs. Die Kommunikation zum H-System geschieht über einen einfachen Ring.

H-System

SCALANCE-Switches

Anlagen-PCs

Ringausführung:LWL oder elektrisch

Mit dem Einsatz von zwei SCALANCE-Switches lässt sich Medienredundanz über größere Entfernungen (z. B. mit SCALANCE X-200 bis zu 26 km) erreichen.

PC-Schnittstelle Als CP für den Anlagen-PC können Sie den CP 1613, CP 1613 A2, CP 1623 oder CP 1628 einsetzen (Software-Paket "S7-REDCONNECT" erforderlich). Für einen Umstieg vom CP 1613 A2 nach CP 1623 müssen bestimmte Voraussetzungen erfüllt sein. In nachfolgendem Beitrag sind diese beschrieben. http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/50710358 Die Verfügbarkeit eines solchen PC-Systems und seiner Datenhaltung wird durch geeignete Software wie z. B. WinCC Redundancy gewährleistet. Verwenden Sie jeweils die neueste Version dieser Software.

Anwendersoftware Einsetzbare Anwendersoftware zur Kommunikation zwischen PC und H-System sind beispielsweise WinCC V7.2 oder SIMATIC Net OPC, die über die S7-REDCONNECT Schnittstelle auf die Steuerungsebene zugreifen.

CP 443-1 oder interne PN-Schnittstelle? Im obigen Bild wird der CP 443-1 eingesetzt (auf Basis von ISO oder ISO-on-TCP). Alternativ kann auch die PN-Schnittstelle verwendet werden (auf Basis von ISO-on-TCP). Die interne PN-Schnittstelle kann gleichzeitig PN-IO (Einbindung dezentraler Feld-geräte) und Kommunikation zu anderen Controllern durchführen. Bei den dezentralen Feldgeräten muss es sich um PN-Peripherie handeln.

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4 Konfigurationsbeispiele 4.2 Kommunikation zwischen H-CPU und Anlagen-PCs

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4.2.2 PC-Anbindung an zwei H-Systeme über einen einfachen Ring

Beschreibung Nachfolgendes Bild zeigt eine Erweiterung der Anordnung aus Kapitel 4.2.1. Statt mit einem kommunizieren die Anlagen-PCs mit zwei H-Systemen. Die Anbindung für die Kommunikation erfolgt dabei ebenfalls über einen einfachen Ring.

Anlagen-PCs

SCALANCE-Switches

H-Systeme

Ringausführung:LWL oder elektrisch

Mit dem Einsatz von zwei SCALANCE-Switches lässt sich Medienredundanz über größere Entfernungen (z. B. mit SCALANCE X-200 bis zu 26 km) erreichen.

PC-Schnittstelle Als CP für den Anlagen-PC können Sie den CP 1613, CP 1613 A2, CP 1623 oder CP 1628 einsetzen (Software-Paket "S7-REDCONNECT" erforderlich). Für einen Umstieg vom CP 1613 A2 nach CP 1623 müssen bestimmte Voraussetzungen erfüllt sein. In nachfolgendem Beitrag sind diese beschrieben. http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/50710358 Die Verfügbarkeit eines solchen PC-Systems und seiner Datenhaltung wird durch geeignete Software wie z. B. WinCC Redundancy gewährleistet. Verwenden Sie jeweils die neueste Version dieser Software.

Anwendersoftware Einsetzbare Anwendersoftware zur Kommunikation zwischen PC und H-System sind beispielsweise WinCC V7.2 oder SIMATIC Net OPC, die über die S7-REDCONNECT Schnittstelle auf die Steuerungsebene zugreifen.

CP 443-1 oder interne PN-Schnittstelle? Im obigen Bild wird der CP 443-1 eingesetzt (auf Basis von ISO oder ISO-on-TCP). Alternativ kann auch die PN-Schnittstelle verwendet werden (auf Basis von ISO-on-TCP). Die interne PN-Schnittstelle kann gleichzeitig PN-IO (Einbindung dezentraler Feld-geräte) und Kommunikation zu anderen Controllern durchführen. Bei den dezentralen Feldgeräten muss es sich um PN-Peripherie handeln.

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4 Konfigurationsbeispiele 4.2 Kommunikation zwischen H-CPU und Anlagen-PCs

Konfigurationsbeispiele S7-400H Beitrags-ID: 66644434, V1.2, 02/2014 27

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4.2.3 PC-Anbindung an ein H-System über einen Sternpunkt

Beschreibung Nachfolgendes Bild zeigt den Einsatz eines H-Systems zur Kommunikation mit den Anlagen-PCs.

H-System

Anlagen-PCs

SCALANCE-Switch Sternpunkt

Zusätzlich kann ein zweiter SCALANCE-Switch (wie in Kap. 4.2.1 und 4.2.2) eingebunden werden. Die höheren Anschaffungskosten stehen dabei der Möglichkeit gegenüber, Medienredundanz über größere Entfernungen (z. B. mit SCALANCE X-200 bis zu 26 km) zu erreichen.

PC-Schnittstelle Als CP für den Anlagen-PC können Sie den CP 1613, CP 1613 A2, CP 1623 oder CP 1628 einsetzen (Software-Paket "S7-REDCONNECT" erforderlich). Für einen Umstieg vom CP 1613 A2 nach CP 1623 müssen bestimmte Voraussetzungen erfüllt sein. In nachfolgendem Beitrag sind diese beschrieben. http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/50710358 Die Verfügbarkeit eines solchen PC-Systems und seiner Datenhaltung wird durch geeignete Software wie z. B. WinCC Redundancy gewährleistet. Verwenden Sie jeweils die neueste Version dieser Software.

Anwendersoftware Einsetzbare Anwendersoftware zur Kommunikation zwischen PC und H-System sind beispielsweise WinCC V7.2 oder SIMATIC Net OPC, die über die S7-REDCONNECT Schnittstelle auf die Steuerungsebene zugreifen.

CP 443-1 oder interne PN-Schnittstelle? Im obigen Bild wird der CP 443-1 eingesetzt (auf Basis von ISO oder ISO-on-TCP). Alternativ kann auch die PN-Schnittstelle verwendet werden (auf Basis von ISO-on-TCP). Die interne PN-Schnittstelle kann gleichzeitig PN-IO (Einbindung dezentraler Feld-geräte) und Kommunikation zu anderen Controllern durchführen. Bei den dezentralen Feldgeräten muss es sich um PN-Peripherie handeln.

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4 Konfigurationsbeispiele 4.2 Kommunikation zwischen H-CPU und Anlagen-PCs

Konfigurationsbeispiele S7-400H Beitrags-ID: 66644434, V1.2, 02/2014 28

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4.2.4 PC-Anbindung an zwei H-Systeme über zwei Sternpunkte

Beschreibung Nachfolgendes Bild zeigt den Einsatz zweier H-Systeme zur Kommunikation mit redundant ausgelegten Anlagen-PCs. Jeder PC wird über Linientopologie auf beide H-Systeme geführt.

Anlagen-PCs

SCALANCE-Switches

H-Systeme

PC-Schnittstelle Als CP für den Anlagen-PC können Sie den CP 1613, CP 1613 A2, CP 1623 oder CP 1628 einsetzen (Software-Paket "S7-REDCONNECT" erforderlich). Für einen Umstieg vom CP 1613 A2 nach CP 1623 müssen bestimmte Voraussetzungen erfüllt sein. In nachfolgendem Beitrag sind diese beschrieben. http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/50710358 Die Verfügbarkeit eines solchen PC-Systems und seiner Datenhaltung wird durch geeignete Software wie z. B. WinCC Redundancy gewährleistet. Verwenden Sie jeweils die neueste Version dieser Software.

Anwendersoftware Einsetzbare Anwendersoftware zur Kommunikation zwischen PC und H-System sind beispielsweise WinCC V7.2 oder SIMATIC Net OPC, die über die S7-REDCONNECT Schnittstelle auf die Steuerungsebene zugreifen.

CP 443-1 oder interne PN-Schnittstelle? Im obigen Bild wird der CP 443-1 eingesetzt (auf Basis von ISO oder ISO-on-TCP). Alternativ kann auch die PN-Schnittstelle verwendet werden (auf Basis von ISO-on-TCP). Die interne PN-Schnittstelle kann gleichzeitig PN-IO (Einbindung dezentraler Feld-geräte) und Kommunikation zu anderen Controllern durchführen. Bei den dezentralen Feldgeräten muss es sich um PN-Peripherie handeln.

Erhöhung der Verfügbarkeit Optional können zur Erhöhung der Verfügbarkeit, falls gewünscht und realisierbar, auch die beiden SCALANCE-Switches miteinander verbunden werden.

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4 Konfigurationsbeispiele 4.2 Kommunikation zwischen H-CPU und Anlagen-PCs

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4.2.5 PC-Anbindung an H-System über Doppelring

Beschreibung Nachfolgendes Bild zeigt redundante Anlagen-PCs, wobei jeder PC zwei CPs besitzt. Die redundante Kommunikationsanbindung wird über den Doppel-Ring erreicht. Zu jeder H-CPU des H-Systems sind ebenfalls zwei CPs zugeordnet (hoher Verfügbarkeitsgrad).

H-System

SCALANCE-Switches

Anlagen-PCs

Doppel-Ring

CP1

CP2

CP1

CP2

CP1 CP2CP1 CP2

Ringausführung:LWL oder elektrisch

Mit dem Einsatz von zwei SCALANCE-Switches lässt sich Medienredundanz über größere Entfernungen (z. B. mit SCALANCE X-200 bis zu 26 km) erreichen.

PC-Schnittstelle Als CP für den Anlagen-PC können Sie den CP 1613, CP 1613 A2, CP 1623 oder CP 1628 einsetzen (Software-Paket "S7-REDCONNECT" erforderlich). Für einen Umstieg vom CP 1613 A2 nach CP 1623 müssen bestimmte Voraussetzungen erfüllt sein. In nachfolgendem Beitrag sind diese beschrieben. http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/50710358 Die Verfügbarkeit eines solchen PC-Systems und seiner Datenhaltung wird durch geeignete Software wie z. B. WinCC Redundancy gewährleistet. Verwenden Sie jeweils die neueste Version dieser Software.

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4 Konfigurationsbeispiele 4.2 Kommunikation zwischen H-CPU und Anlagen-PCs

Konfigurationsbeispiele S7-400H Beitrags-ID: 66644434, V1.2, 02/2014 30

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Anwendersoftware Einsetzbare Anwendersoftware zur Kommunikation zwischen PC und H-System sind beispielsweise WinCC V7.2 oder SIMATIC Net OPC, die über die S7-REDCONNECT Schnittstelle auf die Steuerungsebene zugreifen.

CP 443-1 oder interne PN-Schnittstelle? Im obigen Bild wird der CP 443-1 eingesetzt. Die PN-Schnittstelle kann nicht verwendet werden. Das nachfolgende Bild zeigt, dass ein SCALANCE-Switch sich in zwei Ringen befindet, wenn die interne PN-Schnittstelle zur Anwendung kommen würde.

H-System

SCALANCE-Switches

Anlagen-PCs

Doppel-Ring

CP1

CP2

CP1

CP2

CP1 CP2CP1 CP2

Ringausführung:LWL oder elektrisch

Ring 1

Ring 2

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4 Konfigurationsbeispiele 4.3 Schnittstellen des H-Systems zwischen überlagerten PCs und unterlagerter Feldebene

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4.3 Schnittstellen des H-Systems zwischen überlagerten PCs und unterlagerter Feldebene

Worum geht es? Beim Aufbau der Kommunikation mit H-Systemen gibt es für die Einbindung der H-CPU prinzipiell zwei Möglichkeiten: • Verwendung eines CP 443-1 oder • Verwendung der internen PN-Schnittstelle Dieses Kapitel untersucht verschiedene Konfigurationen daraufhin, welcher Variante der Vorzug zu geben ist. In den vorangegangenen Kapiteln 4.1 und 4.2 haben wir diese Betrachtung schon durchgeführt; in diesem Kapitel wollen wir zusätzlich die Netzwerke beurteilen, die entstehen, wenn überlagerte PCs und Peripherie der unterlagerten Feldebene zusammen an einem H-System angeschlossen sind.

Warum nicht generell die PN-Schnittstelle verwenden? In Konfigurationen, in denen das H-System in einer Kombination von überlagerten Anlagen-PCs und Peripherie der Feldebene eingebunden werden soll, können schnell Mehrfach-Ringe für die SCALANCE-Switches entstehen. Jeder SCALANCE-Switch darf aber nur in einem Ring arbeiten, um Medien-redundanz zu gewährleisten. Die Mehrfach-Ringe lassen sich durch den Einsatz des CP 443-1 (statt der internen PN-Schnittstelle) vermeiden.

Hinweis Je nach Konfiguration kann es vorkommen, dass sich ein SCALANCE-Switch gleichzeitig in einem Ring und in einem offenen Ring befindet. Solche eine Konfiguration ist zur Aufrechterhaltung von Medienredundanz für einen SCALANCE-Switch zulässig. Ein offener Ring gilt diesbezüglich nicht als Ring.

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4 Konfigurationsbeispiele 4.3 Schnittstellen des H-Systems zwischen überlagerten PCs und unterlagerter Feldebene

Konfigurationsbeispiele S7-400H Beitrags-ID: 66644434, V1.2, 02/2014 32

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4.3.1 PC-Anbindung über einfachen Ring und geschaltete PN-Devices in Stern am MRP-Ring

Nachfolgendes Bild zeigt die Verwendung des CP 443-1 (PC-Anbindung) und der PN-Schnittstelle (unterlagerte Feldebene).

H-System

SCALANCE-Switches

SCALANCE-Switches

PN-Devices

Anlagen-PCs

LWL-Ring

MRP

Am MRP-Ring angeschlossene Peripherie

Die SCALANCE-Switches oberhalb des H-Systems zur Anbindung der Anlagen-PCs dienen zur Distanzüberbrückung und können, müssen aber nicht, das MRP verwenden. Als Redundanzmechanismen, mit denen auftretende Störungen über-brückt werden können, existieren verschiedene Möglichkeiten wie • High-Speed Redundancy (HSR) • Spanning Tree (SPT) • Rapid Spanning Tree (RSPT) Der CP 443-1 kann in dieser Konfiguration nicht durch die interne PN-Schnittstelle ersetzt werden, da es zu Mehrfach-Ringen kommt (siehe nachfolgendes Bild).

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4 Konfigurationsbeispiele 4.3 Schnittstellen des H-Systems zwischen überlagerten PCs und unterlagerter Feldebene

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H-System

SCALANCE-Switches

SCALANCE-Switches

PN-Devices

Anlagen-PCs

LWL-Ring

MRP

Am MRP-Ring angeschlossene Peripherie

Ring 1

Ring 2

Ring 3

Dieser SCALANCE-Switch befindet sich in 3 Ringen!

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4 Konfigurationsbeispiele 4.3 Schnittstellen des H-Systems zwischen überlagerten PCs und unterlagerter Feldebene

Konfigurationsbeispiele S7-400H Beitrags-ID: 66644434, V1.2, 02/2014 34

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4.3.2 PC-Anbindung an ein H-System über CP 443-1 und Standard-konfiguration „offener Ring“

Nachfolgendes Bild zeigt die Verwendung des CP 443-1 (PC-Anbindung) und der PN-Schnittstelle (unterlagerte Feldebene).

CP CP

H-System

PN-Devices

Anlagen-PCs

SCALANCE-Switches

Der SCALANCE-Switch ist in keinem Ring eingebunden. Werden die CPs 443-1 durch die PN-Schnittstellen ersetzt, entsteht ein Ring (nächstes Bild). Für diese Konfiguration kann der CP 443-1 durch die PN-Schnittstelle ersetzt werden.

H-System

PN-Devices

Anlagen-PCs

SCALANCE-Switches

Ring

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4 Konfigurationsbeispiele 4.3 Schnittstellen des H-Systems zwischen überlagerten PCs und unterlagerter Feldebene

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4.3.3 PC-Anbindung an zwei H-Systeme über CP 443-1 und Standard-konfiguration „offener Ring“

Nachfolgendes Bild zeigt die Verwendung des CP 443-1 (PC-Anbindung) und der PN-Schnittstelle (unterlagerte Feldebene).

PN-Devices

Anlagen-PCs

SCALANCE-Switches

Kommunikation über CP

Kommunikation über integrierte PROFINET-Schnittstelle

H-Systeme

Jeder SCALANCE-Switch befindet sich in einem Ring. Werden die CPs 443-1 durch die PN-Schnittstellen ersetzt, entstehen insgesamt drei Ringe (nächstes Bild). Für diese Konfiguration kann der CP 443-1 nicht durch die PN-Schnittstelle ersetzt werden.

PN-Devices

Anlagen-PCs

SCALANCE-Switches

H-Systeme

Ring 1Ring 2 Ring 3

Die Ringe 2 und 3 befinden sich nicht innerhalb des offenen Rings zwischen PN-Devices und H-System (siehe im Vergleich dazu Kap. 4.1.3, wo sich der CALANCE-Switch innerhalb eines offenen Rings befindet, der nicht als Ring zählt).

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4 Konfigurationsbeispiele 4.3 Schnittstellen des H-Systems zwischen überlagerten PCs und unterlagerter Feldebene

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4.3.4 PC-Anbindung über doppelte Linie und Standardkonfiguration „offener Ring“

Nachfolgendes Bild zeigt die Verwendung des CP 443-1 (PC-Anbindung) und der PN-Schnittstelle (unterlagerte Feldebene).

H-System

SCALANCE-Switches

PN-Devices

Anlagen-PCs

Für diese Konfiguration kann der CP 443-1 durch die PN-Schnittstelle ersetzt werden.

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5 Weiter zu beachtende Punkte

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5 Weiter zu beachtende Punkte Allgemein

Beim Einsatz von H-CPUs bzw. eines H-Systems existieren in der Regel verschiedene Möglichkeiten der Realisierung. Bezüglich der Aufbaumöglichkeiten haben wir Ihnen auf kompakte Art und Weise einige Beispielkonfigurationen in den vorherigen Kapiteln vorgestellt. Darüber hinaus gibt es Punkte, die ebenfalls bedacht werden sollten. Eine Reihe dieser Punkte finden Sie nachfolgend und in kompakter Weise dargestellt.

CP oder PN-Schnittstelle? Die Entscheidung für oder gegen einen externen CP bzw. der internen PN-Schnittstelle an der H-CPU hängt von verschiedenen Überlegungen ab. Die Entscheidung geht immer über die Gesamtbetrachtung des Netzwerkes. Mehrfach-Ringe dürfen für die SCALANCE-Switches nicht entstehen. Mit der Verwendung der internen PN-Schnittstelle kann z. B. die H-CPU in einen Ring integriert werden. Zudem entfallen die Kosten für den CP 443-1. Auf der anderen Seite gibt Ihnen der CP 443-1 die Möglichkeit, zusätzliche Kommunikationswege einzurichten. Dabei sollte immer eine Slot-Reservierung für die PC-Anbindung mit eingeplant werden.

Common Cause Failure Beim Thema Redundanz ist immer auch der Common Cause Failure (Fehler gemeinsamer Ursache) zu berücksichtigen. Dieser ist der Redundanz vor und in Reihe geschaltet, d. h. ein Fehler betrifft alle nachgeschalteten redundanten Einrichtungen wodurch die Verfügbarkeit ausfällt. Als Beispiel sei auf Stolperfallen als Common Case Failure an den Anlagen-PCs hingewiesen. In solch einem Fall würde beide PC-Karten in Mitleidenschaft gezogen, wodurch die Verfügbarkeit nicht mehr vorhanden wäre.

MTBF Der Einsatz redundanter Baugruppen erhöht sehr stark die MTBF (Mean Time Between Failure) eines Systems. Die MTBF gibt die mittlere Betriebszeit zwischen zwei Ausfällen an und ist damit ein Maß für die Zuverlässigkeit einer Baugruppe oder eines Systems. Die MTBF kann entweder statistisch über in Betrieb befindliche Systeme oder rechnerisch über die Ausfallraten der eingesetzten Komponenten ermittelt werden. MTBF-Werte für SIMATIC-Komponenten erhalten Sie zusammen mit weiteren Erläuterungen zur MTBF über \4\.

Umschaltzeiten beim MRP Die Umschaltzeiten beim MRP hängen vom Ring ab. Die Umschaltzeit von 200 ms gilt dabei für maximal 50 PN-Devices im Ring.

Hochverfügbar und Fehlersicher Mit Ihrem H-System lässt sich, mit einer zusätzlichen Lizenz, neben der Hoch-verfügbarkeit auch Fehlersicherheit erreichen. Das dort verwendete Sicherheits-profil PROFIsafe lässt sich ebenfalls für PROFINET nutzen, so dass Ihre hoch-verfügbare und fehlersichere Anwendung über ein und denselben Kommunika-tionsbus läuft.

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6 Literaturhinweise

Konfigurationsbeispiele S7-400H Beitrags-ID: 66644434, V1.2, 02/2014 38

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6 Literaturhinweise Literaturangaben

Diese Liste ist keinesfalls vollständig und spiegelt nur eine Auswahl an geeigneter Literatur wieder. Tabelle 6-1

Themengebiet Titel

/1/ STEP7 SIMATIC S7-300/400

Automatisieren mit STEP7 in AWL und SCL Autor: Hans Berger Publicis MCD Verlag ISBN: 978-3-89578-397-5

Internet-Link-Angaben Diese Liste ist keinesfalls vollständig und spiegelt nur eine Auswahl an geeigneter Informationen wieder. Tabelle 6-2

Themengebiet Titel

\1\ Referenz auf den Beitrag

http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/66644434

\2\ Siemens Industry Online Support

http://support.automation.siemens.com

\3\ Systemhandbuch S7-400H

http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/60458386

\4\ MTBF http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/16818490

7 Historie Tabelle 7-1

Version Datum Änderung

V1.0 01/2013 Erste Ausgabe V1.1 01/2013 Bildänderung Kap. 2 V1.2 02/2014 Ergänzungen in Kap. 4.2