“畅”聊PROFINET工业以太网应用——MRP环网(介质冗余)
我们工程师在做项目的时候,有没有想过有没有一种办法可以在PROFINET网络某处发生断线/连接故障时,依然保证整个系统的正常运行?
答案是肯定的,可以采用PROFINET的介质冗余(Media Redundancy)机制来实现。
介质冗余是通过将线型网络拓扑改造成环形网络拓扑来实现的,这种改造并不是简单的将线型总线的首尾相连(如果是这样会形成网络风暴),而是通过介质冗余管理器(medium redundancy manager)来实现的。介质冗余环网中有一个冗余管理器,其它的节点(PROFINET IO控制器/设备)都称为冗余客户端。
介质冗余管理器至少有两个端口,线型总线的首、尾分别接到这两个端口中。在正常情况下,冗余管理器会阻塞其中一个端口,仅使用另一个端口发送网络通信的数据报文,这个端口称为工作端口(static ring port),被阻塞端口称为阻塞端口或隔离端口(isolated ring port)。因此,在正常情况下,这个环型网络还是以线型网络的方式在工作。
它的原理就是当网络中某处发生断线/连接故障时,冗余管理器会检测到这种故障,并把原来阻塞的端口打开。这样中断的网络又从另一个方向重新构成线型网络,从而使系统继续运行。这个过程,被称为网络重构。
MRP(介质冗余)功能概述
SIMATIC 设备采用标准的冗余机制为 MRP(介质冗余协议),符合 IEC62439-2 标准,典型重新组态时间为 200ms,每个环网最多支持 50个设备。
介质冗余作为 PROFINET 的一部分,并集成到所有 PROFINET 功能领域、控制或网络组件中。因此,MRP 是一个独立于制造商的协议,可以很容易地使用,而不需要任何额外的成本。
介质冗余结构显著提高了设备的可用性,因为单个设备的故障对通信没有影响。 所需的维修工作可以在没有任何时间压力的情况下进行,因为维修过程中工厂不需要停机。 在发生网络故障时,可以进行快速的网络诊断并加快故障排除。 一旦发生故障,由于生产停顿而造成的成本就会降低。 组态MRP环网规则:
所有环节点必须支持 MRP,并且必须启用 MRP 协议。
所有设备必须通过环网端口进行互连。
在两台 SCALANCE X 工业以太网交换机之间可实现最长 3 km 的多模连接和最长 26 km 的单模连接。在更远的距离,指定的重新组态时间可能更长。环网中的所有设备属于同一冗余域。
在一个环网中,最多可连接 50 台设备,否则重组时间会超过 200ms。
环网中的某个设备可用作冗余管理器,其它设备均为冗余客户端。
环内的所有伙伴端口具有相同的设置。
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