HiSERVER冗余服务器介绍(经典)精品PPT课件

第二十二章冗余系统组态王提供全面的冗余功能，能够有效地减少数据丢失的可能，增加了系统的可靠性，方便了系统维护。

组态王提供三重意义上的冗余功能，即双设备冗余、双机热备和双网络冗余。

本章将分三节分别详细讲述这三种冗余方式的特点和实现方法。

22.1 双设备冗余22.1.1双设备冗余概述双设备冗余,是指设备对设备的冗余，即两台相同的设备之间的相互冗余。

对于用户比较重要的数据采集系统，用户可以用两个完全一样的设备同时采集数据，并及组态王通讯。

系统结构示意如图22.1：主设备从设备图22.1 双设备冗余示意图正常情况下，主设备及从设备同时采集数据，但组态王只及主设备通讯，若主设备通讯出现故障，组态王将自动断开及主设备的连接，及从设备建立连接，从设备由热备状态转入运行状态，组态王从从设备中采集数据。

此后，组态王一边及从设备通讯，一边监视主设备的状态，当主设备恢复正常后，组态王自动停止及从设备的通讯，及主设备建立连接，进行通讯，从设备又处于热备状态。

这样就要求从设备及主设备应完全一样，即两台设备要完全处于热备状态。

而且组态王中在定义该设备的IO变量时，只能定义变量及主设备建立连接，而从设备无需定义变量，完全是对主设备的冗余。

22.1.2双设备冗余的功能具体地说双设备冗余主要是实现数据的不间断采集。

由于采用了设备冗余，因此一旦主设备通讯出现中断，从设备可以迅速将采集到的数据传给主设备继续及组态王进行通讯，从而保持数据的完整性。

22.1.3 双设备冗余的设置22.1.3.1 双设备冗余设置的步骤双设备冗余定义的步骤大致为：◆从设备定义◆主设备定义变量定义（主设备）双设备冗余设置一般先定义从设备，然后再定义主设备，定义主设备时可将已定义的设备定义为从设备。

也可以同时将两个设备都定义，然后再指定住、从设备。

22.1.3.2 从设备定义从设备的设置及一般的I/O设备设置方法相同，工程人员根据设备配置向导就可以完成从设备的配置，具体设置方法请参见“第六章 IO设备管理”。

服务器冗余是指重复配置系统的一些部件，当系统发生故障时，冗余配置的部件介入并承担故障部件的工作，由此减少系统的故障时间。

一、在服务器里，冗余系统配件主要有：1、电源：高端服务器产品中普遍采用双电源系统，这两个电源是负载均衡的，即在系统工作时它们都为系统提供电力，当一个电源出现故障时，另一个电源就承担所有的负载。

有些服务器系统实现了DC的冗余，另一些服务器产品如Micron公司的Net FRAME 9000实现了AC、DC的全冗余。

2、存储子系统：存储子系统是整个服务器系统中最容易发生故障的地方。

以下几种方法可以实现该子系统的冗余。

（1）磁盘镜像：将相同的数据分别写入两个磁盘中。

（2）磁盘双联：为镜像磁盘增加了一个I/O（输入/输出）控制器，就形成了磁盘双联，使总线争用情况得到改善。

3、RAID：廉价冗余磁盘阵列（Redundant array of inexpensive disks）的缩写。

顾名思义，它由几个磁盘组成，通过一个控制器协调运动机制使单个数据流依次写入这几个磁盘中。

RAID3系统由5个磁盘构成，其中4个磁盘存储数据，1个磁盘存储校验信息。

如果一个磁盘发生故障，可以在线更换故障盘，并通过另3个磁盘和校验盘重新创建新盘上的数据。

RAID5将校验信息分布在5个磁盘上，这样可更换任意一个磁盘，其余与RAID3相同。

4、 I/O卡：对服务器来说，主要指网卡和硬盘控制卡的冗余。

网卡冗余是在服务器中插上双网卡。

冗余网卡技术原为大型机及中型机上的技术，现在也逐渐被PC服务器所拥有。

PC服务器如Micron公司的NetFRAME9200最多实现4个网卡的冗余，这4个网卡各承担25％的网络流量。

康柏公司的所有ProSignia/Proliant服务器都具有容错冗余双网卡。

5、 PCI总线：代表Micron公司最高技术水平的产品Net FRAME 9200采用三重对等PCI技术，优化PCI总线的带宽，提升硬盘、网卡等高速设备的数据传输速度。

SIMATICS7-1500S7-1500R/H 冗余系统系统手册法律资讯警告提示系统为了您的人身安全以及避免财产损失，必须注意本手册中的提示。

人身安全的提示用一个警告三角表示，仅与财产损失有关的提示不带警告三角。

警告提示根据危险等级由高到低如下表示。

危险表示如果不采取相应的小心措施，将会导致死亡或者严重的人身伤害。

警告表示如果不采取相应的小心措施，可能导致死亡或者严重的人身伤害。

小心表示如果不采取相应的小心措施，可能导致轻微的人身伤害。

注意表示如果不采取相应的小心措施，可能导致财产损失。

当出现多个危险等级的情况下，每次总是使用最高等级的警告提示。

如果在某个警告提示中带有警告可能导致人身伤害的警告三角，则可能在该警告提示中另外还附带有可能导致财产损失的警告。

合格的专业人员本文件所属的产品/系统只允许由符合各项工作要求的合格人员进行操作。

其操作必须遵照各自附带的文件说明，特别是其中的安全及警告提示。

由于具备相关培训及经验，合格人员可以察觉本产品/系统的风险，并避免可能的危险。

按规定使用 Siemens 产品请注意下列说明：警告Siemens 产品只允许用于目录和相关技术文件中规定的使用情况。

如果要使用其他公司的产品和组件，必须得到 Siemens 推荐和允许。

正确的运输、储存、组装、装配、安装、调试、操作和维护是产品安全、正常运行的前提。

必须保证允许的环境条件。

必须注意相关文件中的提示。

商标所有带有标记符号 ® 的都是 Siemens AG 的注册商标。

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责任免除我们已对印刷品中所述内容与硬件和软件的一致性作过检查。

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印刷品中的数据都按规定经过检测，必要的修正值包含在下一版本中。

Siemens AG Digital Industries A5E41815205-AEⓅ 02/2023 本公司保留更改的权利Copyright © Siemens AG 2018 - 2023.保留所有权利目录1 简介 (10)1.1 S7-1500R/H 文档指南 (12)1.1.1 信息类 S7-1500R/H (12)1.1.2 SIMATIC 技术文档 (13)2 安全信息 (16)2.1 安全性信息 (16)2.2 常规安全说明 (16)2.2.1 本文档中的警告 (16)2.2.2 安全符号 (17)2.2.2.1 无防爆保护的设备 (17)2.2.2.2 有防爆保护的设备 (18)2.2.3 预期用途 (19)2.2.4 对设备和备件进行改造 (19)2.2.5 目标群体和人员资质 (20)2.2.6 个人防护装备 (20)2.2.7 开放源代码软件 (21)2.2.8 安全操作 (22)2.2.8.1 操作电气部件 (22)2.2.9 残余风险 (22)2.2.9.1 带电部件 (22)2.2.9.2 导电污染 (23)2.2.9.3 激光辐射 (23)2.2.9.4 过热 (24)2.2.9.5 不安全的运行状态 (24)2.2.10 紧急情况下的行为 (25)2.2.11 材料损坏 (25)2.2.11.1 运输和存放 (25)2.2.11.2 安装和连接 (25)3 新属性/功能 (26)4 系统概述 (32)4.1 什么是 S7-1500R/H 冗余系统？ (32)4.1.1 应用范围 (32)4.1.2 S7-1500R/H 冗余系统的工作原理 (37)4.1.3 工厂组件与自动化层级 (48)4.1.4 可扩展性 (49)4.1.5 特点概述 (54)4.2 组态 (55)4.2.1 S7-1500R 冗余系统的结构 (55)4.2.2 S7-1500H 冗余系统的结构 (56)4.2.3 采用 SIMATIC S7-1500HF 的故障安全系统的组态 (57)4.2.4 组件 (59)4.3 S7-1500 R/H-CPU (61)4.3.1 CPU 技术规范概述 (62)4.3.2 冗余 (63)4.3.3 安全性 (73)4.3.4 信息安全 (77)4.3.5 诊断 (79)4.3.6 跟踪 (81)4.3.7 PID 控制 (83)4.4 通信 (86)4.4.1 系统和设备 IP 地址 (86)4.4.2 集成通信接口 (88)4.4.3 HMI 设备 (89)4.5 电源 (90)4.6 软件 (91)4.6.1 TIA Portal (91)4.6.2 SINETPLAN (92)4.6.3 PRONETA (92)4.6.4 SIMATIC Automation Tool (93)5 应用规划 (94)5.1 要求 (94)5.2 与 S7-1500 自动化系统相比存在的限制条件 (98)5.3 组态版本 (100)5.3.1 PROFINET 环网中连接了 IO 设备的 S7-1500R/H 组态 (101)5.3.2 采用交换机和其它线型拓扑的 S7-1500R/H 组态 (103)5.3.3 S7-1500H 的特定组态变型 (105)5.3.3.1 采用 S2 设备和交换机的线型拓扑组态 (105)5.3.3.2 包含 R1 设备的 PROFINET 环网组态 (107)5.3.3.3 包含采用 MRP 互连的 R1 设备和交换机的 PROFINET 环网组态 (111)5.3.3.4 包含 R1 设备的 PROFINET 环网和包含 S2 设备的 Y 型交换机的组态 (113)5.3.3.5 包含 R1 设备的线型拓扑组态 (116)5.3.3.6 包含 R1 设备和交换机的线型拓扑组态 (118)5.3.3.7 包含 R1 设备和带 S2 设备的 Y 型交换机的线型拓扑组态 (120)5.3.3.8 包含 S2 设备的组合型拓扑组态 (123)5.3.3.9 包含 R1 设备的组合型拓扑组态 (125)5.3.3.10 不含附加设备的组态 (127)5.4 冗余案例 (129)5.4.1 简介 (129)5.4.2 主 CPU 故障 (129)5.4.3 备用 CPU 故障 (132)5.4.4 PROFINET 环网中的 PROFINET 电缆故障 (133)5.4.5 S7-1500H 特定冗余案例 (135)5.4.5.1 S7-1500H 中的一条冗余连接故障 (136)5.4.5.2 S7-1500H 中的两个冗余连接均发生故障（间隔超过 55 ms） (138)5.4.5.3 PROFINET 环网中的两个冗余连接和 PROFINET 电缆均发生故障 (140)5.4.5.4 备用 CPU 的 PROFINET 环网中的两根 PROFINET 电缆故障 (142)5.4.5.5 PROFINET 环网中 R1 设备中的接口模块故障 (144)5.4.5.6 R1 设备主 CPU 的 PROFINET 环网中的两条 PROFINET 线路故障 (146)5.4.5.7 线型拓扑中两个 R1 设备之间的两条 PROFINET 线路故障 (147)5.4.5.8 线型拓扑中两个 S2 设备之间的 PROFINET 线路故障 (150)5.5 故障案例 (152)5.5.1 PROFINET 环网中的 IO 设备发生故障 (153)5.5.2 PROFINET 环网中的交换机（采用额外的线型拓扑）发生故障 (154)5.5.3 S7-1500R 特有的故障案例 (157)5.5.3.1 S7-1500R 中的 PROFINET 环网中有两处电缆中断（间隔大于 1500 ms） (157)5.5.3.2 S7-1500R 中的 PROFINET 环网中有两处电缆中断（间隔不超过 1500 ms） (159)5.5.3.3 PROFINET 环网中的 IO 设备发生故障时主 CPU 发生故障 (161)5.5.4 S7-1500H 特有的故障案例 (164)5.5.4.1 S7-1500H 中的两个冗余连接均发生故障（间隔未超过 55 ms） (164)5.5.4.2 S7-1500H 中的一个冗余连接和主 CPU 故障 (166)5.5.4.3 主 CPU 的 PROFINET 环网中的两根 PROFINET 电缆故障 (169)5.5.4.4 HF-CPU 的安全状态使冗余系统失效 (171)5.5.4.5 R1 设备中的接口模块和 PROFINET 环网两个位置的 PROFINET 线路出现故障。

服务器冗余是指重复配置系统的一些部件，当系统发生故障时，冗余配置的部件介入并承担故障部件的工作，由此减少系统的故障时间。

一、在服务器里，冗余系统配件主要有：1、电源：高端服务器产品中普遍采用双电源系统，这两个电源是负载均衡的，即在系统工作时它们都为系统提供电力，当一个电源出现故障时，另一个电源就承担所有的负载。

有些服务器系统实现了DC的冗余，另一些服务器产品如Micron公司的Net FRAME 9000实现了AC、DC的全冗余。

2、存储子系统：存储子系统是整个服务器系统中最容易发生故障的地方。

以下几种方法可以实现该子系统的冗余。

（1）磁盘镜像：将相同的数据分别写入两个磁盘中。

（2）磁盘双联：为镜像磁盘增加了一个I/O（输入/输出）控制器，就形成了磁盘双联，使总线争用情况得到改善。

3、RAID：廉价冗余磁盘阵列（Redundant array of inexpensive disks）的缩写。

顾名思义，它由几个磁盘组成，通过一个控制器协调运动机制使单个数据流依次写入这几个磁盘中。

RAID3系统由5个磁盘构成，其中4个磁盘存储数据，1个磁盘存储校验信息。

如果一个磁盘发生故障，可以在线更换故障盘，并通过另3个磁盘和校验盘重新创建新盘上的数据。

RAID5将校验信息分布在5个磁盘上，这样可更换任意一个磁盘，其余与RAID3相同。

4、 I/O卡：对服务器来说，主要指网卡和硬盘控制卡的冗余。

网卡冗余是在服务器中插上双网卡。

冗余网卡技术原为大型机及中型机上的技术，现在也逐渐被PC服务器所拥有。

PC服务器如Micron公司的NetFRAME9200最多实现4个网卡的冗余，这4个网卡各承担25％的网络流量。

康柏公司的所有ProSignia/Proliant服务器都具有容错冗余双网卡。

5、 PCI总线：代表Micron公司最高技术水平的产品Net FRAME 9200采用三重对等PCI技术，优化PCI总线的带宽，提升硬盘、网卡等高速设备的数据传输速度。

服务器基础知识介绍目录一、服务器的基本概念二、服务器关键部件介绍三、服务器对接存储技术四、服务器对接网络技术一、服务器的基本概念1.1 服务器是什么1.2 服务器概述1.3 服务器设备的物理结构1.4 服务器系统的软件框架服务器是什么英文名称为“Server”，是在网络上提供各种服务的高性能计算机。

服务器的应用模型C/S结构网络服务器客户端客户端客户端一、服务器的基本概念1.1 服务器是什么1.2 服务器概述1.3 服务器设备的物理结构1.4 服务器系统的软件框架塔式服务器机架服务器刀片服务器服务器的分类——按处理器类型处理器类型CISC（复杂指令集）X86, IA-32, EM64T, AMD 64EPIC（显式并行指令集）IA-64安腾处理器RISC（精简指令集）PowerPC, SPARC服务器和PC机的区别服务器使用场景服务器应用代理DNSFTPWeb邮件数据库文件一、服务器的基本概念1.1服务器是什么1.2服务器概述1.3服务器设备的物理结构1.4服务器系统的软件框架服务器硬件1机箱2主板3内存4CPU 5CPU 散热片6PCIe 扩展卡7电源8风扇9硬盘17324455689服务器硬件结构示意图3服务器的核心部件硬盘内存CPU主板服务器逻辑架构介绍一、服务器的基本概念1.1服务器是什么1.2服务器概述1.3服务器设备的物理结构1.4服务器系统的软件框架BMC●BMC是基板管理控制器(baseboard management controller)的缩写，这是一个在IPMI结构下提供智能管理的控制器。

●BMC的主要功能☐通过系统的串口进行访问☐故障日志记录和SNMP警报发送☐访问系统事件日志(System Event Log,SEL)和传感器状况☐控制包括开机和关机☐独立于系统电源或工作状态的支持模拟KVM通过远程连接服务器的BMC端口，来实现对服务器的操作和控制，就像是使用键盘、鼠标、显示器直接连接到服务器上操作一样。