本章节介绍了共享设备的功能，优势，使用要求，使用规则，如何将智能设备作为共享设备，实现一个智能设备同时与2个IO控制器进行通信的示例，以及常见问题。
一、共享设备功能概述
信号模块可以被不同的IO控制器访问的IO设备被称为"共享设备"，智能设备也可以作为共享设备。对"共享设备"模块的访问可在不同的IO控制器之间进行分配，"共享设备"的每个子模块以独占方式分配一个IO控制器。这样就可以把现场多个临近的IO模块组合到一个IO设备中，节约了项目成本。下图1是"共享设备"功能的示意图。
图1. 共享设备
1.优势
● 通过减少额外的 IO 设备和模块降低成本● 通过减少额外的 IO 设备和模块降低空间需求● 通过停止 CPU-CPU 通信减轻通信负担及编程工作量● 在多个 CPU 中实现实时捕获 2.使用要求
● STEP 7 V12 SP 1及以上版本● IO 设备支持共享设备功能，例如接口模块 IM 155-6 PN ST● IO 控制器支持共享设备功能。如1500 CPU V1.1 及以上版本或 1200 CPU V4.1 及以上版本● 组态为智能设备的 CPU 可用作共享设备，需要在 STEP 7 中导出 GSD 文件，再将该 GSD 文件导入其它项目中并指定 IO 控制器。如1500 CPU V1.5 及以上版本或 1200 CPU V4.1 及以上版本。 3.组态规则
● 使用共享设备的 IO 控制器在不同的项目中创建。在每个项目中，必须注意应在每个站中对共享设备进行相同组态。只有一个 IO 控制器可以永远访问子模块。组态不一致会导致共享设备发生故障。● 如果相关 IO 控制器选择选项"使用路由器"(Use router)，则所有这些 IO 控制器中需设置相同的路由器地址。● 仅当模块或子模块分配给同一项目中的 I/O 控制器时，才能编辑模块或子模块的 I/O 地址。● 共享设备在每个项目中必须具有相同的 IP 参数和相同的设备名称。● 对于有权访问共享设备的所有 IO 控制器，发送时钟必须相同。● 连接共享设备子网的 S7 子网 ID 在所有项目中必须相同。● 仅当共享设备的 PROFINET 接口分配给本地 IO 控制器时，以下功能才可用：– IRT 操作– 优先化启动– 端口属性的参数分配 二、共享设备实验环境和内容在本应用实例中，通过以下产品进行智能设备共享功能组态，实现了2个IO控制器同时与一个智能设备进行PROFINET通信。
1.软件：
TIA V16 Professional
2.硬件：
CPU 1511-1PN V2.8CPU 1511C-1PN V2.8CPU1217C DC/DC/DC V4.4 三、共享设备功能组态
下面描述了如何使用 TIA V16 组态智能设备共享，添加三个IO控制器（PLC_I-Device、PLC_1 和 PLC_2），PLC_I-Device 用于组态智能设备，PLC-I-Device 的 GSD 文件在 PLC_1 和 PLC_2 中用于指定相应上位 IO 控制器的传输区。
1、设备添加及分配接口参数
1.1、打开TIA 项目视图，在菜单项目下选择新建，在弹出的创建新项目窗口选择项目名称（Share I-Device）和存储路径，然后点击创建按钮，如下图2所示
图2. 创建项目
1.2、在项目树下双击“添加新设备”，输入设备名称（PLC_1），选择控制器（6ES7511-1AK01-0AB0 版本V2.8），单击确定进入设备视图，如下图3所示
图3. 添加新设备
1.3、双击控制器以太网接口进入属性常规界面，为控制器添加子网及设置IP地址，如下图4所示。
图4. PLC_1 分配以太网地址
1.4、重复步骤1.2和1.3，添加控制器PLC_2（6ES7 217-1AG40-0XB0 版本V4.4），添加子网及设置IP地址，如下图5所示。
图5. PLC_2 分配以太网地址
1.5、重复步骤1.2和1.3，添加控制器PLC_I-Device（6ES7 511-1CK00-0AB0 版本V2.8），子网选择未联网及设置IP地址，去掉“自动生成PROFINET设备名称”，手动输入设备名称“Share I-Device”，如下图6所示。
图6.PLC_I-Device 分配以太网地址
2、为控制器PLC_I-Device配置智能设备
2.1、双击控制器PLC_I-Device接口，进入"属性>常规>操作模式"界面，勾选IO设备，如下图7所示。
图7. 操作模式
2.2、还是图7界面路径，点击实时设定，为共享设备分配可访问的控制器数量为2，如下图8所示。
图8. 可访问控制器数量
2.3、还是图7界面路径，点击智能设备通信，新建4个传输区，设置传输区地址及长度，编译通过后导出GSD文件存储后以供后续使用，如下图9所示。
图9. 智能设备通信
3、添加智能设备
3.1、点击菜单栏“选项”下的“管理通用站描述文件（GSD）”，安装步骤2.3导出的GSD文件，如下图10所示。
图10.安装GSD文件
3.2、在硬件目录下查找刚刚安装的GSD文件，“其它现场设备>PROFINET IO>PLCs&CPs>SIEMENS AG>PLC_I-Device"，将其拖拽至网络视图并未智能设备分配IO控制器
图11. 添加智能设备
3.3、为智能设备分配名称，这里注意要勾去自动生成PROFINET设备名称选项，并为图11中2个智能设备分配与源项目完全相同的设备名称，如下图12所示。
图12. 分配设备名称
4、配置智能设备的访问权限
4.1、分别为控制器PLC_1和PLC_2配置对智能设备共享的访问，进入"属性>常规>Share Device"界面，在这里选择控制器PLC_1访问传输区1和2，控制器PLC_2访问传输区3和4，如下图13所示。
图13. 共享设备访问
4.2、切换到工作区的“设备视图”，在列表栏的设备概览处分别为2个智能设备分配与控制器的传输地址区，这里只能设置有访问权限的传输区，如下图14所示。
图14. 分配IO地址
5、测试结果
分别编译和加载控制器（PLC_I-Device、PLC_1 和 PLC_2）
图15. 实验结果
四、常见问题
1、可以与智能设备进行IRT通信吗？
只有在智能设备操作模式中选择“PN接口的参数由上位IO控制器进行分配”后导出的GSD文件中的实时设定选项中才能进行同步设置。
2、智能设备最多可由多少IO控制器访问？
S7-1500 CPU最多被4个控制器同时访问，S7-1200最多被2个控制器同时访问。
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S7-1500如何选？西门子选型工具的正确打开方式刘宁宁 - 西门子TIA博途产品经理
赵正等西门子SIMATIC系统支持部技术专家
在进行西门子产品选型的时候，除了查看样本手册以外，也非常推荐大家使用西门子官方推出的选型工具：
TIA Selection Tool（TST），这是一款完全免费且免安装的工具。
TST官网链接：
https://www.siemens.com/cn/zh/products/automation/topic-areas/tia/tia-selection-tool.html
*无论是硬件产品还是软件工具，都可以在选型工具中找到最新的订货号。TST分为在线版和离线版，离线版下载后可直接运行。（离线版更新速度较快，建议选型前将离线版升级至最新）
在线版TST链接：
https://mall.industry.siemens.com/tst/#/Start
► 概览
右上角设置中可切换语言。
左侧导航栏：
目录 - 快速查看包括控制器、IO系统、面板、IPC、驱动、软件等西门子相关产品
项目 - 建立新的设备和组，同时查看已选择的设备组态和信息
组态 - 在通过“目录”选择相关产品或通过“项目”添加设备并选择设备后，即可自动跳转至“组态”界面
视图 - 可以为已选择的设备添加网络和拓扑连接
► 设备选型
项目-新建项目；在此项目基础上，创建新设备。
选择需要的设备类型，以S7-1500为例：
在“特定属性”设置中，可以选择CPU的使用条件，如：
是否是运动控制的场合，是否要满足故障安全要求
是否需要冗余
CPU使用的环境，包含温度、安装要求等
*在环境中可以选择针对极端环境和特殊行业的SIPLUS产品
在“运动控制”选项中，可在左侧设置相关的参数数据，根据右侧CPU不同利用率进行参考选择。 在“组态”中，可在对应位置选择电源、CPU和相应模块。 - 在“100”和“0”位置可以选择不同的PM电源(给PLC的控制电路供电)，PS电源(通过后面的背板总线和CPU及其他模块相连，为它们供电)
- 在“1”位置选择对应的CPU
之后可依次选取SIMATIC 存储卡、Runtime等选项，还可在“限制”中查看相关尺寸等信息： ► 导出选型清单
订单列表 - 导出，可选择导出为csv，xlsx，pdf格式的订单列表文件
选择左下方“导出信息”可以选择“在CAx中导出”和“导出规范文本。
选型与在线版基本一致，界面有细微区别。
除了为用户提供产品选择和配置外，TST在线版还可以导入和导出TIA Portal项目网络/拓扑视图。
*可以导入/导出基于TIA Portal或EPlan的AML格式文件文件，在TIA Portal或EPlan中进行导入。
S7-1500R/H 冗余系统，是指两个CPU并行处理相同的项目数据和相同的用户程序，通过两条冗余连接进行同步。如果一个CPU出现故障，另一个CPU会接替它进行控制。（除了CPU冗余外，通讯网络、甚至是IO信号都可以是冗余的，以保证个别自动化组件的故障不妨碍工厂运营）
其中，冗余系统作为“终极”的解决方案，在很多领域发挥着关键作用。通过这种方式，实现两个系统的并行运行。
01
S7-1500R/H 冗余系统可应用于很多领域：
S7-1500冗余系列CPU目前一共有四种，基本参数及订货号如下：
03
S7-1500冗余系统的典型方案中，包括一对冗余的CPU和一定数量的IO站，以及必要的交换机等。以下会介绍各个冗余CPU的典型架构。
如上图，在冗余系统的网络架构上，首先要有一个PROFINET环网，即MRP环网（介质冗余协议），通过MRP把CPU和IO设备以及交换机连接起来。
1513R和1515R系统的区别：
1515R集成了两个网络接口，X1用于IO设备连接，X2可以用于上位机通讯
1513R只有X1一个接口，除了连接IO设备以外，如果要连接HMI或者其他系统，需要增加交换机或者通过3端口的ET 200SP接口模块引出
*PROFINET环网中的交换机要支持MRP协议及H-Sync转发功能
| CPU 1517H和1518HF冗余系统
典型架构
1517H和1518HF系统与1500R系统主要区别：
如需获取更多关于冗余的信息，可通过小程序查看并下载S7-1500RH系统手册：
最后，附上四款冗余CPU珍贵的“全家福”：（首次齐聚） 下期会结合具体场景，进一步介绍冗余的应用。
WinCC与 S7-200 SMART的OPC通讯(SIMATIC NET)原文作者：
张发达 - 西门子数字化工业集团自动化部系统支持
WinCC V7.5 SP1集成了SIMATIC NET V16软件，可通过OPC方式与 S7-200 SMART通讯。所能支持的最大PLC数量与授权相关。
- SOFTNET-IE S7 Lean : 8个 (此授权WinCC已含)
- SOFTNET-IE S7 : 64个(此授权需另外订购)
- SOFTNET-IE S7 Extended : 207个(此授权需另外订购)
官方公开的技术文档要求安装经典版或博途版 STEP 7 软件，通过建立PC Station的方式实现的，这对仅使用S7-200 SMART的PLC的用户可能是个头疼的问题。
这儿介绍种更简单的组态方式，无需STEP 7和PC Station
具体的步骤如下：
OPC服务器端设定
单击“开始”按钮，点击 “Siemens Automation-〉SIMATIC-〉Communication Settings。
在shut down OPC Server下，启动OPC Server。在OPC protocol selection下使能S7协议
单击COML S7，新建S7连接，设定如下：
通讯伙伴为”S7-300/400” (你没看错，就是选这个)
IP地址192.168.0.2（S7-200 SMART的IP地址）
TSAP设置为03.00或03.01
右键Module启用Enable COML S7 Connectionlists
在弹出的对话框“是否使能COML S7”， 选择“Yes”
在“开始”菜单中 ，搜索并打开STATION CONFIGURATOR。
在Station ConfigurationEditor中，选择Diagnostics”选项，在该诊断区可以查看COML S7连接是否已经激活。
从 “开始”菜单中，搜索并打开 SIMATIC NET 中集成的 OPC Scout.
在COM Server> Local COMserver>OPC.SIMEATIC NET> S7_CONNECTION_1>objects路径下
建立变量：MD20/ MD24/ MD28/ VB10/ Q0.1/ I 0.1
Scout 也是OPC 客户端，可测试与CPU的通信连接
若通信质量为“good”，说明通信正常。
WinCC OPC客户端组态
在WinCC Configuration Studio中，右击“变量管理”，选择“添加新的驱动程序”，添加OPC
右键 “OPC Groups” ，点击“系统参数”。
在弹出“OPC 条目管理器”窗口中，选择“OPC.SimaticNET.1”，点击“浏览服务器”
在“过滤标准”窗口中选择“下一步” 进行搜索。
在变量列表中选择所需要的变量，点“添加条目”按钮添加所需变量，此时会自动要求你建立一个新连接，并将变量添加到这个连接中， 按此步骤添加所有需要的变量。
成功添加完变量后，WinCC 中变量管理中将显示已经添加的 OPC 连接和变量
激活WinCC 项目，在变量管理中查看变量的值
WinCC与S7-1500 R/H系统通信原创作者： 张占领 - 西门子工业技术支持中心 此文为摘选
WinCC与S7-1500R/H冗余系统通信有2种方式方法1.
WinCC通过S7-1500R/H的系统IP通信，这时S7-1500R/H的2个CPU被看作1个PLC，系统IP自动连接到主PLC。当主PLC宕机后，WinCC通过此系统IP自动切换到备用PLC上。这种方式组态简单，与单PLC无异，WinCC通信连接中的IP地址输入S7-1500R的系统IP即可。
这种方式适用PC是单网卡的网络结构
方法2.
WinCC V7.5 SP1 开始支持通过”系统变量“控制的S7-1500R/H冗余通信。可支持单网卡的网络，也可支持双网卡的冗余网络。
原理：WinCC与主PLC的固定IP通信，监视”通讯连接状态的系统变量“，当主PLC宕机后，WinCC通过“通信控制变量”切换到备用PLC的固定IP进行通讯。
组态步骤如下：
第一步：创建连接
在WinCC中创建CPU1的连接，用其固定IP地址
第二步：创建系统变量
在WinCC连接下，手动创建系统变量，变量名格式为“@连接名称@变量名称”。变量地址为空或者使用PLC中没有用到的地址。其变量名称和数据类型如下
“@@ForceConnectionState” ：用来建立/终止冗余连接，设置为1：建立连接，设置为0：断开连接。这里此变量建议设置初始值为1
“@@ConnectionState” ：用来反馈冗余连接状态， 值为1时代表连接已经建立，值为0时代表连接已经断开
“@@ConfiguredAddress” ：用来反馈所组态的连接参数属性。格式为“AccessPoint=访问点名称;IPAddress=PLC IP地址;”
“@@AlternativeAddress” ：设置与备用 CPU（CPU2） 的连接的参数属性，格式为“AccessPoint=访问点名称;IPAddress=备用PLC IP地址;”，需要设置初始值备用连接和组态的连接可以使用同一个访问名，也可以使用不同的访问名。使用不的访问名时，WinCC可以指定两块网卡分别连接S7-1500R的两个CPU。 “@@CurrentAddress” ：反馈当前连接的参数属性。
“@@UseAlternativeAddress” ： 设置使用组态的连接还是备用连接，设置为1：使用备用连接，设置为0：使用组态的连接。
“@@OpStateConfiguredAddress ” ：读取S7-1500R的CPU1 当前的操作模式，0: not connected，4: STOP，6: STARTUP，8: RUN，22: SYNCUP。
“@@>@OpStateConfiguredAddress” ：读取S7-1500R的CPU2 当前的操作模式，0: not connected，4: STOP，6: STARTUP，8: RUN，22: SYNCUP。
“@@RedundantCPUs” ：指示所连接的控制器是否冗余，设置为1：代表所连接的PLC是S7-1500R/H，设置为0代表所连接的PLC是非冗余的S7-1200/1500。这里设置初值为1。
第三步：变量赋初值
为“@AlternativeAddress”和 “@RedundantCPUs” 赋初值。
“@AlternativeAddress”为“AccessPoint=CP_H1_1:;IPAddress=192.168.1.2; ”
“@RedundantCPUs”为1。
第四步：创建全局动作
通过变量“@UseAlternativeAddress”设定WinCC的连接参数，包括访问点和PLC IP地址。
注意：修改“@UseAlternativeAddress”的值后，需重新置位 “@ForceConnectionState”。
1、创建全局VBS动作
创建全局VBS动作，自动切换WinCC连接参数，包括下面2种情况：
（1）当前连接中断
（2）S7-1500/1200 被置STOP模式
判断方法：
（1）@ConnectionState=0代表当前连接中断。
（2）WinCC连接正常时（@ConnectionState=1）
当@UseAlternativeAddress = 0并且@OpStateConfiguredAddress = 4时，代表当前WinCC连接到CPU1，并且所连接的CPU为STOP模式。
当@UseAlternativeAddress = 1并且@ OpStateAlternativeAddress = 4时，代表当前WinCC连接到CPU2，并且所连接的CPU为STOP模式。
VBS动作脚本
以上脚本可以在WinCC帮助中搜索‘VBS381’来获取
2、VBS动作的触发器
当WinCC连接中断或所连CPU的操作模式变为STOP时，需要触发切换脚本。
设置VBS动作的触发器
第五步：启动运行
在WinCC启动列表中选择“全局脚本运行系统”，然后激活WinCC运行系统。
可以看到，当WinCC与主PLC连接网络中断或主PLC变成STOP模式时，WinCC连接都会切换连接至备用PLC，保证正常通信。
说明：1、WinCC使用两块网卡和S7-1500R/H通信
WinCC可组态不同的网卡进行通信。设置变量“@AlternativeAddress”使连接不同的访问名，本文中，主连接使用访问名“CP_H1_1:”，备用连接使用访问名“CP_H1_2:”，这样WinCC就可以使用两块不同的网卡分别连接冗余的两个CPU。
2、如何确保WinCC连接到主CPU
WinCC通过系统IP与S7-1500R/H通信时，是系统主动识别并连接到主CPU的。但WinCC通过系统变量控制通信连接的方式，则不一定，需要确保WinCC中设定的主连接（如IP地址）是指向当前实际的主CPU (S7-1500面板上显示P为主CPU，B为备CPU).
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