西门子6ES7531-7PF00-0AB0

西门子6ES7531-7PF00-0AB0

上海朕锌电气电气设备有限公司

*三章SIMATIC S7-1500 R/H 同步原理

     冗余系统至少有两个相同的设备例如CPU，用于增加系统的可用性。两个CPU中间的数据同步也是非常重要的，否则在主-备CPU切换的过程中会产生数据的抖动，从而对设备造成损害，所以冗余系统的无扰切换时非常重要的。

3.1 几种冗余同步的方式

    不同品牌的冗余系统同步的方式也是不同的，常见的同步方式如图3-1所示。

     **种方式为周期同步，这种方式比较简单，由于两个CPU执行速度不同，一个周期内可能会产生数据的偏差，在这个偏差还没有进行同步时主-备CPU进行切换，输出的数据可能发生抖动。

     *二种方式为时间同步，是在**种方式下进行再优化，尽量减少主-备CPU进行切换时的数据偏差。只是减少出现偏差的概率，但是还是会出现。

     *三种方式为命令同步，不管指令是否会产生数据的偏差都进行同步，这样的好处是主-备CPU无扰切换，缺点是同步占用大量的CPU资源，降低了CPU的性能。

3.2 S7-400H的同步方式

     介绍S7-1500R/H系统为什么还要介绍S7-400H的同步原理，因为S7-1500R/H是在S7-400H基础上再次进行了优化，回顾过去可以更清楚S7-1500R/H的工作原理。两者的同步原理仍然是相同，都是采用了事件同步的机制，即凡是可能产生数据偏差的事件都需要同步，例如：

● 直接访问 I/O 设备

● 中断循环程序执行的事件

● 更新用户时间，例如 S7 定时器

● 更新过程映像

● 通过通信功能更改数据

● 访问不同的 CPU 上可能不同的数据，例如当前时间、系统时间或运行系统消息

     同步原理如图3-2。L PIW100指令为立即访问输入信息即立即读（没有经过过程影像区，不能保证数据的一致性），可能会造成数据的偏差，执行指令后进行同步，同步完成后执行下一条指令。

     S7-400H数据偏差的调整是同步，即有数据偏差立即同步，同步完成后再执行下一条指令，事件同步的执行与程序的执行的同步的，如图3-3所示。

     从图3-3中可以看到，数据偏差调整与程序运行是同步的，并且是双向的，例如，一个I/O站点如果只连接备用CPU（网线中断），I/O的数据可以从备用CPU通过同步光纤传递到主CPU中，此外程序如果下载到备用CPU，也可以同步到主CPU中。同步调整数据偏差的方式除了造成CPU的运行负荷外，同步的数据也会比较大，这也是为什么在S7-400H的使用时不建议使用外设地址即PIW或者PQW、S5定时器和计数器等方式。

3.3 S7-1500R/H的同步方式

     S7-1500R/H同样采用事件同步的方式，但是数据偏差的调整是异步的，即同步事件与CPU的运行是异步的。此外同步的方向是单向的（除通信以外），例如，一个I/O站点如果只连接备用CPU（网线中断），I/O的数据不能从备用CPU通过同步光纤传递到主CPU中（S7-1500R通信线中断就不能运行在冗余模式下）、程序的下载只能通过主CPU等，异步偏差数据调整方式如图3-4所示。

     与同步调整数据偏差的方式不同，异步调整方式在备用CPU中使用一个缓存区存储主CPU同步的数据，当然主-备CPU不固定，哪一个CPU先启动哪一个就是主CPU，所以每一个CPU中都有缓存区。异步调整方式分为两种，**种情况，主CPU运行的快，如图3-5所示。

     主CPU 比备用CPU块的情况下，例如HMI与备用CPU进行通信，导致备用CPU的运行变慢，经过同步事件时，例如一个读取外设输入指令，主CPU将发送需要同步的数据到备用CPU的缓存区中，备用CPU运行到该同步点时提取缓冲区中的同步数据并清除该数据。这样将保证CPU一直快速运行，减少CPU同步的负荷。如果主-备相差过大，系统将自动补偿。

     *二种情况，主CPU运行的慢，如图3-6所示。

     使用系统IP通信方式，大部分是与主CPU进行通信），备用CPU经过同步事件点时，等待主CPU运行到该点，