介質(zhì)冗余性（環(huán)形拓撲）

為了提高具有光纖或電氣線形總線型拓撲結(jié)構(gòu)的工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)可用性，可以通過將終端設(shè)備連接在一起，將線性總線形拓撲轉(zhuǎn)換為環(huán)形拓撲。

環(huán)型拓撲中的介質(zhì)冗余性

環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)中的設(shè)備可以是 IO 設(shè)備、IO 控制器、外部交換機和/ 或通信模塊的集成交換機。

若要建立具有介質(zhì)冗余性的環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)，需要在一個設(shè)備中將線形總線型拓撲結(jié)構(gòu)的兩個自由端接在一起。將線形總線型拓撲結(jié)構(gòu)閉合以形成一個環(huán)型網(wǎng)絡(luò)可通過環(huán)網(wǎng)中某個設(shè)備的兩個端口（環(huán)網(wǎng)端口）來完成。生成的環(huán)網(wǎng)中的一個設(shè)備將承擔冗余管理器的角色。環(huán)網(wǎng)中的所有其它設(shè)備均為冗余客戶端。

① 冗余管理器

② 測試幀

③ 冗余客戶端

設(shè)備的環(huán)網(wǎng)端口用于建立與環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)中兩個相鄰設(shè)備的連接。可在相關(guān)設(shè)備的組態(tài)中來選擇和設(shè)置環(huán)網(wǎng)端口（如果可能，也可以預(yù)設(shè)）。

在環(huán)網(wǎng)拓撲中如何實現(xiàn)介質(zhì)冗余

如果環(huán)網(wǎng)中任何一點斷開，則將自動對各個設(shè)備之間的數(shù)據(jù)路徑重新組態(tài)。重新組態(tài)之后，設(shè)備可以再次使用。

在冗余管理器中，兩個環(huán)網(wǎng)端口之一將被阻止為正常通信而進行的不間斷網(wǎng)絡(luò)運行，這樣就不會將數(shù)據(jù)幀循環(huán)。對于數(shù)據(jù)傳輸而言，該環(huán)型拓撲就是一種線形總線型拓撲。冗余管理器監(jiān)視環(huán)網(wǎng)中有無中斷。為此，測試幀不僅只從環(huán)網(wǎng)端口 1 中發(fā)出，同時也會從環(huán)網(wǎng)端口 2 中發(fā)出。測試幀將在環(huán)網(wǎng)的兩個方向上同時傳輸，直到到達冗余管理器的另一個環(huán)網(wǎng)端口。

兩個設(shè)備之間的連接斷開或環(huán)網(wǎng)中的某個設(shè)備發(fā)生故障，都會引起環(huán)網(wǎng)中斷。

如果冗余管理器的測試幀在環(huán)網(wǎng)中斷期間不再能到達另一個環(huán)網(wǎng)端口，冗余管理器就會連接它的兩個環(huán)網(wǎng)端口。這個替代路徑以線形總線型拓撲結(jié)構(gòu)的形式再次恢復(fù)所有其余設(shè)備之間的正常連接。

從環(huán)網(wǎng)中斷到恢復(fù)正常運行的線形總線型拓撲結(jié)構(gòu)的時間稱為重新組態(tài)時間。

中斷消除后，冗余管理器將再次禁用其中一個環(huán)網(wǎng)端口。冗余客戶端將收到更改通知，并重新使用連接其它設(shè)備的原路徑。

介質(zhì)冗余方法

SIMATIC 中采用的標準介質(zhì)冗余機制為 MRP（介質(zhì)冗余協(xié)議，典型重新組態(tài)時間為 200

ms。每個環(huán)網(wǎng)最多支持 50 個設(shè)備。 此外，還支持實時介質(zhì)冗余進程 MRPD .

組態(tài)介質(zhì)冗余

要在 STEP 7 中創(chuàng)建帶有 MRP 功能的 PROFINET IO 組態(tài)，請按以下步驟操作：

1. 在拓撲視圖中，通過端口互連構(gòu)建一個環(huán)網(wǎng)。首先將設(shè)備互連到一個線形拓撲結(jié)構(gòu)中。連接線形拓撲結(jié)構(gòu)中最后一個設(shè)備中未分配的端口與第一個設(shè)備中未分配的端口。

以下示例顯示了一個 CPU 1516-3 PN/DP 和兩個接口模塊 IM 155-6 PN HF，并在 STEP 7 的拓撲視圖中互連為一個環(huán)網(wǎng)。

2. 在網(wǎng)絡(luò)視圖中，選擇 PROFINET IO 系統(tǒng)。

3. 在巡視窗口中，瀏覽到“環(huán)網(wǎng)互連”(Ring interconnections) 域中的“屬性 > 常規(guī) >

PROFINET > 環(huán)網(wǎng)互連 > MRP 域”(Properties > General > PROFINET > MRP domains)。

該域顯示了 IO 系統(tǒng)中的所有拓撲環(huán)網(wǎng)和相關(guān) MRP 域。

4. 在“環(huán)網(wǎng)互連” (Ring interconnections) 域中，選擇生成的環(huán)網(wǎng)。

下表列出了環(huán)網(wǎng)中的所有 PROFINET 設(shè)備。

5. 在 MRP 角色列中，為 PROFINET 設(shè)備設(shè)置介質(zhì)冗余角色。

“ 介質(zhì)冗余”設(shè)置選項

介質(zhì)冗余角色

根據(jù)所用的設(shè)備，可使用“管理器”(Manager) 、“ 管理器（自動）”(Manager (Auto)) 、“ 客戶端”(Client) 或“環(huán)網(wǎng)中無設(shè)備”(Not device in the ring) 角色。

規(guī)則：

● 環(huán)網(wǎng)必須剛好具有一個“管理器”(Manager) 角色的設(shè)備。不再允許有其它設(shè)備具有“管理器”(Manager) 或“管理器（自動）”(Manager (Auto)) 角色。其它所有設(shè)備只能具有“客戶端”(Client) 角色。

● 如果環(huán)網(wǎng)中沒有設(shè)備具有“管理器”(Manager) 角色，則環(huán)網(wǎng)必須至少有一個設(shè)備具有“管理器（自動）”(Manager (Auto)) 角色。“ 客戶端” (Client) 角色的設(shè)備數(shù)量不受限制。

● MRP 域的管理器和客戶端可在不同的項目中組態(tài)。在不帶管理器的項目中，為確保組

態(tài)可編譯，則需選擇“項目外的冗余管理器”(Redundancy manager outside the project) 選項。在多環(huán)網(wǎng)組態(tài)中，各 MRP 域的選項設(shè)置需相同。

環(huán)網(wǎng)端口 1/ 環(huán)網(wǎng)端口 2

一次選擇一個要組態(tài)為環(huán)網(wǎng)端口 1 或環(huán)網(wǎng)端口 2 的端口。在下拉列表框中，顯示了各種設(shè)備類型可選擇的端口。如果在出廠前設(shè)置了端口，此域?qū)⒉豢捎谩Ｈ绻褂脝尾秸{(diào)試模式，則需在 STEP 7 中使用預(yù)設(shè)的環(huán)網(wǎng)端口。

診斷中斷

如果 MRP 狀態(tài)的診斷中斷將在本地 CPU 中輸出，請選中“診斷中斷”(Diagnostic interrupts) 復(fù)選框。可組態(tài)以下診斷中斷：

● 布線或端口錯誤

環(huán)網(wǎng)端口的以下錯誤會產(chǎn)生診斷中斷：

– 相鄰的環(huán)網(wǎng)端口不支持 MRP。

– 環(huán)網(wǎng)端口連接到非環(huán)網(wǎng)端口。

– 環(huán)網(wǎng)端口將連接到其它 MRP 域的環(huán)網(wǎng)端口。

● 中斷/ 恢復(fù)（僅冗余管理器）

如果環(huán)網(wǎng)中斷后再恢復(fù)原始組態(tài)，將產(chǎn)生一個診斷中斷。如果在 0.2 秒內(nèi)發(fā)生了這兩種中斷，則表明環(huán)網(wǎng)中斷。

可通過對診斷錯誤中斷 OB (OB 82) 內(nèi)的對應(yīng)響應(yīng)進行編程，以響應(yīng)用戶程序中的這些事件。

多環(huán)網(wǎng)示例

下圖顯示了一個多環(huán)網(wǎng)示例組態(tài)。

在該示例中，交換機 1 屬于兩個 MRP 環(huán)網(wǎng)。環(huán)網(wǎng) 1 由交換機 1 和 PLC 1 構(gòu)成，環(huán)網(wǎng) 2 由交換機 1 和 IO 設(shè)備 1 構(gòu)成。

STEP 7 將自動為該交換機分配“管理器”(Manager) 角色。其它設(shè)備將作為“客戶端”(Client) 角色。

該管理器位于環(huán)網(wǎng) 1 和 2 的交叉處。該管理器將分別監(jiān)視兩個環(huán)網(wǎng)。為此，需要使用兩個 MRP 實例。

一個 MRP 實例檢查環(huán)網(wǎng) 1 中可訪問的所有設(shè)備；另一個實例則監(jiān)視環(huán)網(wǎng) 2 中的所有設(shè)備是否可訪問（在本示例中，每個環(huán)網(wǎng)中僅一臺設(shè)備）。

可分別組態(tài)各自的 MRP 實例。

下圖顯示了管理器中的兩個 MRP 實例（交換機的 PROFINET 接口）。在本示例中，MRP 實例 1 檢查 MRP 域“mrpdomain-1”中的設(shè)備是否可訪問。MRP 實例 2 監(jiān)視 MRP 域中“mrpdomain-2”的設(shè)備。

下圖顯示了環(huán)網(wǎng) 1 (mrpdomain- 1) 。在 mrpdomain-1 中，使用 CPU 的 PROFINET 接口作為“客戶端” ，使用交換機 PROFINET 接口的 MRP 接口 1 作為“管理器”。

下圖顯示了環(huán)網(wǎng) 2 (mrpdomain- 2) 。在 mrpdomain-2 中，使用 IO 設(shè)備的 PROFINET 接口作為“客戶端”，使用交換機 PROFINET 接口的 MRP 接口 2 作為“管理器” 。

審核編輯：湯梓紅