容错 S7 连接，概述

PC 站与 S7-400H 自动化系统之间通过冗余通信路径进行通信。 通过非冗余连接路径建 立标准 S7 连接时，容错 S7 连接可通过这些冗余连接路径实现容错通信。

从应用角度看，容错 S7 连接与标准 S7 连接的作用相同。 这意味着上述所有 S7 协议的 服务均可使用。 而且现有应用无需修改即可使用。

但与标准 S7 连接相比，容错 S7 连接可以同时使用两条连接路径（共四条可选连接路 径），这样一来，当其中一条连接路径出现故障时，并不会中止连接。 监视和同步机制 可确保，主动冗余连接路径失效时会被检测到，并且被动（冗余）连接路径将自动接管通 信。 连接本身保持已建立的状态。 应用程序并不会察觉到该故障切换，但可以通过诊断 界面检测到这一过程（另请参见“诊断、调试、维护和运行 (页 62)”部分）

能否在两个 PC 站之间使用容错 S7 连接？

不可以，与标准 S7 连接不同的是，容错 S7 连接只能用于连接 PC 站与 SIMATIC H 站。

2.7 S7 协议 阅读“SIMATIC NET PC 软件”安装说明中“使用 VMware vSphere 时的安装和组态”部分的 要求、注意事项和限制。

● 组态为“IE General”的以太网适配器（SIMATIC NET PC 软件 V8.2 版本以上，仅限 ISO-on-TCP，1 个 PC 站上最多 2 个 CP，无法增大冗余度）

● CP 1612 A2（仅限 Windows 7 和 Server 2008 R2，SIMATIC NET PC 软件 V8.2 版 本以上，仅限 ISO-on-TCP，1 个 PC 站上最多 2 个 CP，无法增大冗余度）

有关可使用的特定类型的 CP 数以及可用的连接数的信息，请参见相应的组态限制信息。

组态限制信息请参见此条目 ID 下的支持页面： 15227599 (http://support.automation.siemens.com/WW/view/zh/15227599) 对于容错 S7 连接，建议仅使用相同类型的 CP。

对于如何使用 S7 H 系统中的接口模块，请阅读相关系统文档。

基于 2 条路径的容错 S7 连接有哪些属性？

此容错 S7 连接具有两条通信路径。 一个组件发生故障将导致故障自动切换到另一个冗余 通信路径。

以下时序图显示了数据传送期间出现问题时的事件顺序。

图 2-25 故障切换到备用路径

容错 S7 连接具有两个可用连接路径，连接路径 1 和备用连接路径 2。最初，路径 1 用于 传送用户数据，备用路径则通过周期性传送保持连接包保持打开状态（该周期比监视时间 短）。 时间 t1 处出现问题（红色）。

经过两次监视时间之后（图中显示为检测时间），问题被检测到并且连接路径被标记为不 可用。 此时立即故障切换到备用连接，继续传送用户数据。 未使用的连接路径显示为灰 色。 如果由于出现问题导致连接路径不可用，则该路径以阴影线显示。

2.7 S7 协议

由于监视机制会周期性地检查连接路径，因此只有在经过这样一个周期加以修复后才会故 障恢复为路径 1。 之后便可继续正常运行。

S7 连接在整个期间均处于建立状态。 只有在修复路径 1 之前或修复路径 1 后故障恢复期 间（即时间 t1 和 t4 之间），备用路径也出现问题时，S7 连接才会中止并需要重新连接。

在此连接路径上存在主动数据通信并且使用 ISO 协议时，检测出线路上中断的时间小于 一秒。 ISO-on-TCP 的故障切换时间取决于组态的监视时间（见组态）。

基于 2 条路径的容错 S7 连接具有哪些工厂组态？

例如，双路径通信可采用以下组件建立（另请参见下图）：

● SIMATIC H 站，两个机架，每个带一个 CP

● 2 个网络

● PC 站，带 2 个 CP，如 CP 1623

图 2-26 基于 2 个网络的双路径冗余示例

说明

如果要通过 ISO-on-TCP 将容错 S7 连接用于 H 站的 CPU 417-5H，还可以通过 CPU 的 网络接口直接实现此功能。 这种情况下，选择 CPU 接口作为连接伙伴（另请参见“组态 (页 61)”部分）。 这不适用于使用 ISO 协议的连接。 “基于 2 个网络的双路径冗余示例”图 显示了如何通过 H 站的 CP 进行通信。

说明

也可以仅仅通过一个网络和 PC 站中的一个 CP 来使用容错 S7 连接。 这种情况下，两条 连接路径使用相同的网络。 如果采取其它适当的措施提高网络基础设施的可用性，则此 类组态非常实用。 但仍建议使用上述组态。

基于 4 条路径的容错 S7 连接有哪些属性？

与双路径连接相比，基于 4 条路径的容错 S7 连接在出现问题时可使用另外 2 条连接路 径。

如果已将容错 S7 连接组态为最大 CP 冗余（4 条路径），有用路径或备用路径发生故障 后，则会建立另一个连接路径（假定可用）。 根据组态的不同，故障切换过程可能需要 花费一些时间。 随后连接再次处于“冗余”状态（通过新路径）。

说明

调试期间，务必检查额外的连接路径是否确实可用，例如依次在路径 1 和路径 2 上引入 问题，检查系统是否会故障切换到路径 3 和路径 4（另请参见“诊断、调试、维护和运行 (页 62)”部分）。

下图显示了连接路径 1 出现问题时的响应示例：

图 2-27 故障切换到冗余度增大的容错 S7 连接的备用路径和路径 3

图中显示了所有 4 条连接路径，其中本例中只使用前 3 条。 当出现问题并经过一段检测 时间后，路径 2 开始使用（绿色）。 检测到路径 1 不再可用时，将添加之前未使用的路

2.7 S7 协议

径 3 作为备用路径（黄色）。 未使用的路径采用灰色显示（由于出现问题而导致不可用 的路径以阴影线显示）。

修复之后，检测到路径 1 可再次使用，理想情况下会故障恢复到路径 1。

说明

出现问题并且成功故障切换到附加连接路径后，由于再次存在备用连接路径，因此连接将 再次处于“冗余”状态。 但这种状态目前并不理想，因为根据组态的不同，可能无法保证组 件再次出现故障时仍可继续维持连接。

基于 4 条路径的容错 S7 连接具有哪些工厂组态？

只有 HARDNET 模块可用于 4 路径通信。 CPU 接口也不可使用。

基于 2 个网络的 4 路径通信

举例来说，基于四条路径的冗余性更高的容错通信可通过以下组件构建：

● SIMATIC H 站，两个机架，每个带两个 CP

● 2 个网络

● PC 站，带 2 个 CP（如 CP 1623）

图 2-28 基于 2 个网络的 4 路径组态示例

说明

CPU 417-5H 的网络接口不适用于 4 路径连接。原因： 容错 S7 连接中无法组合运行 CP。 但是，除 4 路径连接外，CPU 接口的双路径连接仍可运行。

请注意，当连接路径 2 和路径 3 相继出现故障后，冗余将不再适用，因为路径 1 和路径 3 指向 SIMATIC H 站系统的相同部分，而当系统的该部分出现问题时，将导致连接立即 中止。 这同样适用于以下示例。

基于 4 个网络的 4 路径通信

另一种方案是下图所示的基于 4 个网络的 4 路径通信。 要使用这种方案，需要对 PC 站 中的 4 个以太网 CP 全都进行组态。

图 2-29 基于 4 个网络的 4 路径组态示例

说明

最后，还可以实现基于单一网络的 4 路径通信。 这种情况下，PC 站中只有 1 个 CP 处于 激活状态，而且所有 4 条连接路径均使用同一网络。 如果使用其它方法（例如在网络中 使用冗余服务器和冗余环网）确保网络和 PC 站的可用性，这种组态非常实用。

使用基于 ISO-on-TCP 的容错 S7 连接时需要注意哪些事项？

使用基于 ISO-on-TCP 的容错 S7 连接时，需记住 PC 站上的连接监视在应用程序的进程 空间中运行，并且只有在应用程序进程始终具有足够的系统可用资源（尤其是 CPU 计算 能力）时才能够正常工作。

使用基于 SOFTNET 模块和 ISO-on-TCP 的容错 S7 连接时需要注意哪些事项？

操作 SOFTNET 模块和 ISO-on-TCP 协议时，需注意以下事项：

2.7 S7 协议

通过 ISO-on-TCP 进行传输最终仍是使用 TCP/IP 协议。 借助 SOFTNET，IP 路由由 PC 的操作系统进行处理。 这意味着选择地址时需要确保 IP 路由是唯一的，以便各连接路径 的通信都基于正确的接口实现。

也就是说： PC 站以及 S7-400H 子站中连接的所有 CP 的 IP 地址必须位于不同的子网 中。 下图显示了使用 140.1.* 和 140.2.* 这两个子网的示例。 确保涉及的所有 CP 上均使 用了正确的子网掩码（此处为 255.255.0.0）。 这同样适用于 PC 站中安装的所有未组态 SOFTNET 模块。

图 2-30 基于 SOFTNET 和 ISO-on-TCP 的容错 S7 连接

否则将出现以下错误：

● 假设使用的子网已连接（例如通过冗余环网），而且 IP 地址的子网部分不是唯一的。

某些情况下，两条连接路径将通过相同的物理连接路径进行路由。 只有当其中一条连 接路径出现问题时，连接才会建立冗余并中止。

这类明显的冗余极为危险，因为只有出现问题时才会注意到此点。 用户可以并且应该 通过逐个断开通信网络中的各个 CP，确定连接是否切换到非冗余状态来对此进行检 查（另请参见“诊断、调试、维护和运行 (页 62)”部分）。

● 如果各子网在物理上是独立的，但 IP 地址的子网部分不是唯一的，则当所有连接路径 都通过相同网络进行路由时，可能无法建立冗余连接。 相应的连接伙伴也不可访问。

说明

使用 HARDNET 模块时，此类问题便不会发生，因为 TCP/IP 通信由模块本身进行处 理。 但即便如此，用户仍应确保整个网络中的 IP 地址是正确的。