西門(mén)子通訊問(wèn)題PROFINET中的冗余

PROFINET中的冗余

PROFINET中有兩個(gè)冗余概念

·         系統冗余SR：適用于冗余系統CPU的IO容錯控制方案，對應PROFIBUS DP的冗余功能

·         介質(zhì)冗余MRP：適用以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)冗余控制方案，提高系統可用性

兩者的功能是互相獨立且不沖突的，可是說(shuō)是無(wú)關(guān)的兩個(gè)冗余功能，只是因為同時(shí)應用于PROFINET IO網(wǎng)絡(luò )中所以經(jīng)常進(jìn)行比較。

系統冗余（System Redundancy，簡(jiǎn)稱(chēng)SR）

系統冗余SR是指IO設備通過(guò)PROFINET與兩個(gè)容錯的CPU（H CPU）之間進(jìn)行通訊連接。該通訊連接可以通過(guò)任何可拓撲的互連來(lái)建立，并不局限于環(huán)網(wǎng)拓撲，對交換機也沒(méi)有要求。

SR功能無(wú)需要特殊組態(tài)。支持SR功能的IO設備可以通過(guò)Redundancy選項卡檢查SR參數。

SR功能要求IO控制器和IO設備均支持SR功能。否則，即便該IO設備和兩個(gè)容錯CPU均建立了物理連接，仍然只能做為單邊IO和一個(gè)CPU進(jìn)行IO通訊。例如，IE/PB Link雖然有兩個(gè)PN端口，但只能做為單邊IO設備。

PCS 7中支持SR功能的PROFINET設備有

IO Controller

·         S7-400H V6

·         CPU 410&Smart

IO Device(NAP S2)

·         ET200M HF V4.0

·         ET200SP HF V3.0

·         Simocode pro V PN V1.2.0

介質(zhì)冗余(Media Redundancy Protocol ，簡(jiǎn)稱(chēng)MRP)

 

MRP是通過(guò)對環(huán)型以太網(wǎng)進(jìn)行狀態(tài)監控與控制實(shí)現冗余的傳輸路徑。

在交換式以太網(wǎng)中，為保證網(wǎng)絡(luò )和工廠(chǎng)的可用性，往往采用冗余的傳輸路徑（環(huán)形拓撲），這樣在網(wǎng)絡(luò )組件（如交換機，網(wǎng)線(xiàn)故障）導致一條傳輸路徑失效時(shí)，其替換路徑是生效的，網(wǎng)絡(luò )通訊仍然不受影響。在工業(yè)以太網(wǎng)中，如果物理上成環(huán)但未設置正確的環(huán)網(wǎng)管理功能,會(huì )導致IO通訊直接中斷。環(huán)網(wǎng)控制方式可以基于不同協(xié)議：MRP/HRP/MRPD/PRP/HaSaR等。

適用于PROFINET IO的環(huán)網(wǎng)控制協(xié)議有：MRP(由PROFINET協(xié)議所定義，S7-CPU和IO設備，交換機均有支持MRP的版本)和HRP(僅西門(mén)子交換機支持)。

注意：在網(wǎng)絡(luò )設備故障時(shí)，MRP和HRP都有網(wǎng)絡(luò )重構時(shí)間，重構期間IO通訊中斷。因此為了保證網(wǎng)絡(luò )重構期間不會(huì )出現IO掉站，需要將IO設備的看門(mén)狗時(shí)間設置為200ms以上。

MRP環(huán)網(wǎng)中的所有設備均需支持MRP功能，不支持MRP功能的設備可以通過(guò)MRP交換機連接入環(huán)網(wǎng)。

 

支持MRP的PROFINET 設備有（紅色字體標注）

 

注意：并不是有兩個(gè)以太網(wǎng)端口的設備就支持MRP，例如

·         CP1613

·         CP443-1EX20

·         IE/PB Link

·         低版本的IO設備,緊湊型設備

MRP的配置和診斷

一個(gè)MRP環(huán)網(wǎng)為一個(gè)MRP冗余域，由惟一的MRP Manager（S7 CPU，Scalance交換機均可，如果都設置為Manager，則競爭上崗）對環(huán)網(wǎng)所有MRP Client設備進(jìn)行管理。

MRP環(huán)網(wǎng)配置可以通過(guò)兩種方式進(jìn)行。

1:僅由交換機構成的MRP環(huán)網(wǎng)可以通過(guò)交換機的WEB頁(yè)面進(jìn)行配置。

2:如果MRP環(huán)網(wǎng)中有IO控制器，IO設備等，則需要通過(guò)SIMATIC Manager進(jìn)行配置。此時(shí)交換機需要通過(guò)GSDML文件集成到PROFINET 總線(xiàn)中。

·         通過(guò)PROFINET IO Domain進(jìn)行統一配置

·         也可以在每個(gè)PROFINET對象的端口選項卡中進(jìn)行MRP配置

 

·         配置MRP時(shí)不但要設置MRP角色（Manager或Client）,還需要配置MRP端口（CPU和IO設備只有兩個(gè)端口，所以不需要配置，交換機有多個(gè)端口，必須指定正確的MRP端口，否則無(wú)法工作）。

·         MRP環(huán)的工作狀態(tài)可以在MRP節點(diǎn)的Interface在線(xiàn)狀態(tài)中檢查

 

系統冗余System Redundancy與MRP的結合拓撲

在小型冗余系統（僅H CPU和IO設備）中，可以采用SR開(kāi)環(huán)或者MRP閉環(huán)方案，均可以達到高可用性和系統冗余的要求。

兩種方案的網(wǎng)絡(luò )性能比較：

詳細信息請參考

在STEP 7 V5.5中，哪些IO-控制器及IO-設備支持下列功能：IRT，優(yōu)先啟動(dòng)，MRP，MRPD， PROFIenergy，共享設備，智能設備，等時(shí)模式，系統冗余和組態(tài)控制（Option handling）？

https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/44383954

PN IO的系統冗余

http://www.ad.siemens.com.cn/Service/elearning/cn/Course.aspx?CourseID=1286

當用介質(zhì)冗余協(xié)議建立環(huán)網(wǎng)冗余，在配置看門(mén)狗時(shí)間時(shí)要注意什么？

https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/46636225

SIMATIC PCS 7 with PROFINET – Typical Architectures and Engineering

https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/72887082/en

HSR和MRP在PROFINET應用中的注意事項

http://www.ad.siemens.com.cn/download/docMessage.aspx?Id=4337