西門子通訊問題PROFINET中的冗余

PROFINET中的冗余

PROFINET中有兩個冗余概念

·         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

·         介質冗余MRP：適用以太網環網冗余控制方案，提高系統可用性

兩者的功能是互相獨立且不沖突的，可是說是無關的兩個冗余功能，只是因為同時應用于PROFINET IO網絡中所以經常進行比較。

系統冗余（System Redundancy，簡稱SR）

系統冗余SR是指IO設備通過PROFINET與兩個容錯的CPU（H CPU）之間進行通訊連接。該通訊連接可以通過任何可拓撲的互連來建立，并不局限于環網拓撲，對交換機也沒有要求。

SR功能無需要特殊組態。支持SR功能的IO設備可以通過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設備和兩個容錯CPU均建立了物理連接，仍然只能做為單邊IO和一個CPU進行IO通訊。例如，IE/PB Link雖然有兩個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

介質冗余(Media Redundancy Protocol ，簡稱MRP)

 

MRP是通過對環型以太網進行狀態監控與控制實現冗余的傳輸路徑。

在交換式以太網中，為保證網絡和工廠的可用性，往往采用冗余的傳輸路徑（環形拓撲），這樣在網絡組件（如交換機，網線故障）導致一條傳輸路徑失效時，其替換路徑是生效的，網絡通訊仍然不受影響。在工業以太網中，如果物理上成環但未設置正確的環網管理功能,會導致IO通訊直接中斷。環網控制方式可以基于不同協議：MRP/HRP/MRPD/PRP/HaSaR等。

適用于PROFINET IO的環網控制協議有：MRP(由PROFINET協議所定義，S7-CPU和IO設備，交換機均有支持MRP的版本)和HRP(僅西門子交換機支持)。

注意：在網絡設備故障時，MRP和HRP都有網絡重構時間，重構期間IO通訊中斷。因此為了保證網絡重構期間不會出現IO掉站，需要將IO設備的看門狗時間設置為200ms以上。

MRP環網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MRP交換機連接入環網。

 

支持MRP的PROFINET 設備有（紅色字體標注）

 

注意：并不是有兩個以太網端口的設備就支持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MRP環網為一個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）對環網所有MRP Client設備進行管理。

MRP環網配置可以通過兩種方式進行。

1:僅由交換機構成的MRP環網可以通過交換機的WEB頁面進行配置。

2:如果MRP環網中有IO控制器，IO設備等，則需要通過SIMATIC Manager進行配置。此時交換機需要通過GSDML文件集成到PROFINET 總線中。

·         通過PROFINET IO Domain進行統一配置

·         也可以在每個PROFINET對象的端口選項卡中進行MRP配置

 

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

·         MRP環的工作狀態可以在MRP節點的Interface在線狀態中檢查

 

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開環或者MRP閉環方案，均可以達到高可用性和系統冗余的要求。

兩種方案的網絡性能比較：

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，優先啟動，MRP，MRPD， PROFIenergy，共享設備，智能設備，等時模式，系統冗余和組態控制（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

當用介質冗余協議建立環網冗余，在配置看門狗時間時要注意什么？

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