西門子通訊問題PROFINET中的冗余

PROFINET中的冗余

PROFINET中有兩個(gè)冗余概念

·         系統(tǒng)冗余SR：適用于冗余系統(tǒng)CPU的IO容錯(cuò)控制方案，對應(yīng)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(tǒng)可用性

兩者的功能是互相獨(dú)立且不沖突的，可是說是無關(guān)的兩個(gè)冗余功能，只是因?yàn)橥瑫r(shí)應(yīng)用于PROFINET IO網(wǎng)絡(luò)中所以經(jīng)常進(jìn)行比較。

系統(tǒng)冗余（System Redundancy，簡稱SR）

系統(tǒng)冗余SR是指IO設(shè)備通過PROFINET與兩個(gè)容錯(cuò)的CPU（H CPU）之間進(jìn)行通訊連接。該通訊連接可以通過任何可拓?fù)涞幕ミB來建立，并不局限于環(huán)網(wǎng)拓?fù)洌瑢粨Q機(jī)也沒有要求。

SR功能無需要特殊組態(tài)。支持SR功能的IO設(shè)備可以通過Redundancy選項(xiàng)卡檢查SR參數(shù)。

SR功能要求IO控制器和IO設(shè)備均支持SR功能。否則，即便該IO設(shè)備和兩個(gè)容錯(cuò)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(shè)備。

PCS 7中支持SR功能的PROFINET設(shè)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 ，簡稱MRP)

 

MRP是通過對環(huán)型以太網(wǎng)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控與控制實(shí)現(xiàn)冗余的傳輸路徑。

在交換式以太網(wǎng)中，為保證網(wǎng)絡(luò)和工廠的可用性，往往采用冗余的傳輸路徑（環(huán)形拓?fù)洌?，這樣在網(wǎng)絡(luò)組件（如交換機(jī)，網(wǎng)線故障）導(dǎo)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(shè)置正確的環(huán)網(wǎng)管理功能,會導(dǎo)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(shè)備，交換機(jī)均有支持MRP的版本)和HRP(僅西門子交換機(jī)支持)。

注意：在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障時(shí)，MRP和HRP都有網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)時(shí)間，重構(gòu)期間IO通訊中斷。因此為了保證網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)期間不會出現(xiàn)IO掉站，需要將IO設(shè)備的看門狗時(shí)間設(shè)置為200ms以上。

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

 

支持MRP的PROFINET 設(shè)備有（紅色字體標(biāo)注）

 

注意：并不是有兩個(gè)以太網(wǎng)端口的設(shè)備就支持MRP，例如

·         CP1613

·         CP443-1EX20

·         IE/PB Link

·         低版本的IO設(shè)備,緊湊型設(shè)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(jī)均可，如果都設(shè)置為Manager，則競爭上崗）對環(huán)網(wǎng)所有MRP Client設(shè)備進(jìn)行管理。

MRP環(huán)網(wǎng)配置可以通過兩種方式進(jìn)行。

1:僅由交換機(jī)構(gòu)成的MRP環(huán)網(wǎng)可以通過交換機(jī)的WEB頁面進(jìn)行配置。

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

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

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

 

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

·         MRP環(huán)的工作狀態(tài)可以在MRP節(jié)點(diǎn)的Interface在線狀態(tài)中檢查

 

系統(tǒng)冗余System Redundancy與MRP的結(jié)合拓?fù)?/span>

在小型冗余系統(tǒng)（僅H CPU和IO設(shè)備）中，可以采用SR開環(huán)或者MRP閉環(huán)方案，均可以達(dá)到高可用性和系統(tǒng)冗余的要求。

兩種方案的網(wǎng)絡(luò)性能比較：

詳細(xì)信息請參考

在STEP 7 V5.5中，哪些IO-控制器及IO-設(shè)備支持下列功能：IRT，優(yōu)先啟動，MRP，MRPD， PROFIenergy，共享設(shè)備，智能設(shè)備，等時(shí)模式，系統(tǒng)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(tǒng)冗余

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

當(dāng)用介質(zhì)冗余協(xié)議建立環(huán)網(wǎng)冗余，在配置看門狗時(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(yīng)用中的注意事項(xiàng)

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